DE19725436C2 - Verfahren zum Messen und Darstellen des Übertragungsverhaltens eines digitalen Hörgerätes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen und Darstellen des Übertragungsver­ haltens eines digitalen, zur Signalbearbeitung einen Sprachprozessor aufweisenden Hörgerätes, der mittels mathematischer Algorithmen der Signalanalyse das auf einen Verstärker des Hörgerätes wirkende Eingangssignal analysiert und aus einem breitbandigen Rauschen eine Spektralberechnung durchführt.

In einem Hörgerät befindet sich bekanntermaßen ein Verstärker, der mit Hilfe eines Mikrofons Schallsignale aufnimmt und verstärkt sowie das verstärkte Signal über einen Hörer dem Ohr des Trägers zuführt. Die über Jahre stetige technische Weiterentwicklung hat zu Hörgeräteverstärkern geführt, die sich in ihrem Frequenz­ gang - heller bzw dunkler Klang - beeinflussen lassen, und dies teilweise sogar automatisch in Abhängigkeit von den Umgebungsgeräuschen, was ein verbessertes Sprachverstehen auch in geräuschvoller Umgebung mit sich bringt. Die bekannten Verstärker sind auch in der Lage, sich in ihrem Dynamikverhalten an Veränderungen anzupassen, beispielsweise variiert abhängig von der äußeren Lautstärke die Verstärkung des Hörgerätes. Bei digitalen Hörgeräten mit einem sogenannten Sprachprozessor (DSP - Digitaler Signal Prozessor -) analysiert dieser mittels mathematischer Algorithmen der Signalanalyse das auf den Verstärker wirkende Eingangssignal. Der Verstärker kann gemäß einem bestimmten Zeitmuster erkennen, ob es sich dabei um Sprachsignale oder andere Geräusche handelt. Als Ergebnis stellt sich für den Hörgeräteträger in geräuschvoller Umgebung ein deutlich besseres Sprachverstehen ein, da die Sprachsignale verstärkt werden und die Geräusche hingegen weniger Verstärkung erhalten.

Zur Anpassung des Hörgerätes an den Menschen ist es sehr wichtig zu erfahren, welches Übertragungsverhalten das Hörgerät besitzt, d. h. welche Verstärkung das Hörgerät bei welcher Frequenz und welcher Eingangslautstärke hat. Um eine diesbezügliche Überprüfung von Hörgeräten vorzunehmen, ist es bekannt, eine auf sinusförmige Signale beruhende Meßtechnik einzusetzen, deren Frequenz sich kontinuierlich oder in festen Schritten ändert. Allerdings bilden sich bei dieser Signalform leicht stehende Wellen aus und rufen akustische Probleme hervor, so daß sich die Signalform in ein schmalbandiges Rauschen oder gewobbelte Sinustöne umwandelt, um auf diese Weise die meisten akustischen Schwierigkeiten zu verringern. Bei dieser Art der Überprüfung ist es außerdem erforderlich, einem Hörgerät die zu überprüfenden Frequenzen nacheinander anzubieten.

Die Signale werden im übrigen entweder in sogenannten Meßboxen mittels eines akustischen Kupplers, der das Ohr simulieren soll, oder mittels einer Sonde direkt vor dem Trommelfell ("In Situ Messung") gemessen. Aufgrund der Auswirkungen unterschiedlicher Ohren - Kind/Erwachsener - lassen sich korrekte Aussagen über das Hörgerät nur mit der In Situ Messung machen. Dabei wird mittels einer weichen kalibrierten Silikonsonde zunächst das Resonanzverhalten des offenen Ohres ausgemessen, und die folgende Messung mit Hörgerät gibt dann Aufschluß über die wirksame Verstärkung vor dem Trommelfell bzw. über das Dynamikverhalten der Hörhilfe. Mittels über Chipkartenleser bzw. Tastatur hinterlegten Patientendaten lassen sich Frequenz- und Dynamikanalysen einschließlich Dokumentation innerhalb kürzester Zeit erstellen, wobei die Berechnung des Übertragungsverhaltens auf der Grundlage des FFT-Algorithmus stattfindet.

Ein in seiner Frequenz durchlaufendes Testsignal führt allerdings bei Hörgeräten mit automatischen Regeleinrichtungen für die Signalveränderung nicht zu einem korrekten Ergebnis des Übertragungsverhaltens, da die Regelwirkung nicht sichtbar wird; denn bei diesen Hörgeräten liegt kein statisch stabiles Verstärkersystem mehr vor. So können bestimmte Frequenzen für den Einsatz des Regelsystems verantwortlich sein, aber die Wirkung betrifft dennoch unterschiedliche Frequenz­ bereiche. Das trifft auch für Hörgeräte mit mehrkanaligen Regelsystemen - z. B. mit tiefen, mittleren und hohen Frequenzbändern - zu, die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Kanälen zeigen. Es hat sich herausgestellt, daß dieses Problem bei den eingangs genannten Hörgeräten, die mittels Signalprozessoren intern eine Signalanalyse durchführen, noch deutlicher zutage tritt, da das verwendete Testsignal (kontinuierliche Töne oder Rauschen) zu anderen Verstärkungswerten führt als bei Beschallung mit Sprache; letztere ist jedoch gerade für die Anpassung wichtig. Zwar besitzen die digitalen Hörgeräte eine Testfunktion, in der sich die Sprachprozessorwirkung ausschalten läßt, um eine Messung des Hörgerätes überhaupt zu ermöglichen, jedoch handelt es sich dabei nur um eine Funktions­ prüfung, da das eigentliche Verhalten des Hörgerätes an dem Menschen völlig unterschiedlich ist.

Durch die DE-Z. "Audiologische Akustik" 5/93, Seiten 152 bis 158, ist es zur Messung der maximalen Ausgangsleistung von Hörgeräten bekanntgeworden, die maximale Ausgangsleistung mit Sinustönen und Sprachlauten zu ermitteln, insbesondere mit Blick auf resthörige Patienten (Hörverluste um 100 dB), die bei bestimmten Anpaß-Konzepten mit einer Ausgangsleistung, bezogen auf Sinustöne, auf etwa 125 dB kaum eine Hörwahrnehmung zeigen, während eine Erhöhung der Ausgangs­ leistung auf beispielsweise 140 dB spontan zu einem Hörerlebnis führt. Es wird herausgestellt, daß eine Hörgeräte-Versorgung bei Resthörigkeit überhaupt nur dann Sinn macht, wenn tatsächlich bis an die Leistungsgrenze des Hörgerätes gegangen wird. Als problematisch stellt sich dabei die maximal zulässige Ausgangsleistung von Hörgeräten heraus, die die Gefahr einer weiteren Hörschädigung in sich birgt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genann­ ten Art zu schaffen, das eine optimierte Berechnung und Darstellung des Übertragungsverhaltens eines digitalen Hörgerätes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Testsignal ein Wort eingespielt und darin ein breitbandiges Rauschsignal implementiert wird. Es wird hierbei die Erkenntnis ausgenutzt, daß Sprache ein gewisses, Pausen beinhaltendes Zeitmuster besitzt und ein Wort unterschiedlich energiereiche Buchstaben aufweist, wobei Vokale sehr viel mehr Energie als Konsonanten haben. Daher wird erfindungsgemäß in das dominante Wort zu einem bestimmten Zeitpunkt das Rauschsignal an einer energiereichen Stelle implementiert. Die zeitliche Dauer kann sehr kurz sein, z. B. - in Abhängigkeit von der Abtastfrequenz des verwendeten Wandlers - ca. 20 ms betragen. Das Zeitmuster des Wortes wird dadurch nur unwesentlich verändert, und für das Hörgerät bleibt das gesamte Signal - Wort und Rauschen - Sprache, so daß sich das Hörgerät in der gewünschten Weise protokollieren bzw. untersuchen läßt. Ein Test ist dabei auch schon bei der Herstellung des Hörgerätes möglich, und zwar zur Kontrolle in einer Prüf- bzw. Meßbox, wobei eine vorgegebene Kurve erreicht werden muß.

Nach einem Vorschlag der Erfindung wird ein synthetisch erzeugtes Rauschsignal mit niedrigem Crestfaktor und gleichmäßiger Frequenzverteilung verwendet. Mittels des FFT-Algorithmus läßt sich danach in sehr kurzer Zeit die umfangreiche Spektralberechnung mittels des digitalen Signal-Prozessors durchführen.

Nach einer Ausführung der Erfindung wird vor dem das Wort und das Rauschen umfassenden Summensignal zu Beginn der Analyse als Testsignal zumindest einmal ein unveränderts Wort eingespielt. Dies kann je nach Lage des gewählten Wortes gewünscht oft wiederholt werden, um das Hörgerät in den späteren Tragezustand zu versetzen. Die Frequenzanalyse wird letztlich bei dem Summensignal während des Rauschsignals durchgeführt. Es empfiehlt sich, aus mehreren Frequenzanalysen ein einen Mittelwert darstellendes Meßergebnis zu berechnen, d. h. die Messung zumindest einmal zu wiederholen. Somit ist es möglich, das Übertragungsverhalten des Hörgerätes darzustellen, während sich der Verstärker im Tragezustand des Patienten befindet. Es liegt im Rahmen der Überprüfung bzw. Analyse, nötigenfalls die Zeitfaktoren sowie die Wiederholraten zu verändern.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentan­ sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Testsignale. Es zeigen:

Fig. 1 ein Rauschsignal;

Fig. 2 ein Wort-Signal;

Fig. 3 ein aus dem Rausch- und dem Wortsignal bestehendes Summensignal; und

Fig. 4 das Summensignal gemäß Fig. 3 zur Verdeutlichung in einer gestreckten Form gezeigt.

Als Testsignal zur Protokollierung und Überprüfung des Übertragungsverhaltens eines Hörgeräts wird aus dem Speicher des digitalen Signalprozessors ein dort abgelegtes Wort dem Hörgerät vorgespielt; im Beispiel ist dieses das Wort "Vierzehn", das das gemäß Fig. 2 zu entnehmende Zeitmuster aufweist, d. h. aus energiereichen Vokalen (vgl. die hohen Spitzen des Diagramms) und weniger energiereichen Konsonanten besteht. In dieses Wort wird zu einem bestimmten Zeitpunkt ein breitbandiges, in Fig. 1 gezeigtes Testrauschen von sehr kurzer zeitlicher Dauer eingespielt, so daß sich das Summensignal gemäß Fig. 3 ergibt. Dieses ist zur Verdeutlichung in Fig. 4 "gestreckt" gezeigt, wobei das Rauschsignal RS in diesem Fall im Bereich des energiereichen Buchstaben "i" in das Wort Vierzehn implementiert ist. Das Zeitmuster des Wortes wird hierdurch nur unwesentlich verändert (siehe Fig. 2 im Vergleich zu Fig. 3), so daß für das Hörgerät das gesamte Summensignal als Sprache vorhanden bleibt und sich trotz des Störsignals "Rauschen" eine optimale Überprüfung bzw. Einstellung des Übertragungsverhaltens des Hörgerätes erreichen läßt. Dieses läßt sich in einfacher Weise über den Bildschirm eines PC's dokumentieren und an eine gegebenenfalls vorgegebene Kurve der Daten eines Patienten anpassen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Messen und Darstellen des Übertragungsverhaltens eines digitalen, zur Signalbearbeitung einen Sprachprozessor aufweisenden Hörgerätes, der mittels mathematischer Algorithmen der Signalanalyse das auf einen Verstärker des Hörgerätes wirkende Eingangssignal analysiert und aus einem breitbandigen Rauschen eine Spektralberechnung durch­ führt, dadurch gekennzeichnet, daß als Testsignal ein Wort eingespielt und darin ein breitbandiges Rausch­ signal implementiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauschsignal an einer energiereichen Stelle des Wortes imple­ mentiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein synthetisch erzeugtes Rauschsignal mit niedrigem Crestfaktor und gleichmäßiger Frequenzverteilung verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem das Wort und das Rauschen umfassenden Summensignal zu Beginn der Analyse als Testsignal zumindest einmal ein unverändertes Wort eingespielt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus mehreren Frequenzanalysen ein einen Mittelwert darstellendes Meßergebnis berechnet wird.