CN212936205U - 一种助听设备及助听系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及助听器技术领域，具体公开了一种设备功耗低、音量输出自动适配的助听设备，包括送话器模块，采集环境中的声音信号；传感器模块，检测用户运动状态；收发机模块，接收来自外部终端的音频信息或数据信号；人机交互模块，接收用户指令；处理器模块，接收各模块发送的信息并进行编码、运算、存储及响应等；受话器模块，将音频解码与功放模块的信息转换为预定音量的声音信号输出；电源管理模块、电池及设备主体；处理器模块接收传感器模块传递的突变信号时，判断用户运动状态并控制受话器模块输出音频的音量大小；以及包括上述助听设备的助听系统。

Description

一种助听设备及助听系统

技术领域

本实用新型涉及助听器技术领域，特别是涉及一种助听设备及助听系统。

背景技术

助听设备是一种解决老年人常见的感音神经性及混合性听力损失的电子设备，通过对传入耳朵的音频进行选择性的放大和压缩处理，使得听力损失患者能够像听力正常的人一样，清晰正确的识别音频信号。当前的助听设备有不断的向小型化、隐蔽化的趋势发展，基于外形美观，小体积的助听设备的电池容量一般在35mAh至200mAh之间；为了延长设备的连续使用时间，必须尽量的降低助听设备的功耗，以期延长更换电池和/或充电的间隔周期。

然而，传统的助听设备的功耗较高，在满足设备体积较小的情况下，助听设备的电池容量难以支持持续的高功耗输出，使得电池在一次充电后使用的时间较短；此外，传统助听设备的音频音量输出难以与用户的运动状态相适配，因此，用户需要在不同的运动状态下调节助听设备的输出音频音量以提升佩戴的舒适性，这样一来，频繁的更换电池和/或充电、调节音量等操作将增加老年用户使用设备的难度，降低用户体验感。

实用新型内容

基于此，有必要针对设备功耗较高及音频音量输出难以与运动状态相适配，需要频繁调节设备的技术问题，提供一种设备功耗低、电池使用时间长，设备在各种运动状态下的音频音量输出自动适配的助听设备及助听系统。

一种助听设备，该助听设备包括：

送话器模块，用于采集环境中的声音信号；

传感器模块，用于检测用户运动状态；

收发机模块，用于接收来自外部终端的音频信息或数据信号；

人机交互模块，用于接收用户指令；

处理器模块，用于接收所述送话器模块发送的声音电信号并对所述声音电信号进行运算处理，接收所述传感器模块发送的运动电信号并对所述运动电信号进行运算处理，接收所述收发机模块传递的音频信息或数据信号并对所述音频信息进行运算处理或对数据信号进行运算储存，接收所述人机交互模块传递的用户指令并控制设备的启停或音量输出；

音频解码与功放模块，用于接收来自所述处理器模块的信息并对相应的信息进行解码及功率放大；

受话器模块，用于接收所述音频解码与功放模块传递的信息并将电信号转换为预定音量的声音信号输出；

电源管理模块，用于将电池提供的电能分配至各用电模块；以及设备主体，用于收容各模块；

所述处理器模块在接收所述传感器模块传递的突变信号时，判断用户运动状态改变，并控制所述受话器模块输出音频的音量大小。

在其中一个实施例中，所述传感器模块包括加速度传感器、陀螺仪传感器、磁场传感器、触摸传感器或压力传感器中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述处理器模块为型号RSL10的无线蓝牙处理器。

在其中一个实施例中，所述助听设备还包括为所述处理器模块提供时钟的时间模块。

在其中一个实施例中，所述设备主体的外表面设有所述人机交互模块的手控件。

在其中一个实施例中，所述设备主体的底部设有充电触点。

在其中一个实施例中，所述处理器模块控制所述助听设备在剧烈运动状态下进入音频输出幅度提升的加强模式S1；控制所述助听设备在一般运动状态下进入常规模式S2；控制所述助听设备在非运动状态下进入音频输出幅度降低的待机模式S3；控制所述助听设备在所述待机模式S3持续预定时间后进入休眠模式S4。

本实用新型还公开了一种包括上述助听设备的助听系统，该助听系统还包括与所述助听设备通信连接的终端设备及与所述终端设备通信连接的服务器，所述终端设备用于接收并将所述助听设备发送的数据信息传递至所述服务器，由所述服务器对数据信息进行离线数据挖掘和自主学习，并将学习结果和优化后的参数经由所述终端设备更新至所述助听设备；所述终端设备还用于将音频信息发送至所述助听设备进行播放。

在其中一个实施例中，所述助听设备的数量为两个，两个所述助听设备独立或协同工作，二者的工作状态可独立或同步切换。

实施本实用新型的助听设备及助听系统，通过在设备主体内设置用于检测用户运动状态的传感器模块，当用户的运动状态发生改变时，处理器模块根据传感器模块发送的运动电信号值判断用户的运动状态，进而根据该运动状态将助听设备切换至相应的工作模式，以调节输出至受话器模块的电平值，从而实现对受话器模块播放声音的音量大小的调节，该过程中，助听设备输出声音的音量调节由处理器模块自动控制，避免了用户频繁手动调节音量造成的操作困难，体验感不足等问题；此外，助听设备通过运动状态的改变调节音量输出，使得音量大小适配用户的运动状态，避免了助听设备持续大功率输出造成的高功耗问题，有利于延长电池单次充电的使用时长并节约电能。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例中助听设备的模块结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例中助听设备的结构示意图；

图3为本实用新型的一个实施例中助听设备的电路原理图；

图4为本实用新型的一个实施例中助听设备的工作模式转换图；

图5为本实用新型的一个实施例中助听系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图1，本实用新型提供了一种设备功耗低、电池810使用时间长，设备在各种运动状态下的音频音量输出自动适配的助听设备，该助听设备包括用于采集环境中的声音信号的送话器模块100、用于检测用户运动状态的传感器模块200、用于接收来自外部终端的音频信息或数据信号的收发机模块300、用于接收用户指令的人机交互模块400以及用于接收上述各模块发送的信息并对信息进行处理的处理器模块500，具体的，处理器模块500用于接收送话器模块 100发送的声音电信号并对声音电信号进行运算处理，接收传感器模块200发送的运动电信号并对运动电信号进行运算处理，接收收发机模块300传递的音频信息或数据信号并对音频信息进行运算处理或对数据信号进行运算储存，接收人机交互模块400传递的用户指令并控制音量输出或控制设备通断电实现助听设备的启停，也就是说，处理器模块500用于进行逻辑控制、算法运算、人机交互控制与呈现以及程序与数据的存储等作业，实现对上述模块传递数据的处理。

助听设备还包括用于接收来自处理器模块500的信息并对相应的信息进行解码及功率放大的音频解码与功放模块600，用于接收音频解码与功放模块600 传递的信息并将电信号转换为预定音量的声音信号输出的受话器模块700，用于将电池810提供的电能分配至各用电模块的电源管理模块800以及用于收容各模块的设备主体900，其中，音频解码与功放模块600可直接驱动受话器模块 700，优选的，受话器模块700为听筒。

请参阅图2，图2示出了设备主体900采用耳背式设计时的结构示意图，具体的，助听设备还包括与设备主体900的内腔连通的空气导管910以及入耳的蘑菇头胶塞920，空气导管910用于挂接在用户的耳廓上，实现助听设备在用户耳部的设置并为受话器模块700发出声音提供传播通道，以减少声音信号的衰减；蘑菇头胶塞920用于将经由空气导管910传播的声音送入用户的耳蜗，以便用户获取相应的声音信息。在实际生产中，设备主体900还可设计为不限于盒式、眼镜式、耳内式和耳道式等形态，即，设备主体900可采用市售的任意一种助听器的外形，于此不再赘述。

一实施例中，送话器模块100包括一个或两个数字麦克风。优选的，送话器模块100包括安装在设备主体900外表面底部的第一麦克风110以及安装在设备主体900外表面顶部的第二麦克风120，用于接收助听设备周围，即环境中的声音信号，便于处理器模块500及音频解码与功放模块600共同对该声音信号进行处理及放大，使得用户听到较大的声音，从而提升听觉障碍用户的听声体验。需要说明的是，在实际生产中，还可视用户的听力情况适当增加麦克风的数量，以便于从环境中获取更多的声音源信号。

请进一步参阅图2，一实施例中，设备主体900的外表面设有人机交互模块 400的手控件，优选的，各手控件分别安装于设备主体900的背部，设备主体 900的背部是指当助听设备佩戴在用户耳部时，设备主体900上背向用户背部的部位。具体的，手控件包括用于调节音量的音量增加按钮410及音量减小按钮 420，用于控制助听设备启停的电源开关按钮或按钮430以及在助听设备接收外部终端传递的音频信号时，用于控制音频上下曲播放、快进或快退，用于控制接挂电话等功能的多功能按钮440，当然，还可以包括如通讯连接按钮或其他功能性按钮，于此不再赘述。需要说明的是，设备主体900的内腔还设有PCB板930，传感器模块200、处理器模块500、电源管理模块800分别集成于该PCB 板930上，麦克风、手控件、电池810及受话器模块700分别通过导线与PCB 板930电连接，以便于麦克风接收环境中的声音信号并将该声音信号送入处理器模块500进行运算处理或用户经由手控件向处理器模块500发送相应的指令以进一步调节受话器模块700的输出信号或为各用电设备供电。进一步的，设备主体900的底部设有充电触点940，该充电触点940与电池810电连接，用于在与外部电源的供电触点接通时将电能储存至电池810内，以补充电池810电量。

一实施例中，传感器模块200包括加速度传感器、陀螺仪传感器、磁场传感器、触摸传感器或压力传感器中的一种或多种。优选的，传感器模块200为加速度传感器。加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器，通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成，加速度传感器在加速过程中通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值，并将该加速度值传递至处理器模块500进行运算处理，以判断用户的运动状态。同样的，陀螺仪传感器、磁场传感器、触摸传感器或压力传感器等均用于在用户运动状态改变时输出变化的电平值，以利于处理器模块500进行运算处理。

收发机模块300接收来自外部终端的音频信息或数据信号并将上述信号传递至处理器模块500进一步处理，以由受话器输出预定音量的音频内容。一实施例中，收发机模块300包括但不限于有线传输模块接口及无线传输模块接口中的一种或多种，用于实现与外部终端的数据连接。在实际生产中，收发机模块300既可以独立于处理器模块500，也可与处理器模块500集成于一体。

人机交互模块400既可以通过有线控制也可以通过无线控制，亦即，人机交互模块400可以由安装在设备主体900表面的手控件接收外部指令进行控制，也可以由与人机交互模块400通信连接，如由与人机交互模块400蓝牙连接的外部终端远程控制，人机交互模块400接收远程终端发送的指令并响应，以便于将信号进一步传递至处理器模块500，实现对受话器模块700输出信号的控制。

请参阅图3，一实施例中，处理器模块500为型号RSL10的无线蓝牙处理器，即电路图中的U3，该无线蓝牙处理器U3用于进行逻辑控制与响应、算法运算和无线通信等。需要说明的是，该无线蓝牙处理器内部自带无线收发、音频编解码和功放等功能，因此，在使用无线蓝牙处理器作为处理器模块500时，无需再额外添加收发机模块300以及音频解码与功放模块600。进一步的，助听设备还包括为处理器模块500提供时钟的时间模块510，时间模块510包括用于为无线蓝牙处理器U3，即处理器模块500提供48MHz主时钟的晶体X1以及用于为处理器模块500提供32.768KHz时钟的晶体X2。在该电路原理图中，受话器模块700，即电路图中的U7电连接到无线蓝牙处理器U3的输出端口；传感器模块200，即U4为型号KX022加速度传感器，通过I2C接口电连接到无线蓝牙处理器U3；第一麦克风110即电路图中的U1和第二麦克风120即电路图中的U2分别为型号SPH0641LM4H的数字麦克风，二者通过PDM接口电连接到无线蓝牙处理器U3。电容C10、C11、C12、C13和电感L2、L3、L4共同构成无线部分的阻抗匹配网络。电容C7、C8、C9、C14构成芯片U3的输入电源滤波网络。电容C4、C6是无线蓝牙处理器U3的核心电压滤波电容，电感L1和电容C3、C5组成片上降压系统的滤波网络，电感L6、L7和电容C20组成音频输出端口的滤波网络。瞬态抑制二极管Z1和Z2用于保护无线蓝牙处理器U3。

请参阅图4，一实施例中，处理器模块500控制助听设备在剧烈运动状态下进入音频输出幅度提升的加强模式S1；控制助听设备在一般运动状态下进入常规模式S2；控制助听设备在非运动状态下进入音频输出幅度降低的待机模式S3；控制助听设备在所述待机模式S3持续预定时间后进入休眠模式S4。具体的，当用户处于跑步、健身、爬山、游泳等活动较为剧烈的运动状态时，由于人的心跳、脉搏及呼吸加强以及肢体活动时带动衣物产生的干扰声音较大，因此需要提升音频音量的输出值，以利于用户听清由外部终端传送的音频信息或接收由环境传来的声音。需要特别说明的是，各模式下的最大输出音量应当不能对用户的耳部神经造成损伤。在此情况下，传感器模块200检测并传送至处理器模块500的用户的运动加速度值较大，处理器模块500将用户运动的加速度最大幅值、最大幅值出现的频次、边沿的陡峭程度等与预设的标准值进行比较，当达到该标准值时，即切换至加强模式S1并逐渐增加音量的上调幅度，从而使得音频音量与用户的剧烈运动状态相适配。

同样的，当用户处于一般运动状态，如进行散步、做家务、看电视等较为温和的活动时，助听设备进入常规模式S2，即控制受话器模块700以中等音量输出。当用户处于静坐、阅读、小憩等非运动状态时，用户的活动量极小，传感器模块200检测到的加速度值的变化幅度加权值接近零值，在此情况下，处理器模块500即通过音频解码与功放模块600下调受话器模块700的输出音量，或通过无线蓝牙处理器的DSP芯片调节声音电信号的大小，即助听设备切换至待机模式S3，避免较大音量输出时对用户的干扰，且较低的音量输出产生的功耗较低，有利于延长电池810的使用时长。随着运动状态由小憩进入到睡眠后，或类似的运动状态变得极其的安静后，助听设备将进入休眠模式S4，在此情况下，处理器模块500将控制关闭音频相关功能，即断开收发机模块300与外部终端的连接，并控制音频解码与功放模块600关闭受话器模块700的输出，避免用户在未收听音频信息时造成的电量浪费。

一实施例中，常规模式S2切换至加强模式S1的时间阈值设定为t1，加强模式S1切换回常规模式S2的时间阈值设定为t2；常规模式S2切换至待机模式 S3的时间阈值设定为t3，待机模式S3切换回常规模式S2的时间阈值设定为t4；待机模式S3切换至休眠模式S4的时间阈值设定为t5；休眠模式S4切换至常规模式S2的时间阈值设定为t6，即经过指定的时间阈值后，助听设备由一种工作模式切换至另一工作模式，以节约电量并保证音量输出与用户运动状态自动适配，各时间阈值的设置由时间模块510控制。时间阈值t1～t6可以相同，也可以不同，在实际使用时，助听设备与外部终端通信连接，并进一步将信息传输至与外部终端通信连接的服务器40，以便于对数据进行自主学习和动态更新，并反馈调节助听设备内设定的时间阈值t1～t6的数值，使得各时间阈值更接近用户的实际运动状态。

请参阅图5，本实用新型还公开了一种包括上述助听设备的助听系统，该助听系统还包括与助听设备通信连接的终端设备30及与终端设备30通信连接的服务器40，助听设备与终端设备30既可以通过有线连接也可以通过无线信号连接，相应的，终端设备30上需设有与助听设备的收发机模块300进行数据交互的收发单元31以及与服务器40连接的通信单元32。终端设备30用于接收并将助听设备发送的加速度、计算结果、工作状态、音量及对应的时间轴等数据信息传递至服务器40，由服务器40对数据信息进行离线数据挖掘和自主学习，并将学习结果和优化后的参数经由终端设备30更新至助听设备；终端设备30还用于将音频信息发送至助听设备进行播放，也就是说，本实用新型的助听设备既可以作为帮助听力障碍患者听声的助听设备，还可以用于接收终端设备30发送的音频信号，作为终端设备30的音频播放端使用。优选的，终端设备30包括但不限于手机、手表、电脑、播放器、收音机、电视机或其他具备语音输出功能的设备等；服务器40包括但不限于本地服务器、私有服务器、公有云服务器或服务器集群。

助听设备基于传感器技术和信号处理技术，采用感知与数字信号处理相结合的方法，通过自动监测助听设备的加速度等传感器信息，来处理音频数据，通过自动切换工作模式状态，同时调节对应工作模式下的音频输出音量，还可根据佩戴者运动状态，自适应调节音频输出音量，实现自适应降低助听设备功耗，最终在获得清晰、音量适中的声音信息的同时，延长设备的更换电池810 和/充电的间隔周期。

一实施例中，助听设备的数量为两个，具体的，包括与左耳适配的左耳助听设备10及与右耳适配的右耳助听设备20，两个助听设备既可以由自身内部的处理器模块500单独控制独立工作，如分别作为助听器械使用的情况；还可以在分别与终端设备30通信连接时，接收终端设备30发送的音频信号并协同工作，如作为接打电话的耳机使用的情况。此外，两个助听设备的工作状态既可在使用时长不同的情况独立切换，还可同步进行切换，于此不再赘述。

在用户同时佩戴左耳助听设备10及右耳助听设备20时，当用户处于跑步状态中，助听设备会相应地调高音频音量输出，确保佩戴者听得足够清晰。当用户在静坐状态中，助听设备会调低音频音量输出，确保佩戴者听得足够舒适。当用户听着音频小憩时，助听设备会根据用户进入睡眠的深浅状态逐步降低音频输出音量，直至彻底关闭音量输出，使用户睡得更安稳。当用户从小憩醒来，助听设备会自动唤醒，重新输出音频输出音量。助听设备用于判断用户进入休息或从休息中醒来主要依据传感器模块200检测到的用户的头部运动情况，在用户头部运动活动较为频繁或活动幅度较大时，即判断用户苏醒。

实施本实用新型的助听设备及助听系统，通过在设备主体900内设置用于检测用户运动状态的传感器模块200，当用户的运动状态发生改变时，处理器模块500根据传感器模块200发送的运动电信号值判断用户的运动状态，进而根据该运动状态将助听设备切换至相应的工作模式，以调节输出至受话器模块700 的电平值，从而实现对受话器模块700播放声音的音量大小的调节，该过程中，助听设备输出声音的音量调节由处理器模块500自动控制，避免了用户频繁手动调节音量造成的操作困难，体验感不足等问题；此外，助听设备通过运动状态的改变调节音量输出，使得音量大小适配用户的运动状态，避免了助听设备持续大功率输出造成的高功耗问题，有利于延长电池810单次充电的使用时长并节约电能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种助听设备，其特征在于，包括，

送话器模块(100)，用于采集环境中的声音信号；

传感器模块(200)，用于检测用户运动状态；

收发机模块(300)，用于接收来自外部终端的音频信息或数据信号；

人机交互模块(400)，用于接收用户指令；

处理器模块(500)，用于接收所述送话器模块(100)发送的声音电信号并对所述声音电信号进行运算处理，接收所述传感器模块(200)发送的运动电信号并对所述运动电信号进行运算处理，接收所述收发机模块(300)传递的音频信息或数据信号并对所述音频信息进行运算处理或对数据信号进行运算储存，接收所述人机交互模块(400)传递的用户指令并控制设备的启停或音量输出；

音频解码与功放模块(600)，用于接收来自所述处理器模块(500)的信息并对相应的信息进行解码及功率放大；

受话器模块(700)，用于接收所述音频解码与功放模块(600)传递的信息并将电信号转换为预定音量的声音信号输出；

电源管理模块(800)，用于将电池(810)提供的电能分配至各用电模块；以及设备主体(900)，用于收容各模块；

所述处理器模块(500)在接收所述传感器模块(200)传递的突变信号时，判断用户运动状态改变，并控制所述受话器模块(700)输出音频的音量大小。

2.根据权利要求1所述的助听设备，其特征在于，所述传感器模块(200)包括加速度传感器、陀螺仪传感器、磁场传感器、触摸传感器或压力传感器中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的助听设备，其特征在于，所述处理器模块(500)为型号RSL10的无线蓝牙处理器。

4.根据权利要求1所述的助听设备，其特征在于，所述助听设备还包括为所述处理器模块(500)提供时钟的时间模块(510)。

5.根据权利要求1所述的助听设备，其特征在于，所述设备主体(900)的外表面设有所述人机交互模块(400)的手控件。

6.根据权利要求1所述的助听设备，其特征在于，所述设备主体(900) 的底部设有充电触点(940)。

7.根据权利要求1所述的助听设备，其特征在于，所述处理器模块(500)控制所述助听设备在剧烈运动状态下进入音频输出幅度提升的加强模式S1；控制所述助听设备在一般运动状态下进入常规模式S2；控制所述助听设备在非运动状态下进入音频输出幅度降低的待机模式S3；控制所述助听设备在所述待机模式S3持续预定时间后进入休眠模式S4。

8.一种包括如权利要求1至7任一项所述的助听设备的助听系统，其特征在于，还包括与所述助听设备通信连接的终端设备(30)及与所述终端设备(30)通信连接的服务器(40)，所述终端设备(30)用于接收并将所述助听设备发送的数据信息传递至所述服务器(40)，由所述服务器(40)对数据信息进行离线数据挖掘和自主学习，并将学习结果和优化后的参数经由所述终端设备(30)更新至所述助听设备；所述终端设备(30)还用于将音频信息发送至所述助听设备进行播放。

9.根据权利要求8所述的助听系统，其特征在于，所述助听设备的数量为两个，两个所述助听设备独立或协同工作，二者的工作状态可独立或同步切换。

Images