CN115604638A - 确定听努力度的助听器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了确定听努力度的助听器，其包括：用于从助听器用户的环境接收输入声音信号并提供表示输入声音信号的至少一电输入信号的输入单元；用于基于至少一电输入信号的处理后版本向助听器用户提供可感知为声音的至少一组刺激的输出单元；连接到输入单元和输出单元并包括信号处理参数以提供至少一电输入信号的处理后版本的处理单元；配置成提供助听器用户的PPG信号的至少一PPG传感器；及听努力度确定单元，配置成至少基于PPG信号提供至少一PPG形态学参数值、将至少一PPG形态学参数值与至少一对应的参考PPG形态学参数值比较并确定形态学比较度量、及确定助听器用户的听努力度。

Description

确定听努力度的助听器
技术领域
本申请涉及包括至少一助听器的助听器系统。
本申请还涉及助听器。
本申请还涉及用于确定助听器用户的听努力度的方法。
背景技术
在助听器系统中纳入不同类型的生理传感器的兴趣日益增加，这些生理传感器测量用户的一个或多个生理信号如心电图(electrocardiogram，ECG)、光容积描记图(photoplethysmogram，PPG)、脑电图(electroencephalography，EEG)等。
然而，在助听器系统中，将生理传感器的测量结果应用于助听器的听力学结果尚不清楚。
听努力度(也可称为听配能、听音配能、或听音努力度)已被证明具有生理标志如瞳孔测量和心脏参数例如PEP(pre-ejection period，射血前期)，但对于耳级传感器(安装在耳朵中或耳朵处或者完全或部分植入在用户头部中的生理传感器)是否可用于估计听努力度缺乏科学证据。
此外，目前尚未利用一些助听器用户始终穿戴可穿戴设备(如智能手表)的事实。
测量耳中的PPG信号已被视为捕获一些直接生命体征的最容易的解决方案，前述生命体征例如心率(HR)、心率可变性(HRV)、氧饱和度、饱和压力O2(SPO2)、呼吸次数以及一些推导的参数例如血压、努力度等。大多数生理参数下述任一得出：1)PPG峰-峰时间序列信号(如HR、HRV)；2)PPG信号如SPO2、温度效应的振幅；及3)其它类型的信号(心电图(ECG)、加速计)的融合以产生如血压、脉搏波传导时间(Pulse Transit Time，PTT)的估计。
PTT已是估计压力的有用参数。已发现PTT与血压相关联及其随努力度缩短。
迄今为止，基于PTT估计听努力度似乎非常可能。然而，该参数的一个依赖性在于两个传感器数据需要融合且必须确保时间同步。
PPG信号形态本身包含大量信息。已发现因僵硬引起的动脉传播变化对PPG信号形态具有成比例的影响，因此血压的变化导致PPG形态的截然不同的变化[2][4][5]。换言之，由于任何努力度在身体中显现为增加的交感激活，其导致血压水平升高，这样的事件也可被显现在PPG信号形态上。
因而，需要一种新的、更简单的、基于PPG的听努力度估计方法，其可增强困难听音情形的识别准确度并消除对与对侧助听器同步的需要。
发明内容
助听器系统
在本申请的一方面，提供一种助听器系统。
助听器系统可包括至少一助听器。助听器系统可配置成基于助听器用户的听努力度的估计而运行。
助听器可适于佩戴在助听器用户的耳朵中或者耳朵处和/或适于完全或部分植入在助听器用户的头中。
助听器系统还可包括输入单元，用于从助听器用户的环境接收输入声音信号并提供表示输入声音信号的至少一电输入信号。
输入声音信号可包括源自一个或多个语音声源的语音分量。输入声音信号可包括包含噪声信号分量的声音。噪声信号分量可源自一个或多个噪声声源。电输入信号可表示助听器用户的环境中的声音。
输入单元可包括用于将输入声音信号转换为电输入信号的输入变换器如传声器。输入单元可包括无线接收器，用于接收包括或表示声音的无线信号并提供表示所述声音的电输入信号。无线接收器例如可配置成接收在无线电频率范围(3kHz到300GHz)的电磁信号。无线接收器例如可配置成接收在光频率范围(例如红外光300GHz到430THz或者可见光如430THz到770THz)的电磁信号。
助听器系统可包括输出单元，用于基于至少一电输入信号的处理后版本向助听器用户提供可感知为声音的至少一组刺激。
助听器系统可包括输出单元，用于基于处理后的电信号提供由助听器用户感知为声学信号的刺激。输出单元可包括耳蜗植入物的多个电极(对于CI型助听器而言)或者骨导助听器的振动器。输出单元可包括输出变换器。输出变换器可包括用于将刺激作为声信号提供给用户的接收器(扬声器)(例如在声学(基于空气传导的)助听器中)。输出变换器可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助听器中)。
助听器系统可包括至少一处理单元。
处理单元可连接到所述输入单元。
处理单元可连接到所述输出单元。
处理单元可包括助听器系统的信号处理参数以提供至少一电输入信号的处理后版本。
助听器系统可包括至少一PPG传感器，配置成提供助听器用户的PPG信号。
PPG传感器可提供助听器用户的生理参数的无创监测。PPG传感器可有利于监测助听器用户的心率。
助听器系统可包括听努力度确定单元。
听努力度确定单元可配置成至少基于PPG信号提供至少一PPG形态学参数值。
听努力度确定单元可配置成将至少一PPG形态学参数值与至少一对应的参考PPG形态学参数值进行比较并确定形态学比较度量。
听努力度确定单元可配置成确定助听器用户的听努力度。
因而，PPG信号形态的调查研究被提供为听努力度的标志以分类容易或困难的听音条件。
利用PPG信号形态估计听努力度的好处在于十分有希望并具有许多优点。其仅需要来自一个PPG传感器的数据。由于分析独立，其(在使用两个助听器的情形下)放松了双耳同步的要求，而双耳同步是双耳脉搏波传导时间(Bin-PTT)确定的主要要求。
听努力度确定单元可配置成提供所述PPG信号的一阶导数(速度PPG信号(VPG))。
听努力度确定单元可配置成提供所述PPG信号的二阶导数(加速度PPG信号(APG))。
听努力度确定单元可配置成基于一个或多个PPG信号、所述PPG信号的一阶导数、及PPG信号的二阶导数提供至少一PPG形态学参数值。
听努力度确定单元可配置成提供多个PPG形态学参数值。
听努力度确定单元可配置成将多个PPG形态学参数值与对应的参考PPG形态学参数值进行比较并确定形态学比较度量。
听努力度确定单元可配置成确定助听器用户的听努力度。
听努力度确定单元可配置成基于确定的形态学比较度量确定助听器用户的听努力度。
助听器系统还可包括信噪比(SNR)估计器，用于确定助听器用户环境中的当前SNR。
SNR估计器可基于所述至少一电输入信号的处理后版本(例如通过处理单元提供)确定当前SNR。
SNR估计器可基于来自输入单元的至少一电输入信号确定当前SNR。
SNR估计器可基于来自输入单元的至少一输入变换器如至少一传声器的至少一电输入信号(如其处理后版本)确定当前SNR。
助听器系统可配置成基于确定的听努力度调整所述信号处理参数。
调整处理单元的信号处理参数可包括调整降噪。
调整处理单元的信号处理参数可包括调整增益。
调整处理单元的信号处理参数可包括调整方向性。
调整处理单元的信号处理参数可包括调整增强(例如谱整形)。
助听器系统还可包括存储器单元。
存储器单元可配置成存储至少一对应的参考PPG形态学参数值。
存储器单元可配置成存储信号处理参数。
存储器单元可配置成存储至少一参考SNR。
例如，多组参考SNR和参考PPG形态学参数值可基于预先确定的一组暴露于特定助听器用户的输入声音信号确定。
例如，在没有听觉病矫治挑战情形下，多组参考SNR和参考PPG形态学参数值可在宁静/安静情形下确定。从而，可提供对交感激活的个体响应。
例如，多组参考SNR和参考PPG形态学参数值可基于预先确定的一组暴露于多个助听器用户的输入声音信号(例如讲话和噪声)进行确定。
例如，多组参考SNR和参考PPG形态学参数值可在验配阶段期间确定。
从而，有利于快速确定助听器用户的听努力度。
至少一PPG形态学参数值可包括在PPG信号、所述PPG信号的一阶导数或者所述PPG信号的二阶导数的一个或多个基准点的幅度。
例如，至少一PPG形态学参数值可以是PPG信号中的收缩波的30％幅宽。
例如，至少一PPG形态学参数值可以是PPG信号中的c基准点幅度除以PPG信号中的收缩点(S)幅度。
例如，至少一PPG形态学参数值可以是PPG信号的二阶导数中的d和e(降中峡)基准点之间的幅度差。
例如，至少一PPG形态学参数值可以是PPG信号的一阶导数中的d和e(降中峡)基准点之间的幅度差。
例如，至少一PPG形态学参数值可以是PPG信号中的收缩波的20％幅宽。
例如，至少一PPG形态学参数值可以是PPG信号的一阶导数(速度PPG)中的收缩点(S)与b基准点之间的幅度差。
至少一PPG形态学参数值可包括在PPG信号、所述PPG信号的一阶导数或所述PPG信号的二阶导数(加速度PPG)的一段下面的区域。
例如，至少一PPG形态学参数值可以是PPG信号的一阶导数中的O到S基准点下面的区域。
至少一PPG形态学参数值可包括PPG信号、所述PPG信号的一阶导数或所述PPG信号的二阶导数的两个基准点之间的曲线区域。
至少一PPG形态学参数值可包括PPG信号、所述PPG信号的一阶导数或所述PPG信号的二阶导数的两个基准点之间的时间间隔。
至少一PPG形态学参数值可包括在相对于PPG信号、所述PPG信号的一阶导数或所述PPG信号的二阶导数的最大幅度的不同高度的脉搏波时间间隔。
例如，至少一PPG形态学参数值可以是在收缩波(S)的幅度的90％高度处的脉搏波宽度。
例如，至少一PPG形态学参数值可以是在收缩波(S)的幅度的80％高度处的脉搏波宽度。
例如，至少一PPG形态学参数值可以是在收缩波(S)的幅度的70％高度处的脉搏波宽度。
确定助听器用户的听努力度可包括确定形态学比较度量是否在接受阈值内。
例如，接受阈值可以是个别校准的阈值或者基于来自大样本人群的数据。
确定助听器用户的听努力度可包括，在将两个以上PPG形态学参数值与对应的参考PPG形态学参数值比较的基础上，确定至少一形态学比较度量是否在接受阈值内。
在提供两个以上PPG形态学参数值的情形下，所述两个以上PPG形态学参数值可与PPG信号的至少两个不同的基准点有关。
在提供两个以上PPG形态学参数值的情形下，所述两个以上PPG形态学参数值可与所述PPG信号的一阶导数的至少两个不同的基准点有关。
在提供两个以上PPG形态学参数值的情形下，所述两个以上PPG形态学参数值可与所述PPG信号的二阶导数的至少两个不同的基准点有关。
在提供两个以上PPG形态学参数值的情形下，所述两个以上PPG形态学参数值可与PPG信号、所述PPG信号的一阶导数和/或所述PPG信号的二阶导数中的两个的至少两个不同的基准点有关。
助听器系统可包括至少一加速计，其配置成检测助听器用户的移动。
加速计可配置成检测在竖直和/或水平方向的移动。加速计可配置成检测助听器用户的移动和/或加速度和/或定向和/或位置。
助听器系统(如其处理单元)可配置成确定是否满足启动要求。
启动要求可指必须满足一个或多个条件。因而，启动要求可指在确定启动之前必须满足的一个或多个阈值、极限、边界等。
启动要求可包括加速计检测到的运动低于第一运动阈值。
运动阈值可指加速计每时间单位未检测到或者检测到有限量的运动，或者仅有限规模/程度的运动。检测到有限规模或量的运动将表明助听器用户可能静止不动或者至少位于大致一样的区域中。
当未检测到运动时，加速计可低于运动阈值移动。
运动阈值可小于每分钟200计数。
例如，助听器可能与多个其他人一起站在房间中。当试图与其他人之一对话时或者当试图跟随讲演时，助听器用户可能稍微移动，导致每时间单位有限量的运动或者导致有限规模的运动。然而，助听器用户可能位于大致一样的区域。
启动要求可包括当前SNR低于参考SNR。
参考SNR可指信号功率相对于助听器用户的环境中的噪声功率处于助听器用户不能足够清楚地听见另一人讲话的水平和/或处于语音可懂度太低的水平。
在当前SNR低于0dB时，当前SNR可能低于参考SNR。
在当前SNR低于-5dB时，SNR可能低于参考SNR。
响应于满足启动要求，处理单元可配置成启动PPG传感器(例如从备用模式到运行模式)。
例如，当助听器用户突然站立不动(即未检测到运动)以与有噪声环境(即当前SNR低)中的另一人对话时，可能需要启动PPG传感器来确定听努力度因而确定助听器系统(如助听器中)的信号处理参数可能需要的变化。
从而，助听器系统的功耗可最小化，因为PPG传感器的启动模式(因而功耗)可基于助听器用户的移动以及助听器用户所处的环境进行控制。
当不满足启动要求时，处理单元可配置成将PPG传感器的模式改变或保持为备用模式或停用模式。
停用模式可指关闭或电源关模式。当PPG传感器停用时，该传感器的功耗为零。
使得PPG传感器可配置成在不满足启动要求时处于备用模式，传感器的功耗可保持在最小值，同时，传感器在满足启动要求之后可立即快速转变为工作模式。快速起作用的传感器有利于向助听器用户提供最佳的信号处理和/或在适当时检测和/或监测助听器用户的生理参数。
确定助听器用户的听努力度可包括通过SNR估计器确定当前SNR并将当前SNR与至少一参考SNR比较。
例如，将当前SNR与至少一参考SNR比较可包括确定当前SNR是否低于参考SNR。
助听器系统还可包括辅助装置，所述辅助装置包括听努力度确定单元。
助听器系统可包括两个助听器。
两个助听器中的每一个可包括配置成提供助听器用户的PPG信号的PPG传感器。
听努力度确定单元可配置成基于PPG传感器测得的PPG信号中的至少一个确定听努力度。
听努力度确定单元可配置成基于PPG传感器测得的所述PPG信号的一阶导数和/或所述PPG信号的二阶导数中的至少一个确定听努力度。
听努力度确定单元可配置成基于类似的PPG形态学参数比较由两个助听器确定的形态学比较度量。
听努力度确定单元可配置成在基于类似的PPG形态学参数的至少两个形态学比较度量提供类似结果的情形下确定听努力度。
提供类似结果可指两个PPG形态学参数值与它们对应的参考PPG形态学参数值足够类似。
例如，可确定(由两个助听器确定的)类似PPG形态学参数值中的每一个的信号质量指数(signal quality index，SQI)。具有最高SQI的PPG形态学参数值可被选择用于听努力度确定单元确定听努力度。
助听器
在本申请的一方面，提供一种助听器。
助听器可包括输入单元，用于从助听器用户的环境接收输入声音信号并提供表示输入声音信号的至少一电输入信号。
助听器可包括输出单元，用于基于至少一电输入信号的处理后版本向助听器用户提供可感知为声音的至少一组刺激。
助听器可包括连接到输入单元和输出单元的处理单元，其包括信号处理参数以提供至少一电输入信号的处理后版本。
助听器可包括至少一配置成提供助听器用户的PPG信号的PPG传感器。
助听器可包括听努力度确定单元，配置成至少基于PPG信号提供至少一PPG形态学参数值。
助听器可包括听努力度确定单元，配置成将至少一PPG形态学参数值与至少一对应的参考PPG形态学参数值比较并确定形态学比较度量。
助听器可包括听努力度确定单元，配置成确定助听器用户的听努力度。
助听器可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。
助听器可包括定向传声器系统，其适于对来自环境的声音进行空间滤波从而增强佩戴助听器的用户的局部环境中的多个声源之中的目标声源。定向系统可适于检测(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。在助听器中，传声器阵列波束形成器通常用于空间上衰减背景噪声源。许多波束形成器变型可在文献中找到。最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器广泛用在传声器阵列信号处理中。理想地，MVDR波束形成器保持来自目标方向(也称为视向)的信号不变，而最大程度地衰减来自其它方向的声音信号。广义旁瓣抵消器(GSC)结构是MVDR波束形成器的等同表示，其相较原始形式的直接实施提供计算和数字表示优点。
助听器可包括天线和收发器电路(如无线接收器)，用于从另一装置无线接收直接电输入信号，另一装置如娱乐设备(例如电视机)、通信装置、无线传声器或另一助听器。直接电输入信号可表示或包括音频信号和/或控制信号和/或信息信号。助听器可包括用于对所接收的直接电输入信号进行解调的解调电路，从而提供表示音频信号和/或控制信号的直接电输入信号，例如用于设置助听器的运行参数(如音量)和/或处理参数。一般地，助听器的天线及收发器电路建立的无线链路可以是任何类型。无线链路可在两个装置/助听器之间建立，例如在娱乐装置(如TV)与助听器之间，或者在两个助听器之间，例如经第三中间装置(如处理装置，例如遥控装置、智能电话等)。无线链路可能在功率限制条件下使用，例如因为助听器可能由便携式(通常电池驱动的)设备构成或者包括便携式(通常电池驱动的)设备。无线链路可以是基于近场通信的链路，例如基于发射器部分和接收器部分的天线线圈之间的感应耦合的感应链路。无线链路可基于远场电磁辐射。经无线链路的通信可根据特定调制方案进行安排，例如模拟调制方案，如FM(调频)或AM(调幅)或PM(调相)，或数字调制方案，如ASK(幅移键控)如开-关键控、FSK(频移键控)、PSK(相移键控)如MSK(最小频移键控)或QAM(正交调幅)等。
助听器可包括多个检测器，其配置成提供与助听器的当前网络环境(如当前声环境)有关、和/或与佩戴助听器的用户的当前状态有关、和/或与助听器的当前状态或运行模式有关的状态信号。作为备选或另外，一个或多个检测器可形成与助听器(如无线)通信的外部装置的一部分。外部装置例如可包括另一助听器、遥控器、音频传输装置、电话(如智能电话)、外部传感器等。
多个检测器中的一个或多个可对全带信号起作用(时域)。多个检测器中的一个或多个可对频带拆分的信号起作用((时-)频域)，例如在有限的多个频带中。
多个检测器可包括用于估计正向通路的信号的当前电平的电平检测器。检测器可配置成决定正向通路的信号的当前电平是否高于或低于给定(L-)阈值。电平检测器作用于全频带信号(时域)。电平检测器作用于频带拆分信号((时-)频域)。
助听器可包括分类单元，配置成基于来自(至少部分)检测器的输入信号及可能其它输入对当前情形进行分类。在本说明书中，“当前情形”可由下面的一个或多个定义：
a)物理环境(如包括当前电磁环境，例如出现计划或未计划由助听器接收的电磁信号(包括音频和/或控制信号)，或者当前环境不同于声学的其它性质)；
b)当前声学情形(输入电平、反馈等)；
c)用户的当前模式或状态(运动、温度、认知负荷等)；
d)助听器和/或与助听器通信的另一装置的当前模式或状态(所选程序、自上次用户交互之后消逝的时间等)。
分类单元可基于或包括神经网络例如经训练的神经网络。
助听器可包括听力仪器，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，例如头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合。助听系统可包括喇叭扩音器(包含多个输入变换器和多个输出变换器，例如用在音频会议情形)，例如包括波束形成器滤波单元，例如提供多个波束形成能力。
上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的或权利要求中限定的助听器装置的部分或所有结构特征可包括在助听器中。助听器的实施可具有与助听器系统的对应实施一样的优点。
应用
一方面，提供如上所述的、“具体实施方式”部分中详细描述的和权利要求中限定的助听器系统和助听器的应用。可提供在包括一个或多个助听器(如听力仪器)、耳机、耳麦、主动耳朵保护系统等的助听器系统中的应用，例如免提电话系统、远程会议系统(例如包括喇叭扩音器)、广播系统、卡拉OK系统、教室放大系统等。
方法
在本申请的一方面，还提供助听器用户的听努力度的确定方法。
该方法可包括通过输入单元从助听器用户的环境接收输入声音信号并提供表示输入声音信号的至少一电输入信号。
该方法可包括通过输出单元基于至少一电输入信号的处理后版本向助听器用户提供可感知为声音的至少一组刺激。
该方法可包括通过连接到所述输入单元和所述输出单元并包括信号处理参数的处理单元提供至少一电输入信号的处理后版本。
该方法可包括通过PPG传感器提供助听器用户的PPG信号。
该方法还可包括至少基于PPG信号提供至少一PPG形态学参数值。
该方法还可包括将至少一PPG形态学参数值与至少一对应的参考PPG形态学参数值进行比较并确定形态学比较度量。
该方法可包括通过听努力度确定单元确定助听器用户的听努力度。
当由对应的过程适当代替时，上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的或权利要求中限定的助听器装置和助听器的部分或所有结构特征可与本发明方法的实施结合，反之亦然。方法的实施具有与对应装置一样的优点。
计算机可读介质或数据载体
本发明进一步提供保存包括程序代码(指令)的计算机程序的有形计算机可读介质(数据载体)，当计算机程序在数据处理系统(计算机)上运行时，使得数据处理系统执行(实现)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方法的至少部分(如大部分或所有)步骤。
作为例子但非限制，前述有形计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁性存储装置，或者可用于执行或保存指令或数据结构形式的所需程序代码并可由计算机访问的任何其他介质。如在此使用的，盘包括压缩磁盘(CD)、激光盘、光盘、数字多用途盘(DVD)、软盘及蓝光盘，其中这些盘通常磁性地复制数据，同时这些盘可用激光光学地复制数据。其它存储介质包括存储在DNA中(例如合成的DNA链中)。上述盘的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。除保存在有形介质上之外，计算机程序也可经传输介质如有线或无线链路或网络如因特网进行传输并载入数据处理系统从而在不同于有形介质的位置处运行。
计算机程序
此外，本申请提供包括指令的计算机程序(产品)，当该程序由计算机运行时，导致计算机执行上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的方法(的步骤)。
数据处理系统
一方面，本发明进一步提供数据处理系统，包括处理器和程序代码，程序代码使得处理器执行上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分(如大部分或所有)步骤。
辅助装置
另一方面，提供包括上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的助听器及包括辅助装置的助听器系统。
助听器系统可适于在助听器与辅助装置之间建立通信链路以使得信息(如控制和状态信号，可能音频信号)可进行交换或者从一装置转发给另一装置。
辅助装置可包括遥控器、智能电话或者其它便携或可穿戴电子装置智能手表等。
辅助装置可由遥控器构成或者包括遥控器，其用于控制助听器的功能和运行。遥控器的功能实施在智能电话中，该智能电话可能运行使能经智能电话控制音频处理装置的功能的APP(助听器包括适当的到智能电话的无线接口，例如基于蓝牙或一些其它标准化或专有方案)。
辅助装置可由音频网关设备构成或者包括音频网关设备，其适于(例如从娱乐装置如TV或音乐播放器、从电话设备如移动电话或者从计算机如PC)接收多个音频信号并适于选择和/或组合所接收的音频信号中的适当信号(或信号组合)以传给助听器。
辅助装置可由另一助听器构成或者包括另一助听器。助听器系统可包括适于实施双耳听力系统如双耳助听器系统的两个助听器。
APP
另一方面，本发明还提供称为APP的非短暂应用。APP包括可执行指令，其配置成在辅助装置上运行以实施用于上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的助听器或助听器系统的用户接口。该APP可配置成在移动电话如智能电话或另一使能与所述助听器或所述助听器系统通信的便携装置上运行。
定义
在本说明书中，助听器如听力仪器指适于改善、增强和/或保护用户的听觉能力的装置，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。可听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的耳蜗神经的电信号。
助听器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输出变换器如扬声器)、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如振动器、或作为可连接的或者整个或部分植入的单元等。助听器可包括单一单元或几个彼此(例如声学、电学或光学)通信的单元。扬声器可连同助听器的其它部件一起设置在壳体中，或者其本身可以是外部单元(可能与柔性引导元件如圆顶状元件组合)。
更一般地，助听器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(通常可配置的)信号处理电路(如信号处理器，例如包括可配置(可编程)的处理器，例如数字信号处理器)、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单元。信号处理器可适于在时域或者在多个频带处理输入信号。在一些助听器中，放大器和/或压缩器可构成信号处理电路。信号处理电路通常包括一个或多个(集成或单独的)存储元件，用于执行程序和/或用于保存在处理中使用(或可能使用)的参数和/或用于保存适合助听器功能的信息和/或用于保存例如结合到用户的接口和/或到编程装置的接口使用的信息(如处理后的信息，例如由信号处理电路提供)。在一些助听器中，输出单元可包括输出变换器，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。在一些助听器中，输出单元可包括一个或多个输出电极，用于提供电刺激耳蜗神经的电信号(例如给多电极阵列)(耳蜗植入型助听器)。
在一些助听器中，振动器可适于经皮或由皮将结构传播的声信号传给颅骨。在一些助听器中，振动器可植入在中耳和/或内耳中。在一些助听器中，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。在一些助听器中，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。在一些助听器中，输出电极可植入在耳蜗中或者颅骨内侧上，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、听性脑干、听觉中脑、听觉皮层和/或大脑皮层的其它部分。
助听器可适应特定用户的需要如听力受损。助听器的可配置的信号处理电路可适于施加输入信号的随频率和电平而变的压缩放大。定制的随频率和电平而变的增益(放大或压缩)可在验配过程中通过验配系统基于用户的听力数据如听力图使用验配基本原理(例如适应语音)确定。随频率和电平而变的增益例如可体现在处理参数中，例如经到编程装置(验配系统)的接口上传到助听器，并由助听器的可配置的信号处理电路执行的处理算法使用。
“听力系统”指包括一个或两个助听器的系统。“双耳听力系统”指包括两个助听器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”，其与助听器通信并影响和/或受益于助听器的功能。前述辅助装置可包括至少下述之一：遥控器、远程传声器、音频网关设备、娱乐设备如音乐播放器、无线通信装置如移动电话(例如智能电话)或平板电脑或另一装置，例如包括图形界面。助听器、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。助听器或听力系统例如可形成广播系统、主动耳朵保护系统、免提电话系统、汽车音频系统、娱乐(如TV、音乐播放或卡拉OK)系统、远程会议系统、教室放大系统等的一部分或者与其交互。
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1示出了根据本发明的系统的示例性应用情形；
图2示出了PPG信号的现有技术例子及该PPG信号的二阶导数；
图3示出了PPG信号的现有技术例子、该PPG信号的一阶导数(VPG)和该PPG信号的二阶导数(APG)；
图4A示出了从PPG信号示例性确定幅度特征；
图4B示出了从PPG信号示例性确定时间特征；
图4C示出了从PPG信号示例性确定脉搏波特征；
图4D示出了从PPG信号示例性确定区域特征；
图4E示出了从PPG信号示例性确定曲线区域特征。
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。
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。
图1示出了根据本发明的系统的示例性应用情形。
在图1中，示出了助听器用户1。助听器用户1将助听器2佩戴在助听器用户1的耳朵处或耳朵中或者完全或部分植入在助听器用户1的头部中。
在另一情形下，助听器系统可包括助听器2。此外，也可预期包括右耳中的一个助听器和左耳中的一个助听器的助听器系统。
助听器2可包括输入单元3，用于从助听器用户1的环境接收输入声音信号并提供表示该输入声音信号的至少一电输入信号。
助听器2可包括输出单元4，用于基于至少一电输入信号的处理后版本向助听器用户1提供可感知为声音的至少一组刺激。
助听器2可包括信号处理单元5。信号处理单元5可连接到输入单元3和输出单元4并包括助听器2的信号处理参数以提供至少一电输入信号的处理后版本。
助听器2可包括SNR估计器6，用于确定助听器2的环境中的SNR。
助听器2可包括存储器单元7，配置成存储助听器用户1的至少一对应的参考PPG形态学参数值和/或信号处理参数和/或至少一参考SNR。
在助听器系统包括右耳中的一个助听器及左耳中的一个助听器的情形下，预期仅助听器中的一个或两个包括处理单元、SNR估计器和/或存储器单元。
助听器2可包括生理传感器如PPG传感器8，配置成提供助听器用户1的PPG信号。
PPG传感器8可配置成在助听器用户1佩戴助听器2时与助听器用户1的耳道9的皮肤接触。
在助听器系统包括右耳中的一个助听器及左耳中的一个助听器的情形下，预期仅助听器中的一个或两个包括PPG传感器。
在助听器系统包括右耳中的一个助听器及左耳中的一个助听器的情形下，助听器中的一个或两个可包括同步单元。
通过同步单元实现的音频同步可用于同步两个助听器测得的两个PPG信号，因为这些PPG信号的采样率可为～250Hz。
因而，如图1中所示，助听器2可配置成通过PPG传感器8确定助听器用户1的心脏10的心跳。
助听器2可包括听努力度确定单元11。
听努力度确定单元11可配置成至少基于PPG传感器8测得的PPG信号提供至少一PPG形态学参数值。由此，听努力度确定单元11可将至少一PPG形态学参数值与存储器单元7中存储的至少一对应的参考PPG形态学参数值进行比较并确定形态学比较度量。基于形态学比较度量，听努力度确定单元11可确定助听器用户1的听努力度。
在助听器系统包括右耳中的一个助听器及左耳中的一个助听器的情形下，每一助听器可包括用于建立到另一助听器的(有线或无线)通信链路的天线和收发器电路，从而使能在两个助听器之间交换信息(如PPG信号)。
图2示出了PPG信号的现有技术[1]例子及该PPG信号的二阶导数。
图2中所示的PPG信号为典型的PPG信号(标记为a)及其二阶导数(APG，标记为b)。如图所示，在该PPG信号中确定三个基准点。这三个基准点为收缩峰(S)、降中峡(N)和舒张峰(D)。
PPG信号的二阶导数展现几个小的分量如c、d和e波，还展现a和b波。这些波中的每一个引起基准点a、b、c、d和e形式的基准点。
图3示出了PPG信号的现有技术[2]例子、该PPG信号的一阶导数(VPG)、及该PPG信号的二阶导数(APG)。还示出了动脉血压(ABP)和心电图(ECG)波形。
在图3中，PPG信号、VPG和APG被显示在彼此的上方，使得三个信号曲线中的每一个的基准点及它们在另两个信号曲线上的对应位置被看到并用点线标示。
PPG形态学取决于原始PPG信号、速度PPG信号(VPG，PPG的一阶导数)和加速度PPG信号(APG，PPG的二阶导数)中的一些基准点的正确检测。
提取几个PPG形态学特征。特征的选择可分类为：
1)幅度特征：PPG、VPG和/或APG信号曲线在不同基准点的幅度；
2)区域特征：信号曲线之一下方的区域；
3)曲线区域：PPG、VPG和/或APG信号曲线中的任一个的两个基准点之间的曲线区域；
4)时间特征：PPG、VPG和/或APG信号曲线中的任一个上的两个基准点之间的时间差；
5)脉搏波宽度：在相对于PPG、VPG和/或APG信号曲线中的任一个的最大幅度的不同高度的脉搏波持续时间。
在确定助听器用户的听努力度时使用的具体PPG形态学特征基于下述归类进行选择：
1、在容易和中等困难的(听音)条件之间应有统计显著性。为确定该情况，在+4dB与0dB、+4dB与-4dB之间进行显著性测试(t测试)；
2、响应曲线在容易情形(+4dB)与最困难情形(-12dB)之间应展现对称性。换言之，响应曲线应类似于“传统的”、为任务困难度的函数的努力度曲线，任务困难度为下面的形式：
低努力度 →中等努力度 →放弃
低响应 →高响应 →低响应
基于上面提及的条件，在第一步选择27个PPG形态学参数值。
之后，PPG形态学参数值通过第二组筛选。27个PPG形态学参数值根据容易和困难情形之间的效果大小进行归类。这通过对p值[3]归类进行，提供10个第一PPG形态学参数值用于容易和困难听音条件之间的分类。这用线性判别分析进行。10个PPG形态学参数值为：
1)在收缩波(S)的30％高度的幅宽；
2)PPG信号曲线在基准点c的幅度除以PPG信号曲线在收缩点(S)的幅度；
3)APG信号曲线中的基准点d和e之间的幅度差；
4)VPG信号曲线中的基准点d和e之间的幅度差；
5)在收缩波(S)的20％高度的幅宽；
6)VPG信号曲线中的基准点S和b之间的幅度差；
7)在收缩波(S)的幅度的90％高度的脉搏波宽度；
8)VPG信号曲线中的O到S基准点下方的区域；
9)在收缩波(S)的幅度的80％高度的脉搏波宽度；
10)在收缩波(S)的幅度的70％高度的脉搏波宽度。
图4A示出了示例性的、从PPG信号确定幅度特征。
在图4A中，示出了按幅度作为时间的函数绘制的PPG信号曲线12的一部分。示出了基准点(及波)S、a、b、c、d和e。
作为例子，确定b和c波之间的幅度差。
图4B示出了示例性的、从PPG信号确定时间特征。
在图4B中，示出了按幅度作为时间的函数绘制的PPG信号曲线13的一部分。示出了基准点(及波)S、a、b、c、d和e。
作为例子，确定b和c基准点之间的时间差。
图4C示出了示例性的、从PPG信号确定脉搏波特征。
在图4C中，示出了按幅度作为时间的函数绘制的PPG信号曲线14的一部分。示出了基准点(及波)S、a、b、c、d和e。
作为例子，确定在相对于收缩峰(S)的最大幅度的不同高度的脉搏波持续时间(宽度)。不同高度被示为相对于收缩峰(S)的最大幅度的80％和20％。
图4D示出了示例性的、从PPG信号确定区域特征。
在图4D中，示出了按幅度作为时间的函数绘制的PPG信号曲线15的一部分。示出了基准点(及波)S、a、b、c、d和e。
作为例子，确定PPG信号曲线15下方且在b和c基准点之间的区域。
图4E示出了示例性的、从PPG信号确定曲线区域特征。
在图4E中，示出了按幅度作为时间的函数绘制的PPG信号曲线16的一部分。示出了基准点(及波)S、a、b、c、d和e。
作为例子，确定PPG信号曲线16下方且在b和c基准点之间的曲线区域。
参考文献
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Claims (17)

1.一种包括至少一助听器的助听器系统，所述助听器系统还包括：
输入单元，用于从助听器用户的环境接收输入声音信号并提供表示输入声音信号的至少一电输入信号；
输出单元，用于基于至少一电输入信号的处理后版本向助听器用户提供可感知为声音的至少一组刺激；
连接到所述输入单元和所述输出单元的处理单元，所述处理单元包括信号处理参数以提供所述至少一电输入信号的处理后版本；
至少一光容积描记图PPG传感器，配置成提供助听器用户的PPG信号；及
听努力度确定单元，配置成
-至少基于PPG信号提供至少一PPG形态学参数值；
-将至少一PPG形态学参数值与至少一对应的参考PPG形态学参数值进行比较并确定形态学比较度量；及
-确定助听器用户的听努力度。
2.根据权利要求1所述的助听器系统，其中，所述听努力度确定单元配置成提供所述PPG信号的一阶导数和/或所述PPG信号的二阶导数，及基于所述PPG信号、所述PPG信号的一阶导数和/或PPG信号的二阶导数中的一个或多个提供所述至少一PPG形态学参数值。
3.根据权利要求1或2所述的助听器系统，其中，所述听努力度确定单元配置成提供多个PPG形态学参数值、将所述多个PPG形态学参数值与对应的参考PPG形态学参数值进行比较并确定形态学比较度量、及确定助听器用户的听努力度。
4.根据前面任一权利要求所述的助听器系统，其中，所述助听器系统还包括信噪比SNR估计器，用于确定助听器用户环境中的当前SNR。
5.根据前面任一权利要求所述的助听器系统，其中，所述助听器系统配置成基于确定的听努力度调整所述信号处理参数。
6.根据前面任一权利要求所述的助听器系统，其中，所述助听器系统还包括存储器单元，配置成存储至少一对应的参考PPG形态学参数值和/或信号处理参数和/或至少一参考SNR。
7.根据前面任一权利要求所述的助听器系统，其中，至少一PPG形态学参数值包括下述中的至少一个：
-在PPG信号、所述PPG信号的一阶导数或者所述PPG信号的二阶导数的一个或多个基准点的幅度；
-在PPG信号、所述PPG信号的一阶导数或所述PPG信号的二阶导数的一段下方的区域；
-PPG信号、所述PPG信号的一阶导数或所述PPG信号的二阶导数的两个基准点之间的曲线区域；
-PPG信号、所述PPG信号的一阶导数或所述PPG信号的二阶导数的两个基准点之间的时间间隔；及
-在相对于PPG信号、所述PPG信号的一阶导数或所述PPG信号的二阶导数的最大幅度的不同高度的脉搏波时间间隔。
8.根据前面任一权利要求所述的助听器系统，其中，确定助听器用户的听努力度包括确定形态学比较度量是否在接受阈值内。
9.根据前面任一权利要求所述的助听器系统，其中，确定助听器用户的听努力度包括，在将两个以上PPG形态学参数值与对应的参考PPG形态学参数值比较的基础上，确定至少一形态学比较度量是否在接受阈值内。
10.根据权利要求3-9任一所述的助听器系统，其中，在提供两个以上PPG形态学参数值的情形下，所述两个以上PPG形态学参数值与PPG信号、所述PPG信号的一阶导数、和/或所述PPG信号的二阶导数的至少两个不同的基准点有关。
11.根据前面任一权利要求所述的助听器系统，其中，所述助听器系统包括至少一加速计，配置成检测助听器用户的移动。
12.根据权利要求6-11任一所述的助听器系统，其中，确定助听器用户的听努力度包括通过SNR估计器确定当前SNR并将当前SNR与至少一参考SNR比较。
13.根据前面任一权利要求所述的助听器系统，其中，所述助听器系统还包括辅助装置，所述辅助装置包括所述听努力度确定单元。
14.根据前面任一权利要求所述的助听器系统，其中，所述助听器系统包括两个助听器，其中，两个助听器中的每一个包括配置成提供助听器用户的PPG信号的PPG传感器；其中，听努力度确定单元配置成基于PPG传感器测得的PPG信号中的至少一个确定听努力度。
15.根据权利要求14所述的助听器系统，其中，听努力度确定单元配置成基于类似的PPG形态学参数比较从两个助听器确定的形态学比较度量；其中，听努力度确定单元配置成在基于类似的PPG形态学参数的至少两个形态学比较度量提供实质上类似的结果的情形下确定听努力度。
16.一种助听器，包括：
输入单元，用于从助听器用户的环境接收输入声音信号并提供表示输入声音信号的至少一电输入信号；
输出单元，用于基于至少一电输入信号的处理后版本向助听器用户提供可感知为声音的至少一组刺激；
连接到输入单元和输出单元的处理单元，其包括信号处理参数以提供至少一电输入信号的处理后版本；
配置成提供助听器用户的PPG信号的至少一PPG传感器；及
听努力度确定单元，配置成
-至少基于PPG信号提供至少一PPG形态学参数值；
-将至少一PPG形态学参数值与至少一对应的参考PPG形态学参数值比较并确定形态学比较度量；及
-确定助听器用户的听努力度。
17.用于确定助听器用户的听努力度的方法，所述方法包括：
通过输入单元从助听器用户的环境接收输入声音信号并提供表示输入声音信号的至少一电输入信号；
通过输出单元基于至少一电输入信号的处理后版本向助听器用户提供可感知为声音的至少一组刺激；
通过连接到所述输入单元和所述输出单元并包括信号处理参数的处理单元提供至少一电输入信号的处理后版本；
通过PPG传感器提供助听器用户的PPG信号；
其中所述方法还包括通过听努力度确定单元
-至少基于PPG信号提供至少一PPG形态学参数值；
-将至少一PPG形态学参数值与至少一对应的参考PPG形态学参数值进行比较并确定形态学比较度量；
-确定助听器用户的听努力度。
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