DE2309026C3 - Schaltungsanordnung für die Messung von menschlichen Gehörfehlern und für Hörhilfen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für die Messung von menschlichen Gehörfehlern und für Hörhilfen mit Eingangsschaltkreisen für den Empfang komplexer Tonsignale, die selektiv über eine Mehrzahl von Durchlaßbändtra zu verstärken sind, mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander einstellbaren Filtern mit nebeneinanderliegenden Durchlaßbändern zur Ermöglichung unabhängiger Einstellung der Verstärkung innerhalb jeder der Mehrzahl von nebeneinanderliegenden Audiodurchlaßbändern, mit einem Summiernetzwerk für die Kombination der Ausgangssignale von den Filtern und mit einer automatischen Amplitudenregelung. Eine solche Einrichtung ist aus der US-PS 35 31 595 bekannt. Sie macht sich die Erkenntnis zunutze, daß nicht nur jeder Mensch einen individuellen Gehör-Frequenzgang besitzt, sondern daß darüber hinaus gerade dann, wenn das Hörvermögen in irgendeinem Frequenzband vermindert ist, in diesem Band auch die Schmerz- oder Unbehaglichkeitsschwelle besonders niedrig liegen kann, d. h., daß dort die Dynamik besonders gering sein muß. Bei zu hohen Amplituden wird daher die vorgesehene Amplitudenregelung eingreifen.

Ein gehörgeschädigter Mensch leidet am meisten darunter, daß die Sprachverständlichkeit beeinträchtigt ist. Bei einem unzweckmäßig aufgebauten Hörgerät kann es zum Beispiel vorkommen, daß zwar die Verstärkung hinreicht, um das Hörvermögen wer sentlich zu bessern, so daß der Patient also »hört«, daß er jedoch gleichwohl nicht in der Lage ist zu verstehen. Diese Fähigkeit, gesprochene Worte zu verstehen, wird hier und im folgenden als Sprachdiskriminierung bezeichnet. Gerade Sprache aber setzt sich aus einer Vielzahl von Frequenzen zusammen. Realistischerweise muß man davon ausgehen, daß der am häufigsten vorkommende Fall der ist, daß Sprache trotz des Vorhandenseins eines erheblichen Hintergrund-Geräuschpegels verstanden werden muß. Tritt nun ein solches Hintergrundgeräusch mit erheblicher Intensität auf, so wird bei der bekannten Einrichtung die Verstärkung aller Kanäle heruntergeregelt, damit die Schmerzschwelle unterschritten bleibt. Der Gehörgeschädigte kann dann sehr oft nicht mehr verstehen.

Der Grund für diese Fehlentwicklung scheint darin zu liegen, daß bereits beim Testen des Patienten von der wenig realitätsbezogenen Vorstellung ausgegangen wird, daß man mit reinen Tönen, gewöhnlich in Oktavsprüngen, testen müsse, wonach der Frequenzgang einer Hörhilfe eingestellt wird. In der Tat kann man dann dieses Reinton-Diskriminiervermögen verbessern, was aber dem Patienten dann in der Praxis aus den oben erläuterten Gründen oft wenig hilft.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, deren Einsatz sowohl bei der Messung der Gehörschädigung wie auch bei der entsprechend dem MeSergebnis ausgelegten Hörhilfe zu einer deutlichen Verbesserung der Sprachdiskriminierung beiträgt, und zwar auch unter ungünstigen Bedingungen, wie starkem Hintergrundgeräusch.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierte Kombination gemäl? der Erfindung gelöst; zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und mit ihr in Verbindung stehenden Merkmale und Vorteile weiden besser veständlich anhand der folgenden Erläuterungen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltdiagramm einer Testanordnung für die Prüfung der Sprachdiskriminierungsfähigkeit einer Person gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2a und 2b sind Kurven, die die Sprachdiskriminierergebnisse illustrieren, zugeordnet verschiedenen Spektren und Prüfbedingungen, welche später erläutert werden,

Fig. 3 und 4 sind Kurven, welche die Ansprechcharakteristiken eines Grundhörgerätes illustrieren, nachdem solche Ansprechcharakteristiken eingestellt worden sind, um die beste Sprachdiskriminierungsfähigkeit für den Patienten unter Beobachtung zu erzielen,

F i g. 5 ist ein Blockdiagramm eines tragbaren Hörgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 ist ein mehr in die Einzelheiten gehendes Blockdiagramm eines Hörgerätes nach F i g. 5,

F i g. 7 ist eine Kurve zur Erläuterung des typi-

sehen Ansprechens eines einzelnen Filters des Hörgeräts nach F i g. 6 und

Fig. 8 bis 11 sind bestimmte Schaltkreisdiagrarnme des Hörgeräts nach F i g. 6

Gemäß der vorliegenden Erfindung geht man bei der Messung der Gehörschädigung einer Person so vor, daß man eine Prüfung mit einem Grundhörgerät durchführt gemäß den nachfolgend erläuterten Schritten.

IO

1. Der Hörgeräteaipfänger wird in den äußeren Kanal des zu prüfenden Ohres eingesetzt und mit einer Packung aus Carmold-Druckmaterial befestigt, um eine akustische Abdichtung zu erzielen.

2. Das nicht zu prüfende Ohr wird mittels eines einzusetzenden Ohrstopfens und einer die Ohrmuschel umgebenden Dämpfung verschlossen, um so jede Hörperzeption durch dieses Ohr zu blockieren. ao

3. Der Patient wird in bequeme Sitzlage gegenüber einem Lautsprecher innerhalb eines dem Schall unterworfenen Gehäuses gebracht; der Lautsprecher ist akustisch abgeglichen worden, um eine flache Frequenzansprechcharakteristik an der κ Stelle des Kopfes des Patienten zu erzeugen. Die verwendeten Prüfsignale, um eine solche Abgleichung durchzuführen, sind enge Rauschbänder.

4. Auf Band aufgezeichnete kontinuierliche Sprache wird über den Lautsprecher übertragen mit einem Pegel entsprechend etwa dem normaler Unterhaltung, d. h. 60 dB SPL.

5. Der Patient wird instruiert, sorgfältig der auf dem Band aufgezeichneten Sprache zuzuhören und die verschiedenen Filter und die Hauptlautstärkesteuerung so einzustellen, daß er maximale Klarheit und Verständlichkeit des Materials erzielt.

6. Wenn der Patient der Meinung ist, daß er keine weitere Verbesserung in Klarheit und Verständlichkeit der aufgezeichneten Sprache erreichen kann, unterrichtet er die Bedienungsperson und die Aufzeichnung wird abgeschaltet.

7. Genormte Bänder aufgezeichneter Prüfstücke von Sprachdiskriminierfähigkeit werden dann mit dem gleichen Pegel wie die durchlaufende Sprache übertragen. Die Sprachdiskriminiererpebnisse werden für jeden durchgeführten Test aufgezeichnet.

8. Die relative Güte entsprechend den vorliegenden Konzepten kann ermittelt werden durch Vergleich mit ohne Hörgerät erzielten Diskriminierergebnissen oder Ergebnissen, die unter identischen Zuhörbedingungen mit anderen Hörgeräten erzielt wurden. Darüber hinaus kann der Spannungspegel über dem Hörgerätempfänger gemessen werden und aufgezeichnet werden für jedes Filter, wie in Fig. 2a, 2b dargestellt. Diese Messungen, abgeleitet für jedes Filternetzwerk in dem System, liefert die Ansprechkurve, die erforderlich ist, um die Diskriminierfähigkeit der Person wieder herzustellen, und diese Ansprechkurve kann dann benutzt werden, um die erforderlichen Korekturen zu beschreiben. Falls erforderlich kann die Ansprechkurve, welche von der Person ursprünglich eingestellt wurde, üherorüft werden durch die Person oder dut-h die Bediennungsperson, uns eine weitere Verbesserung in der Sprachdiskriminierfähigkeit herbeizuführen. Zusätzliche genormte Sprachdiskriminiertests sind dann erforderlich, um die Wirkung solcher Revisionen festzustellen. Solche Justagen können beispielsweise darauf basieren, ob die Versuchsperson Konsonanten oder Vokale überhört usw. Darüber hinaus kann die Bedienungsperson die Ansprechkurve abgleichen, um große Variationen in derselben zu glätten. Darüber hinaus kann man eine Testkurve weißen oder grauen Rauschens durchlaufen lassen und/oder Rauschen während der Testprozedur einsetzen.

Bevor weitere Beispiele für die Meßvorgänge und Ergebnisse gegeben werden, sollen geeignete Prüfeinrichtungen diskutiert werden. In den Zeichnungen stellt Fig. 1 eine Testanlage dar für die Prüfung der Sprechdiskriminierung eines Patienten in dem Maße, wie es erforderlich ist, um das Verfahren gemäß der Erfindung durchzuführen. Sprache von einem Playback-Tonbandgerät 10 wird einem Tonfrequenzmischnetzwerk 11 zugeführt. Ein Graues- oder Weißes-Rauschen-Generator 12 kann ebenfalls mit dem Mischnetzwerk 11 verbunden sein, um Sprache und Rauschen zu kombinieren, Das Sprach- und/oder Tonrauschen wird demgemäß einem Filternetzwerk 13 zugeführt mit einer Mehrzahl von Filternetzwerken F₁ bis F_n. Jedes der Filternetzwerke F₁ bis F_n weist ein diskretes Durchlaßband auf und die gesamte Kombination 13 überdeckt vorzugsweise einen Frequenzbereich von etwa 125 Hz bis mindestens 6300 Hz. Die Filter F₁ bis F_n unterteilen das hörbare Frequenzspektrum in nebeneinanderliegende Durchlaßbänder. Die Durchlaßbänder von jedem der Filter F₁ bis F_n können so breit oder so eng sein, wie es erwünscht ist, um angemessene Audiorausch- und/ oder Spracherkennungscharakteristiken zu erzielen, und brauchen nicht in oktavenweiser Beziehung zueinander zu stehen, wie dies bei Filternetzwerken häufig der Fall ist. Der Filtersatz 13 kann auch verwirklicht werden durch eine Kombination einstellbarer Bandfilter, die in Serie angeordnet sind anstatt mittels paralleler Filter.

Darüber hinaus ist die Signalamplitudenänderung einstellbar über einen geeigneten Bereich. Der Ausgang des Filtersatzes 13 gelangt über einen Breitband-Audioverstärker 14 mit einstellbarer Verstärkung und dann ist ein Audioempianger is in tmuii menschlichen Ohr 16 angeordnet. Ein Elektronenröhrenvoltmeter 17 kann verwendet werden, um die Amplitude der Signalspannung zu messen, die über dem Empfänger 15 liegt.

Beispielsweise kann der Rauschgenerator 12 ein von der Firma Hewlett Packard unter der Bezeichnung 8057 A hergestellter Präzisionsrauschgenerator sein, bei dem Bandgerät 10 kann es sich um das Modell Craig Nr. 2704 Kassettenrekorder und Playback-Einheit handeln, der Mischer 11 kann ein ShureMG7 Mikrophonmischer sein, das Filternetzwerk 13 kann das unter der Bezeichnung 8056 A von Hewlett Packard hergestellte Filtergerät sein, beim Audioverstärker 14 kann es sich um einen Mclntosch MC 2505 handeln, der Empfänger 15 ist ein Tibbetts Modell 102-10 G Hörgerätempfänger, und das Effektivwertvoltmeter 17 ist das Modell 320 der Firma Bailentine.

Die Ansprechkurven für zwei Patienten sind in F i g. 2 a und 2 b dargestellt zusammen mit den Diskriminiertestergebnissen. F i g. 2 a bezieht auf ein Ohr eines Patienten und Fig. 2b bezieht sich auf ein Ohr eines anderen Patienten; die Ordinaten sind logarithmisch geteilt und zeigen die Spannung über dem Empfänger 15 in Millivolt. Die Abszisse ist entsprechend der Frequenz geteilt. Die Kurve (α) in beiden Figuren repräsentiert den angenehmsten Hörpegel, wie er von dem Patienten eingestellt worden ist, für individuelle Dritteloktavenbänder von Rauschen; Kurve (£>) repräsentiert die angenehmen Hörpegel, eingestellt von jedem Patienten für maximale Erkennbarkeit durchlaufender Sprache, und Kurve (c) ist eine Korrektur der Bedienungsperson bezüglich Kurve (b), um beispielsweise Ansprechspitzen etwas zu glätten. Die Kurven (d) und (e) in Fig. 2a bzw. 2 b repräsentieren die Frequenzempfindlichkeit von 3 dB pro Oktave und 4 dB pro Oktave. Diese letzteren beiden Kurven sind einfach eine Aufzeichnung der Frequenz über dem Schalldruckpegel, jedoch mit einem konstanten d3 pro Oktaveänderung, verglichen mit der zufälligen Empfindlichkeit, aufgezeichnet entsprechend der eigenen Empfindlichkeitseinstellung des Patienten, modifiziert in einigen Fällen durch die Bedienungsperson, wie oben bezüglich Kurve (c) angedeutet.

Die Prozentangaben an der oberen rechten Kante der Kurven nach Fi g. 2 a und 2 b deuten die Sprachdiskriminierergebnisse an, die von den beiden Patienten erzielt wurden. Dies bezieht sich auf einen Test, in dem der Patient mit einem Hörgerät versehen wird, dessen Empfindlichkeitskurve eingestellt worden ist entsprechend den jeweiligen Kurven nach Fig. 2a und 2b, wobei der Patient Sprache zuhört, die dem Eingang des Hörgeräts zugeführt wird. Das Prüfmaterial besteht aus genormten phonetisch ausgeglichenen Listen von Worten, wobei jede Liste 50 Worte umfaßt, auf die der Patient antworten muß, indem er jedes Wort unmittelbar nach seiner Darbietung durch den Tonbandgerätlautsprecher wiederholt. Wenn man sich Fig. 2a unter diesen Gesichtspunkten betrachtet, erkennt man, daß die Sprachdiskriminierergebnisse nur 4°/o betrugen für die Ansprechkurve (a). d. h. bei dem angenehmen Hörpegel der von dem Patienten eingestellt worden ist. Andererseits erzielte man ein Sprachdiskriminierergebnis von 76% mit der Einstellung des Hörgeräts auf die Empfindlichkeitskurve (6), was eine ganz erhebliche Verbesserung bedeutet, und die Ergebnisse wurden auf 92°/o verbessert mittels der Empfindlichkeitskurve (r), also der von der Bedienungsperson revidierten Kurve (b). Aus F i g. 2b ergibt sich, daß das ursprüngliche Ergebnis 20% für die Kurve (α) betrug, auf 54% mittels Kurve (fe) verbessert wurde und 88% erreichte für Kurve (c). Man erkennt, daß bei anderen Patienten die Empfindlichkeit erheblich unterschiedlich sein kann von der nach Fig. 2a oder 2 b und es kann sogar vorkommen, daß jedes Ohr eines Patienten in seiner Einmaligkeit erheblich abweicht

Es ist festzuhalten, daß die endgültige Empfindlichkeitsstellung (Kurve c) für optimale Diskriminierung durchgeführt wurde von einer Bedienungsperson unter Benutzung einer Spektrumverformungstechnik, die als Teil der vorliegenden Erfindung entwickelt worden ist und im Prinzip die Glättung der Empfindlichkeitsspitzen der Kurve (b) zum Gegenstand hat, wie oben bereits erwähnt wurde. Im Falle der F i g. 2 a erhöhte sich die Fähigkeit des Patienten, gesprochene Worte des Sprachdiskriminiertests voneinander zu unterscheiden, auf 92% (Kurve c), was eine erhebliche Verbesserung bedeutet gegenüber 76% für Kurve (b) und eine noch bedeutendere Verbesserung gegenüber den Ergebnissen für die konstanten dB pro Oktavenänderung Kurven (</) und (e).

ίο Verschiedene spezifische Beispiele und Ergebnisse in Verbindung mit den Testmethoden werden unten beschrieben. Der Patient X wurde mit 3 Hörgeräten getestet. In jedem Falle wurde das linke Ohr geprüft und das rechte Ohr verschlossen. Test Nr. 1 erfolgte während der Patient seine eigene im Handel erworbene Hörhilfe benutzte. Der Test umfaßte die Verwendung von Comm-Tech-Auditory-Test-N-l-Sätzcn mit einem Hintergrundsignal von zwei weiblichen Sprechern. Dies ist ein relativ schwieriger Diskriminiertest, verglichen mit der bloßen Benutzung einer Wortliste. Das resultierende Sprachdiskriminierergebnis (SDS) war 22%. Test Nr. 2 umfaßte ein tragbares Hörgerät mit einstellbaren Filtern unter Benutzung der Schaltkreise nach Fig. 6 und derselbe Test wie Nr. 1 wurde durchgeführt. Das Sprachdiskriminierergebnis betrug 61% nach Einstellung des tragbaren Hörgeräts gemäß Arbeitsgängen 5 und 6 des oben beschriebenen Tests. Test Nr. 3 wurde einige Tage später durchgeführt und erfolgte unter Verwendung des CID-Auditory-Test-W-22, Liste 4 D. Das Sprachdiskriminierergebnis mit Her eigenen Hörhilfe des Patienten betrug 68%. Test Nr. 4 verwendete CID-Auditory-Test-W-22, Liste2F und die verwendung eines Grundhörgerätes mit einem Schaltkreis nach F i g. 5 und 6. Das tragbare Hörgerät und das Grundhörgerät entsprechen einander elektrisch und verwenden prinzipiell die gleichen Komponenten, doch ist das Grundhörgerät physisch größer und hat leichter einstellbare Knöpfe für die Filterjustage.

Das Sprachdiskriminierergebnis in diesem Fall betrug 88%. Fig. 3 illustriert die Frequenzempnndlichkeit des Grundhörgeräts, nachdem es von Patient X im Test eingestellt worden ist.
Test Nr. 5 umfaßte eine audiologische Prüfung des Patienten Y in einer Sprach- und Höruniversitätsklinik. Das phonetisch ausgeglichene Sprachdiskriminierergebnis betrug 70%. Der gleiche Patient wurde gemäß den vorliegenden Verfahren geprüft, nachdem er die Empfindlichkeit des Grundhörgeräts einge-

stellt hatte. Der Patient wurde getestet mit dem CID-Auditory-Test-W-22, Liste 4 D und erzielte auf dem gleichen Ohr ein Sprachdiskrimierergebnis von 92%. Ein ähnlicher Test von Patient Y wurde durchgeführt mit dem CID-Auditory-Test-W-22, Liste 2 F, wobei der Patient die Empfindlichkeit des Grundhörgeräts einstellte und danach die Empfindlichkeit getrimmt wurde duich einen Gehörspezialisten in der oben erläuterten Weise, wonach das Sprachdiskriminierergebnis auf 96% verbessert wurde, Fig.4a ist eine Oszillographenschirm-Aufzeichnung ähnlich der Kurve nacn Fi g. 3 zur Erläuterung der Empfindlichkeit des Grundhörgeräts, nachdem es eingestellt und getrimmt wurde durch die Bedienungsperson. Der Test Nr. 6 bezog sich auf Patient Z, dessen ohne Hörhilfe erzielte phonetisch ausgeglichene Sprachdiskriminierung 66% betrug. Er wurde getestet gemäß den vorliegenden Verfahren, nachdem er die Empfindlichkeit des Grundhörgeräts justiert hatte.

Das Grundhörgerät unterschied sich in diesem Falle von dem im Test Nr. 5 benutzten in den folgenden Punkten: Sechs aneinanderliegende Filternetzwerke unterteilten das gesamte Sprachspektrum in ungleiche Bandbreiten, während bei den vorhergehenden Tests die Filterbänder jeweils eine Oktave breit waren. Die ungleichen Bandbreiten wurden ausgewählt auf der Basis ihrer relativen Anteile bei der gesamten Sprachverständlichkeit. Solche Bandbreiten werden häufig als »Bänder gleicher Verständlichkeit« bezeichnet. Mit diesem Grundhörgerät, eingestellt von dem Patienten (siehe Fig. 4b) für optimale Sprachverständlichkeit, erreichte er eine Sprachdiskriminierung von 96% bei CID-Auditory-Test-W-22, Liste 3-D. Ein Kontrolltest unter identischen akustischen und verfahrensmäßigen Bedingungen mit einem konventionellen Hörgerät ergab eine Sprachdiskriminierung von 84°/o bei CID-Auditory-Test W-22, Liste 3-F.

In F i g. 5 ist nun als Beispiel das Blockdiagramm eines tragbaren Hörgeräts dargestellt. Die Figur illustriert den in der Praxis miniaturisierten Schaltkeis für eine Hörhilfe, die einstellbar ist, um die Empfindlichkeitskurve zu reproduzieren, welche mit der Testapparatur nach F i g. 1 erzielt wurde. Ein Mikrophon und Feldeffekttransistorverstärker 21 liefern die aufgenommenen Eingangssignale an einen breitbandigen Audioverstärker 22 in integrierter Schaltungstechnik, dem eine Lautstärke-(Amplituden-) Steuerung 23 zugeordnet ist. Ein Treiberverstärker 24 bildet eine Quelle niedriger Impedanz für ein Filternetzwerk 25 mit mehreren Amplitudensteuerungen 26 und mehreren aktiven ais integrierte Schaltkreise aufgebauten Bandpaßfiltern 27, deren Ausgänge einem Summiernetzwerk 28 oder All-Paß zugeführt wird. Wie der Fachmann erkennt, haben die Bandpaßfilter 27 jeweils eine Bandbreite mit Amplitudensteuerung 26, geeignet für weitgehende Annäherung an die gewünschte Empfindlichkeitskurve [d.h. Kurve (c) in Fig. 2a und 2b], und daß sie demgemäß ausgewählt sind, um beste Spracherkennung zu bewirken. Diese Filter 27 können demgemäß jeweils einen Teil des Gesamtdurchlaßbandes von Filternetzwerk 25 liefern. Das Durchlaßband jedes Filters kann so breit oder eng sein, wie es erforderlich ist, um optimale Sprachdiskriminierung zu erzielen, und braucht nicht in Beziehung zu stehen mit irgendeiner Oktavenbeziehung oder bruchteilmäßigen Kombination derselben. Ein Integrierschaltkreisverstärker 29 mit einem Durchlaßband entsprechend dem des Filternetzwerk 25 liefert die endgültige Signalverstärkung, bevor das Signal einem Wandlerempfänger 30 zugeführt wird. Eine automatische Sättigvmgselüniniersteuerung 31 bewirkt eine Signalkompression, wenn das Signal einen vorgegebenen Pegel übersteigt Die insoweit beschriebene Hörgerätkonfiguration bietet die folgenden Vorteile: Unabhängige Steuerung der Durchlaßbandamplitude für jeden der mehreren Abschnitte des Spektrums; getrennte Empfindlichkeitssteuerung für jedes Ohr (binoral); leichte Neueinstellung, wenn die Anforderungen des Patienten mit der Zeit sich ändern; dies kann bewirkt werden durch Ersatz von Filterelementen mit unterschiedlichen Durchlaßbändern und eingestellt für verschiedene Amplituden. In bestimmten Fällen kann nach dem Summiernetzwerk ein engbandiges Rejektionsfilter hinzugefügt werden, um engbandige Resonanzprobleme, welche bei manchen Patienten beobachtet werden, zu lösen. Das Konzept ist ohne weiteres anpaßbar an MSI-(Integration in mittlerem MaßstabJ-Integrierschaltkreistechnik. Dies erlaubt eine erhebliche Größen verringerung bei Hörgerätmodellen. Wiederaufladbarc oder langlebige Batterien können verwendet werden, je nach Wunsch. Leichte Reparatur, Stabilität und wasserdichte Einbettung der elektronischen Schaltkreise können ohne weiteres erreicht werden. Attraktive und kompakte Verpackung kann vorgesehen werden.

ίο F i g. 6 ist ein ins einzelne gehendes Blockdiagramm eines Hörgeräts, das generell in F i g. 5 dargestellt wurde, und das in miniaturisierter tragbarer Form herstellbar ist. Ferner kann die Schaltung nach Fi g. 6 auch in dem Grundhörgerät verwendet werden, das, wie oben erwähnt, vorzugsweise ein größeres Prüfgerät ist mit größeren und leichter einstellbaren Knöpfen für die Variation der Empfindlichkeitscharakteristiken beim Test. Das tragbare Gerät kann so klein sein als praktisch möglich. Ein Prototyp Hörgerät mit Drehknopfeinstellung für die Filterschaltkreise ist aufgebaut worden und in einem Gehäuse zusammengefaßt worden, dessen Außenabmessungen 12,5 X 7,5 X 0,3 cm betrugen, doch können offensichtlich auch kleinere Abmessungen hergestellt werden. Ein als Beispiel verwendetes Grundhörgerät ist aufgebaut worden mit Außenabmessungen vor. 37,5 X 25 X 11,25 cm. Das Basishörgerät nach F i g. 6 umfaßt eine integrierte Mikrophon-Zrauscharme Feldeffekttransistorverstärkerstufe 50, der ein rauscharmer Verstärkerabschnitt 52 folgt, welcher eine Bank von parallelen und unabhängig einstellbaren Bandpaßfiltern beaufschlagt, die generell mit 54 gekennzeichnet wurden. Die Filter liegen frequenzmäßig nebeneinander und ihre Verstärkung ist einstellbar erst nach anfänglicher Frequenzausfluchtung. F i g. 7 ist eine Oszillographenaufzeichnung der Ansprechkurve eines typischen einzelnen Filters bei einer Mittenfrequenz f0 von einem kHz. Ein Summierschaltkreis 56 addiert alle Filterausgänge auf eine gemeinsame Leitung in linearer Summation. Das aufsummierte Signal wird dann einem linearen Verstärker und Treiberschaltkreis 58 zugeführt, der seinerseits einen Miniaturwandler 60 vom magnetischen Typ in dem Hörgerät beaufschlagt.

Um Übersteuerung des Wandlers in den nichi linearen Bereich zu verhindern, ist ein automatische! Übersteuerungsliminierschaltkreis 62 (ASE) vorgesehen, der eine verstärkungsgesteuerte Rückkopp lungsschleife zu den Eingangsschaltkreisen bildet Das ASE-Rückkopplungssignal kann entweder abge tastet werden an der Signalleitung 64 zur Filterbanl 54 oder am Wandleransteuerungspunkt 66 im Aus gang des Hörgeräts. Eine Lautstärkesteuerung 61 vor der Filterbank 54 erlaubt die Einstellung de Gesamthörgerätverstärkung auf irgendeinen ge wünschten angenehmen Wert

Tiefpaßfilterschaltkreise 70 und 72 werden ver wendet für B + - und B — -Rauschfiltening und Ent kopplung an verschiedenen Punkten des beschriebe

So nen Systems. Das Hörgerät ist ausgelegt für den Be trieb mit Hörgerätebatterien, welche eine abge glichene Plus- und Minusspannung bezüglich der ge meinsamen Leitung 64 liefern.

Ein keramisches Miniaturmikrophon mit eingebau tem rauscharmen Feldeffekttransistorverstärker kan verwendet werden als Eingangswandlerstufe 50. Eid heiten ähnlich dem Typ BL-1671 von der Firm Knowles können verwendet werden. Diese Einhe:

709 613/25

hat eine Empfindlichkeit von weniger als 100 Hz bis über 8000 Hz, gemessen mit normalen Hörgerätmikrophonmeßtechniken. Mit diesem System, wie in Fig. 6 gezeigt, wird eine 1,3-Volt-Gleichspannungsversorgung verwendet, um den eingebauten Feldeffekttransistorverstärker des Eingangswandlers zu versorgen. Die Steuerung dieser Spannung auf niedrigere Pegel ist eine Möglichkeit der Verstärkungssteuerung am Eingangsende des Hörgerätes über solche Mittel wie die ASE-Steuerschleife 62. Eine Gleichspannung auf den Ausgangsleitungen in Kombination mit dem Tonfrequenzsignal erfordert einen Entkopplungskondensator, bevor der rauscharme Vorverstärker in dem Eingangsteil des Hörgeräts angesteuert werden kann.

Um den Rauschbeitrag am Eingangsemde minimal zu halten, ist ein Verstärkerpaar in Doppel-Darlington-Schaltung (wie Motorola-2N5089-NPN-Tiefpegel, rauscharm) vorgesehen, welche Verstärker bei niedrigen Strompegeln und mit einem großen Eingangsstrombegrenzungswiderstand arbeiten; dieser Verstärker ist dem Mikrophonschaltkreis nachgeschaltet, wie in F i g. 8 genauer angedeutet, wo der rauscharme zweistufige Vorverstärker 80 dargestellt ist. Der doppelte rauscharme Verstärker ist verbunden mit dem Lautstärkesteuerungspotentiometer 68, welches der Einstellung einer angenehmen Verstärkung des gesamten Hörgeräts dient.

Eine weitere eingangsseitige Verstärkung ist vorgesehen durch zwei Operationsverstärker 82, welche dem rauscharmen Vorverstärker 80 und der Lautstärkesteuerung 68 folgen. Diese Verstärker können mit sehr niedrigen Strömen arbeitende integrierte Operationsverstärker umfassen, etwa den Typ SoIitron UC 4252 Doppeleinheit. Rückkopplungswiderstände um jeden Operationsverstärker gestatten die Einstellung der Verstärkung auf irgendeinen gewünschten Wert innerhalb des Betriebsbereiches. Eine Komplementärpaartreiberstufe 84 mit Komponenten wie Motorola-2N5089- und ^NSOST-Transistoren liefert ein Gegentakttreibersignal auf die Signalleitung 64, von der aus die Filterbankschaltkreise 54 angesteuert werden. Die gleiche Leitung ist eine alternative Quelle für die Ansteuerung der ASE-automatische - Verstärkungssteuerungs - Rückkopplungsschleife 62, wie oben erwähnt.

Eine Filterbank ist beispielsweise in F i g. 9 dargestellt und umfaßt sechs parallele Filternetzwerke 1—6 aneinanderliegender Frequenzbänder, von denen jedes unabhängige Verstärkungssteuerung aufweist. Es muß jedoch festgestellt werden, daß unterschiedliche Anzahlen und Typen von Filternetzwerken je nach Wunsch verwendet werden. Aktive dreipolige Filter sind vorgesehen mit Operationsverstärkern, wie Solitron-UC^^SC-Triple-Operationsverstärker in integrierter Schaltungskonfiguration. Jeder Verstärker zieht nur Mikroampere an Strom, was von erstrangiger Bedeutung ist beim Minimalhalten der von der Batterie zu liefernden Ströme mit dem Ziel einer langen Lebensdauer.

Wie in Fi g. 9 dargestellt, umfaßt jedes Filterband die Operationsverstärker 90—92 in Aktivfilterschaltungskonfiguration. Der erste Filterabschnitt 90 ist ein Tiefpaßfilter, gefolgt von einem Hochpaßfilter 91 und dann einem Bandpaßfilter 92. Die Auswahl der richtigen Widerstände und Kondensatoren bestimmt die Mittenfrequenz, den Bandpaß, die Brummüberlagerung und die Verstärkung jedes dreipoligen Fil terabschnitts. Ein Verstärkerpotentiometer 94 ist am Eingang jedes Filterabschnitts eingebaut, um unabhängige Verstärkungssteuerung für das jeweilige Frequenzband zu bewirken.

Die Auswahl der Bandgrenzen ist flexibel während der Ersteinstellung. Mögliche Einstellungen sind Oktavenbänder, Drittel-Oktavenbänder, ungleiche Bän-. der für optimale Sprachdiskriminierung und Bänder mit Frequenzlöchern in bestimmten Bereichen für

ίο selektive Schalleliminierzwecke. Die Operationsverstärker arbeiten zwischen einer ausgeglichenen positiven und negativen Batteriestromversorgung mit einem Ruheausgangspegel von Null Volt. Dies erlaubt maximalen Spanungsswing der Ausgangswellenform vor dem Erreichen der Sättigung wie auch minimalen Ruhestrom bei Abwesenheit von Signalen. Die sechs Filterausgänge werden linear aufsummiert in dem resistiven Summiernetzwerk 56, bevor die Hauptverstärkerschaltkreise 58 des Hörgeräts angesteuert werden.

Um eine Verzerrung in dem Hörgerät während des Vorhandenseins von starken Audiosignalpegeln zu verhindern, ist der ASE-Schaltkreis 62, wie oben erwähnt, vorgesehen. Dieser Schaltkreis tastet das Audiosignal entweder auf der Signalleitung 64 der Filterbank 54 ab oder am Ansteuerungspunkt 66 des Wandlers. Wie in Fig. 10 dargestellt, wird das Audiosignal in einem Spanungsverdopplerschaltkreis 96 erfaßt, gelangt durch ein Tiefpaßfilter 97 und steuert dann eine NPN-Transistoremitterbasistreiberstufe 98 an. Die letztgenannte Stufe 98 umfaßt eine Komponente wie Motorola-2N5089-Transistor in einer Schaltung mit niedrigem Strom. Der Ausgang dieser Stufe liefert B+ für den Feldeffekttransistorverstärker in der Mikrophonstufe.

Ein hohes Signal am Eingang des ASE-Schaltkreises 62 führt zu einem Abfall der Spannung, welche dem Mikrophonverstärker zugeführt wird, und verringert damit die Verstärkung des Signals am Eingangsende. Die Ansprechzeit des Schaltkreises 62 ist in der Größenordnung einiger Millisekunden und kann eingestellt werden auf andere Werte, falls dies erwünscht ist. Ein großer Filterkondensator 1 μ F an dem Kollektor des Treibertransistors in Stufe 98 hält das Rauschen minimal, welches dem Mikrophonverstärker-B-f-Spannungseingang überlagert ist, und liefert außerdem eine Zeitkonstante, die erforderlich in der ASE-Schleife ist, um Schleifen-Regeschwingungen zu verhindern. Die Dioden, die in dem Doppler 96 verwendet werden, können vom Typ IN914 sein und billige Siliziumkomponenten sein, wie sie von verschiedenen Herstellern erhältlich sind. Die Verdopplungswirkung erlaubt eine Verwendung von kleineren Signalen für die Aktivierung der Schleife 62 ohne zusätzliche Transistorverstärkungsstufen mil entsprechendem Leistungsverbrauch.

Ein doppelter Operationsverstärker und eine Treibersrufe in komplementärer paarweiser Transistorgegentaktschaltung, ähnlich den entsprechender

Schaltkreisen vor der Filterbank 54, werden als Endverstärker 58 verwendet zur Ansteuerung des miniaturisierten magnetischen Wandlers 60. Dieser End Verstärkerschaltkreis ist in Fig. 11 dargestellt Gleiche Schaltkreiskomponenten werden verwendet ein schließlich des doppelten in integrierter Bauweise ge fertigten Operationsverstärkerschaltkreises 102 (ent spricht Verstärker 82 in Fig. 8) und einem NPN, PNP - Komplementärtreibertransistorschaltkreis 10;

(entsprechend Treiberstufe 84). Die Verstärkungen der Operationsverstärker werden mittels Rückkopplungswiderstandsnetzwerken eingestellt. Typische Verstärkungswerte von 10 dB pro Verstärker können in den Endverstärkerstufen Verwendung finden. Stromeinstellwiderstände in den Operationsverstärkerschaltkreisen gestatten Ruhebetrieb mit nur Mikroamperes an Stromverbrauch. Die Treiberstufe (Komplementärpaar) ist hinsichtlich der Vorspannungen so eingestellt, daß ein minimaler Strom erforderlich ist, um den Wandler anzusteuern. Eine abgeglichene positive und negative Stromversorgung relativ zur Signalleitung 64 erlaubt niedrigen Ruhestrom bei Abwesenheit eines Signals. Eine wahlweise Aus-

gangssignalverbindung zur Verstärkungssteuerschleife 62, wie oben beschrieben, gestattet die Verstärkungssteuerung auf den ",Vandlereingang umzuschalten.

Schließlich verwendet das System nach F i g. 6 vorzugsweise einen miniaturisierten magnetischen Wandler. Verschiedene miniaturisierte magnetische Wandler können mit dem Treiberschaltkreis des Hörgerätes zusammengeschaltet werden, abhängig von den Erfordernissen des Patienten. Für Personen, die ίο höhere Lautstärke benötigen, können Wandler mil größerer Membran eingesetzt werden. Kleinere Wandler, die vollständig innerhalb des Gehörgang: getragen werden können, sind ebenfalls ansteuerbai durch dieselbe Treiberstufe.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für die Messung von menschlichen Gehörfehlern und für Hörhilfen mit Eingangsschaltkreisen für den Empfang komplexer Tonsignale, die selektiv über eine Mehrzahl von Durchlaßbändem zu verstärken sind, mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander einstellbaren Filtern mit nebeneinanderliegenden Durchlaßbändern zur Ermöglichung unabhängiger Einstellung der Verstärkung innerhalb jeder der Mehrzahl von nebeneinandeiliegenden Audiodurchlaßbändern, mit eiuem Summiernetzwerk für die Kombination der Ausgangssignale von den »s Filtern und mit einer automatischen Amplitudenregelung, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Durchlaßband ein Aktivfilter mit eigener Amplitudenregelschleife vorgesehen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- *o durch gekennzeichnet, daß jedes Filter einen Hochpaß-, Tiefpaß- und Bandpaßfilteroperationsverstärker aufweist, welche Operationsverstärkerfilter aus integrierten Schaltkreisen aufgebaut sind. as

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltkreise ein Mikrophon und einen Vorverstärker umfassen, dsm eine Amplitudeneinstellvorrichtung zugeordnet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangsverstärker vorgesehen ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2—4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter eine Mehrzahl parallel geschalteter Bandpaßfilter umfassen.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2—4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter eine Mehrzahl reihengeschalteter einstellbarer Sperrbandfilter umfassen.