DK151759B - Programmerbar signalbehandlingsanordning for hoereapparater - Google Patents

Description

- 1 -

DK 151759B

Den foreliggende opfindelse angår en programmerbar signalbehandlingsanordning for høreapparater og af den i krav l's indledning angivne art.

Nedsat hørelse er i dag et meget almindeligt handi-5 cap. Det er først og fremmest ældre og mennesker, som dagligt er udsat for kraftig støj, som er udsat for denne risiko. Årsagerne skal ikke nærmere omtales i denne forbindelse, men det skal bemærkes, at det er praktisk taget umuligt at behandle denne gene medicinsk. Det er for ti-10 den sædvanligt at genetablere - i hvert fald delvis - patienternes hørelse ved hjælp af en eller anden form for høreapparat. Til sådanne høreapparater stilles store krav. Det skal således være muligt at indregulere appa-ratets frekvensafhængighed til en patients behov, og det 15 skal være muligt at forstærke ønsket lyd, eksempelvis sædvanlig tale. For tilpasning til normalt forekommende omgivelser er det ikke usædvanligt, at samme patient har to eller flere høreapparater, som den pågældende skifter imellem. Det er også et krav, at et høreapparat skal være 20 af ringe dimensioner, og at det er let at anvende.

Der findes i dag flere hundrede forskellige typer af høreapparater, og det er derfor vanskeligt for den person, som har ansvaret for at vælge det for en patient korrekte, at afgøre, hvilket der er optimalt i det pågældende til-25 fælde.

Det antages, at hvert fjerde høreapparat er uacceptabelt for brugeren, og at det derfor ikke anvendes. Da der årligt (1980) udbydes omkring 2,3 millioner høreapparater, er der et stort behov for at forbedre udstyret og 30 udvikle mere nøjagtige og forenklede tilpasningsmetoder.

Det er også ønskeligt at reducere antallet af høreapparattyper til få basistyper under den forudsætning, at disse kan tilpasses individuelle behov.

Forskellige filtertyper med variable frekvenskurver 35 kendes eksempelvis fra US patent nr. 3.989.904 og DK patent nr. 138.149.

DK 151759 B .

- 2 -

Det amerikanske patentskrift angår et kredsløb til regulering af et høreapparat på en sådan måde, at forstærkningen i forskellige frekvensbånd og den maksimale udgangsstyrke kan indreguleres ved en afsluttende tilpas-5 ning. Kredsløbet har imidlertid en række ulemper. Eksempelvis kan det kun benyttes til at optimere et høreapparat for en enkelt anvendelse.

Det danske patentskrift angår et lignende udstyr, hvor hvert filter individuelt kan indstilles for så vidt 10 angår forstærkningsgraden. Kun én frekvenskurve kan indstilles, således at patienten kan høre godt eller optimalt i forbindelse med kun ét lydbillede, eksempelvis sædvanlig konversation i hjemmet, medens høreapparatet i praksis er uanvendeligt under andre forhold, eksempelvis på en ar-15 bejdsplads med baggrundsstøj, i trafikstøj, under møder, selskaber eller under lignende forhold.

Fra US patent 4.187.413 kendes endvidere et høreapparat, som omfatter en hukommelsesmultiplekser for indlæsning af multiplikationskoefficienter for tilpasning af 20 overføringsfunktionen til forskellige typer af hørehæm-melse. Høreapparatet kan programmeres, uden at det er nødvendigt at foretage en adskillelse. De programmerede parametre er imidlertid relateret til én forekommende hørefejl og ikke til de forskellige lytttesituationer, 25 som kan forekomme. Det vil sige, at kun én signalbehandling ad gangen kan programmeres. Der er ingen mulighed for at skifte mellem et antal forskellige signalbehandlinger, der er tilpasset forskellige lydomgivelser.

Formålet med opfindelsen er at anvise en programmer-30 bar signalbehandlingsanordning, som automatisk, eller styret af brugeren, vælger den signalbehandling, som er bedst egnet for den øjeblikkelige akustiske situation. Det forudsættes, at anordningen er let at anvende, komfortabel at bære, let at indregulere/programmere og billig at 35 fremstille.

Dette forudsætter, at bl.a. følgende funktioner kan opnås.

DK 151759 B

- 3 -

Forstærkningen skal kunne varieres som funktion af frekvensen.

Grænseniveauer skal kunne varieres som funktion af frekvensen.

5 Også kompressionstærskel, automatisk forstærknings kontrol (AGC) skal kunne varieres som funktion af frekvensen.

Indkobling og forsinkelse af AGC skal kunne varieres.

Ekspansion og kompression skal kunne varieres som 10 funktion af frekvensen.

Det skal være muligt at opnå ikke-lineær forstærkning i afhængighed af frekvensen.

Frekvensen skal kunne reguleres op og ned.

Det skal være muligt at registrere frekvensændringer 15 i signalet, eksempelvis formatskift i talelyde.

Det skal være muligt at balancere mikrofon og pickupspole.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved den i krav 1 anviste udformning.

20 Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningen/ hvor fig. 1 viser et blokdiagram for en signalbehandlingsanordning ifølge opfindelsen og en tilsluttet ydre programmeringsenhed, og 25 fig. 2 mere detaljeret et blokdiagram for anord ningens elektriske kredsløb.

Fig. 1 viser en signalbehandlingsanordning 1 ifølge opfindelsen, til hvilken en ydre programmeringsenhed 2 kan tilsluttes via en indgangs-/udgangsterminal 3. Ved 30 hjælp af programmeringsenheden 2 kan information indlæses i eller udlæses fra et lager 6. Signalbehandlingsanordningen 1 består hovedsageligt af en signalprocessor 4, en styreenhed 5, lageret 6, en mikrofon 7, en hoved- eller øretelefon 8 og et styreorgan 9 såsom en omskifter, 35 med hvilken signalbehandlingen i anordningen 1 kan ændres.

- 4 -

DK 151759B

Signalbehandlingsanordningen 1 er således udformet, at styreenheden 5 ved manuel påvirkning af styreorganet 9 eller automatisk på basis af styresignaler fra signalprocessoren 4 overfører ny information fra lageret 6 til 5 processoren 4 og derved fastlægger signalbehandlingen.

Fig. 2 viser et mere detaljeret blokdiagram. Signalprocessoren 4 kan opbygges efter enten analog eller digital signalbehandling. Af hensyn til overskueligheden skal det i det følgende antages, at signalbehandlingssy-10 sternet er baseret på det princip, at et indgangssignal opdeles i tre frekvensbånd, og at hvert af de tre signaler begrænses og forstærkes. Signalprocessoren 4 er baseret på analog teknik og integreret på én chip under anvendelse af bipolar teknik.

15 Styreenheden 5 og lageret 6 er baseret på digital tek nik og integreret på én chip under anvendelse af CMOS-tek-nologi. Lageret 6 er af ikke-flygtig CMOS type og her organiseret i 1 x 643 bit.

Signalprocessoren 4 har to indgangsterminaler 10 og 20 11 og en indgangs-/udgangsterminal 3. En mikrofon 7 er forbundet til den ene indgang 10, medens en tele- eller pick-upspole 16 er forbundet til den anden indgang 11. Indgangs-/udgangsterminalen 3 benyttes som galvanisk audio-indgang eller kan forbindes til en ydre programmeringsen-25 hed 2, således at data kan indlæses i eller udlæses fra lageret 6.

En digitalt styret to-vejs omskifter 20a, der styres af en logisk enhed 21, aktiveres, når data overføres den ene eller den anden vej.

30 Signalet fra mikrofonerne 7 passerer en kondensator 13a, forstærkes 30 dB i en mikrofonforstærker 14a og filtreres derefter i et højpasfilter 15 (fc = 200 Hz, 6 dB/ oktav). Signalet fra pick-upspolen 16 forstærkes 30 dB i en forstærker 14b.

35 De to forskellige signaler dæmpes derefter (0-40 dB) i to digitalt styrede attenuatorer 18a,18b. De analoge signaler kan også adskilles elektronisk af de to attenua-

DK 151759 B

- 5 - torer 18a,18b. Hver attenuator 18a,18b styres af 8-bit ord fra et lager 27.

Signalerne fra mikrofonen 7, pick-upspolen 16 og audioindgangen 3 adderes og forstærkes af en summerende 5 forstærker 22a og begrænses derefter i et begrænserkreds-løb 23a for ikke at overstyre et filter 24. Begrænsningen sker med såkaldt blød afskæring af signaltoppene under anvendelse af en diodes ulineære egenskaber.

Filteret 24 er baseret på transkonduktansfiltre, som 10 frembringer en 4de ordens Butterworth filterkarakteristik og opdeler signalet i 3 kanaler i lav-, bånd- og højpas.

De to delefrekvenser i filteret 24 styres indbyrdes uafhængigt og digitalt af to 8-bit ord fra lageret 27 i kvarte oktaver mellem 190-2000 Hz henholdsvis 500-6000 Hz.

15 De tre udgangssignaler fra filteret 24 forstærkes i forstærkere 14c-14e, dæmpes i attenuatorer 18c-18e og begrænses i begrænsere 23b-23d på samme måde som tidligere nævnt. På denne måde kan begrænsningsniveauet styres digitalt og uafhængigt i hver kanal. Hvert af de tre sig-20 naler passerer derefter digitalt styrede attenuatorer 18f-18h, hvor signalniveauet i hver kanal indreguleres inden summeringen. Efter den summerede forstærker 22b ledes signalet gennem en digitalt styret omskifter 20b med det formål at undgå forstyrrelser, når informationen i 25 lageret 27 ændres. Efter en volumenregulator 26 forstærkes signalet i en udgangsforstærker 25 og ledes til øretelefonen 8.

Et middelværdidannende kredsløb 19 er forbundet til hver af forstærkernes 14c-14e udgange for at afgive sig-30 naler til den logiske enhed 21. Hensigten med dette middelværdidannende kredsløb eller detektor 19 er at lade nye data automatisk skifte ind i lageret 27, når passende signaler aktiverer den logiske enhed 21.

Lageret 27 er et skifteregister for 80 bit, som for-35 syner de tidligere nævnte kredsløb med digital information.

Styreenheden 5 består af en spændingsdobler og regulator 36, den logiske enhed 21, som modtager styreimpulser fra spændingsdobleren/regulatoren 36, en højspændings- - 6 -

DK 151759B

føler 35 og en binær tæller 34, som adresserer lageret 6 og den digitalt styrede omskifter 20c.

Lageret 6 er ved denne udførelsesform organiseret med 1 x 643 bit, hvilket indebærer, at lageret 6 kan give 5 information om op til otte forskellige lyttersituationer med 80 bit for hver. De tre yderligere bit benyttes af den logiske enhed 21 til at angive, hvor mange lyttersi-tuationer det pågældende høreapparat er programmeret for.

Der kan her være tale om mellem to og otte forskellige 10 lyttersituationer eller -forhold.

Når den signalbehandlende anordning 1 indkobles ved hjælp af en afbryder 17, frembringer spændingsdobleren/ regulatoren 36 en tilbagestillingsimpuls til den logiske enhed 21 og den binære tæller 34. Umiddelbart herefter 15 arbejder den logiske enhed 21 på følgende måde:

Der frembringes en impuls til omskifteren 20b, hvis terminaler 1 og 2 forbindes under dataoverførsel, lageret 6 indstilles til indlæsning under dataoverførsel, og der frembringes 83 styreimpulser til tælleren 34. De tre 20 første bit overføres til den logiske enhed 21. De øvrige firs databit fra lageret 6 overføres til lageret 27, og der frembringes 80 styreimpulser synkront til lageret 27.

Signalbehandlingsanordningen 1 er nu indstillet til drift i en første lyttesituation.

25 Hvis brugeren ønsker at indstille signalbehandlings- enheden 1 til en anden lyttesituation, aktiveres den manuelle omskifter 9. Dette aktiverer den logiske enhed 21 som følger:

Der frembringes en impuls til omskifteren 20b, hvis 30 terminaler 1 og 2 forbindes under dataoverførsel, lageret 6 adresseres for en ny lokation af firs nye informationsbit, lageret 6 indstilles til indlæsning under dataoverførsel, der frembringes 80 styreimpulser til tælleren 34, 80 databit fra lageret 6 overføres til lageret 27, og der 35 frembringes 80 styreimpulser synkront til lageret 27.

Signalbehandlingsanordningen 1 er nu indstillet til drift i en anden lyttesituation.

- 7 -

DK 151759B

Når brugeren igen aktiverer den manuelle omskifter 9, gentages den nævnte procedure, og anordningen indstilles til den efterfølgende lyttersituation.

Når brugeren påvirker den manuelle omskifter 9, me-5 dens anordningen er indstillet til drift i den sidste af de forud indstillede lyttersituationer - som indikeret af de ovennævnte tre bit - vil den logiske enhed 21 vende tilbage til udgangssituationen, svarende til den første lyttersituation. Datainformationen om de forskellige lyt-10 tersituationer overføres altså til lageret 27 på cyklisk måde.

Hvis brugeren ikke er klar over, hvilken lyttersituation høreapparatet er indstillet til i et givet øjeblik, kan han ved hjælp af afbryderen 17 slukke og atter tænde 15 apparatet, der da vil være indstillet til den første lyttersituation.

Kontrolenheden 5 kan også overføre data automatisk til lageret 27, hvis brugeren af høreapparatet bevæger sig fra en akustisk lyttersituation til en anden. En pas-20 sende ændring i informationen fra detektoren 19 aktiverer den logiske enhed, og ny datainformation overføres fra lageret 6 til lageret 27 vedrørende den aktuelle lyttersituation.

Når data indlæses i lageret 6 fra en ydre programme-25 ringsenhed 2 eller omvendt, fjernes anordningens spændingskilde 33, og en trepolet adaptor (ikke vist på tegningen) fra enheden 2 forbindes til batteriterminalerne 28,29 og dataindgangs-/udgangsterminalen 3.

Programmering af lageret 6 sker ved, at først en 30 sletteimpuls og derefter alle de 643 bit overføres serielt til lageret. Dette sker ved forøgelse af afspændingen på terminalen 28, der påtrykkes impulser omkring 1 kHz og samtidig overførsel af data fra programmeringsenheden 2 via terminalen 3 til lageret 6.

35 Den logiske enhed 21 virker på følgende måde, når den modtager en impuls, der har længere varighed end 200 yus, fra højspændingsindikatoren 35: - 8 -

DK 151759B

Der frembringes en impuls til omskifterne 20a,20b og 20c, hvis terminaler 1 og 2 forbindes under dataoverførsel , lageret 6 sættes i slettetilstand, og det samlede 5 lagerareal slettes af den første højspændingsimpuls med en varighed på omkring 1 ms, lageret 6 sættes i skrivetilstand under dataoverførsel, og hver impuls fra højspændingsindikatoren 35 fremfører 10 adresseordet i lageret 6 med en bit via den logiske enhed 21 og tælleren 34.

Med højspændingsimpulsen - med en varighed omkring 1 ms - til lageret 6 og med data ankommende synkront fra programmeringsenheden 2 via terminalen 3 og omskifterne 15 20a og 20c programmeres lageret 6.

Til overførsel af data fra lageret 6 til programmeringsenheden 2 aktiveres den logiske enhed 21 via højspændingsindikatoren 35 med en meget kort - mindre end 50 ^us -højspændingsimpuls. Programmeringsenheden 2 frembringer 20 først en impuls til terminalen 3 for at rykke adresseordet i lageret 6 og læser derefter den første databit fra lageret 6. Derefter frembringes endnu en impuls, og den næste databit læses. Denne procedure gentages, til alle 643 bit serielt er udlæst fra lageret 6 til programmeringsen-25 heden 2.

Den logiske enhed 21 arbejder på følgende måde:

Der frembringes en impuls til omskifterne 20a, 20b og 20c, hvis terminaler 1 og 2 forbindes under dataoverførsel, lageret 6 bringes i læsetilstand under dataoverførsel, 30 og hver ankommende impuls fra programmeringsenheden 2 rykker adresseordet en bit via den logiske enhed 21 og tælleren 34.

På denne måde overføres alle 643 databit fra lageret 35 6 til programmeringsenheden 2 via omskifterne 20c og 20a samt terminalen 3.

Claims (4)

1. Programmerbar signalbehandlingsanordning for høreapparater og af den art, som behandler et indgangssignal, der indeholder information, såsom tale eller musik, hvilken signalbehandlingsanordning omfatter en 5 elektronisk styret signalprocessor (4), der indeholder et programmerbart lager (6) med styreinformation for signalprocessoren svarende til en given signalbehandling, kendetegnet ved, at lageret (6) er indrettet til at indeholde information/data for i det mindste to 10 forskellige signalbehandlinger tilpasset forskellige lyd-omgivelser/lyttesituationer, og at en kontrolenhed (5) manuelt eller automatisk er indrettet til at overføre information/data for en af de forskellige signalbehandlinger fra lageret (6) til signalprocessoren (4) for at til- 15 vejebringe en signalbehandling, som er tilpasset lydomgi-velserne/lyttesituationen.

2. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved at omfatte et styreorgan (9), hvormed kontrolenheden (5) kan påvirkes manuelt, således at digital information 20 overføres fra lageret (6) til signalprocessoren (4) til fastlæggelse af signalbehandlingen.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at signalprocessoren (4) er indrettet til at påvirke kontrolenheden (5) automatisk i afhængighed af 25 lydomgivelserne, således at digital information overføres fra lageret (6) til signalprocessoren (4) til fastlæggelse af signalbehandlingen.

4. Anordning ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at en programmeringsenhed (2) kan forbindes til en 30 indgangs-/udgangsterminal (3) og er indrettet til at påvirke kontrolenheden (5), således at digital information overføres mellem programmeringsenheden (2) og lageret (6).