EP1517583B1 - Hörgerät zur Bestimmung des Gehörgangsvolumens und entsprechendes Anpassverfahren - Google Patents

Hörgerät zur Bestimmung des Gehörgangsvolumens und entsprechendes Anpassverfahren Download PDF

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EP1517583B1
EP1517583B1 EP04021501.4A EP04021501A EP1517583B1 EP 1517583 B1 EP1517583 B1 EP 1517583B1 EP 04021501 A EP04021501 A EP 04021501A EP 1517583 B1 EP1517583 B1 EP 1517583B1
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EP
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hearing aid
impedance
electrical input
auditory canal
input impedance
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EP04021501.4A
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EP1517583A3 (de
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Torsten Dr. Niederdränk
Christian Dr. Weistenhöfer
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Sivantos GmbH
Original Assignee
Siemens Audiologische Technik GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/70—Adaptation of deaf aid to hearing loss, e.g. initial electronic fitting

Definitions

  • the present invention relates to a hearing aid with a signal processing device for processing an input signal to an output signal and a sound transducer device for converting the output signal of the signal processing device into a sound signal. Moreover, the present invention relates to a method for adapting a hearing device.
  • a standard coupler is a unit that simulates the ear canal, the eardrum and the tympanic duct of a human ear and is used for setting purposes for hearing aids.
  • the handset has a dual function and also acts as a receiver of an acoustic input signal, which represents the sound field in the auditory canal of the hearing aid wearer, and converts it into an electrical input signal.
  • the electrical input signal is used to adapt the hearing aid to a hearing aid wearer. The adaptation thus takes place here by measuring the voltage which is caused by the acoustic input signal.
  • the hearing system is provided for the objective determination of the coupling quality of the output transducer with an impedance measuring arrangement for determining the mechanical impedance of the coupled in the implanted state to the output transducer biological load structure.
  • the impedance measuring arrangement has an arrangement for measuring the electrical input impedance of the electromechanical output transducer (s) coupled to the biological load structure.
  • an implantable hearing system with means for measuring the quality of the coupling is known.
  • the implantable hearing system is provided with an impedance measuring arrangement for determining the mechanical impedance of the biological load structure coupled to the output transducer in the implanted state.
  • the coupling before completion of the operation be assessed.
  • the coupling quality of the transducer can be observed objectively for a long time.
  • the object of the present invention is therefore to show a hearing aid that can be adapted with the least possible effort exactly to the ear canal of a hearing aid wearer.
  • a corresponding method for adaptation should be proposed.
  • this object is achieved by a hearing aid according to claim 1.
  • the invention provides a method for adapting a hearing device by providing a hearing device which has a sound transducer device, placing the hearing device in an auditory canal, measuring an electrical input impedance of the sound transducer device as a measure of one acoustic impedance parameter of the ear canal, determining a mechanical resonance from the waveform of the electrical input impedance and automatically correcting the standard frequency response of the hearing aid based on a shift of the mechanical resonance to a standard resonance.
  • the invention is based on the idea that the adaptation of the individually resulting sound pressure in the auditory canal of the patient must be correctly determined.
  • the sound pressure can be determined indirectly from the ear canal impedance, namely the impedance against which the output of the hearing aid works.
  • a hearing aid model is used, as it is usually included in the fitting software.
  • the acoustic Impedance of the ear canal before the Schallwandler in the signal processing device from the electrical input impedance, the acoustic Impedance of the ear canal before the Schallwandler boots be determined. This makes it possible to dispense with a separate acoustic transducer for determining the acoustic impedance.
  • a mechanical resonance is determined from the curve of the electrical input impedance. In the signal processing device can then be used a shift of the mechanical resonance to an automatic correction of the standard frequency response of the hearing aid.
  • the fact is utilized that in an electromagnetic transducer whose mechanical elements and the oscillating masses coupled thereto influence the electrical impedance, ie the ratio of the voltage U to the current I.
  • a corresponding simplified equivalent circuit of the electromagnetic handset is in FIG. 1 shown.
  • the electrical impedance U / I of the receiver results from a series connection of the coil inductance Le and the DC resistance Re with a parallel connection of an inductance M 2 nS, a capacitance m / M 2 S and a resistance M 2 S / w.
  • M is the electromagnetic transducer constant
  • S is the membrane surface
  • n is the compliance diaphragm suspension and load volume
  • m diaphragm mass and w losses All elements are related to electrical quantities.
  • the output side of in FIG. 1 quadrupole is determined by the quantities p / M corresponding to a current and Mv corresponding to a voltage. Where p is the sound pressure and v the sound velocity.
  • the frequency of the mechanical resonance is essentially determined by the mass of the moving listener parts, z. B. membrane, the membrane suspension and the load volume, in particular the auditory canal volume determined. If the frequency characteristic of the electrical input impedance of the receiver located on the standard coupler is known, individual deviations from the standard volume can be estimated on the basis of a shift in the mechanical resonance frequency. If the residual volume of the ear canal is smaller than the standard volume, the resonance frequency shifts upward. Otherwise, it shifts down. To correct the standard frequency response, the deviation values are fed to the fitting software.
  • the main advantage of the method according to the invention is the ease of handling. There is no need for an additional measuring device to determine the acoustic conditions in the auditory canal. Rather, the sound pressure in the auditory canal can be determined indirectly by determining the electrical input impedance of the listener with the aid of the signal processing chip of the hearing device. In this case, the electrical impedance measurement in normal operation, d. H. in normal environment with natural sound sources, when the output of the signal processing chip has sufficient energy in the frequency ranges of interest. However, if this is not the case, for example, if the natural sound source is too quiet or too heavily obscured, a fitting measurement with artificial sounding of the hearing aid is necessary.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hörgerät mit einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Aufbereiten eines Eingangssignals zu einem Ausgangssignal und einer Schallwandlereinrichtung zum Wandeln des Ausgangssignals der Signalverarbeitungseinrichtung in ein Schallsignal. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Anpassung eines Hörgeräts.
  • Bei der Anpassung von Hörgeräten ist der am Patienten tatsächlich sich ergebende, vom Hörgerät abgegebene Schalldruck von großem Interesse. Dieser Schalldruck kann durch die individuelle Form des Gehörgangs zum Teil stark von dem Schalldruck abweichen, der unter Laborbedingungen an einem Normkuppler gemessen wurde. Als Normkuppler bezeichnet man eine Einheit, die den Gehörgang, das Trommelfell und den Paukengang eines menschlichen Gehörs nachbildet und zu Einstellzwecken für Hörgeräte verwendet wird.
  • Gerade in dem für Hörgeräte interessanten Frequenzbereich unter 8 kHz wirkt sich ein individuelles, von dem des Normkupplers abweichendes Volumen sehr stark aus. Da die Normschalldruckkurven in der Regel für die Anpassung verwendet werden, können große individuelle Abweichungen trotz korrekter Verwendung der Anpassformeln zu einer Fehlanpassung und zu Nicht-Akzeptanz des Hörgeräts führen.
  • In der Druckschrift DE 41 28 172 ist ein digitales Hörgerät beschrieben, bei dem ein akustischer Sensor die Reaktion des Innenohrs auf die von einem elektroakustischen Wandler abgegebenen Messtöne erfasst. Die von dem Innenohr erzeugten otoakustischen Emissionen werden digitalisiert und anschließend einem Vergleich mit den dem bisherigen Hörvermögen entsprechenden gespeicherten Daten unterworfen. Aus dem Vergleich nimmt der Mikrorechner gegebenenfalls eine Korrektur der gespeicherten Daten vor. Ein ähnliches Hörgerät zur In-situ-Messung ist in der Druckschrift WO 00/28784 dargestellt.
  • Darüber hinaus ist aus der Druckschrift DE 101 04 711 ebenfalls ein Hörhilfegerät bekannt, bei dem mittels eines Hörers das Schallfeld im Gehörgang des Hörgeräteträgers erfasst wird. In diesem Fall besitzt der Hörer eine Doppelfunktion und wirkt auch als Empfänger eines akustischen Eingangssignals, welches das Schallfeld im Gehörgang des Hörgerätsträgers repräsentiert, und wandelt es in ein elektrisches Eingangssignal um. Nach einer zweckmäßigen Weiterverarbeitung wird das elektrische Eingangssignal zur Anpassung des Hörhilfegeräts an einen Hörgeräteträger verwendet. Die Anpassung erfolgt also hier durch Messung der Spannung, die durch das akustische Eingangssignal verursacht wird.
  • Ferner ist in der Patentschrift DE 100 41 726 C1 ein implantierbares Hörsystem mit Mitteln zur Anpassung der Ankopplungsqualität beschrieben. Dabei ist das Hörsystem zur objektiven Bestimmung der Ankopplungsqualität des Ausgangswandlers mit einer Impedanzmessanordnung zum Ermitteln der mechanischen Impedanz der im implantierten Zustand an den Ausgangswandler angekoppelten biologischen Laststruktur versehen. Die Impedanzmessanordnung weist eine Anordnung zum Messen der elektrischen Eingangsimpedanz des bzw. der an die biologische Laststruktur angekoppelten elektromechanischen Ausgangswandler(s) auf.
  • Aus der Druckschrift EP 1 181 950 A2 ist ein implantierbares Hörsystem mit Mitteln zur Messung der Ankopplungsqualität bekannt. Hierzu ist das implantierbare Hörsystem mit einer Impedanzmessanordnung zum Ermitteln der mechanischen Impedanz der im implantierten Zustand an den Ausgangswandler angekoppelten biologischen Laststruktur versehen. Somit kann intraoperativ die Ankopplung vor Abschluss der Operation beurteilt werden. Postoperativ kann die Ankopplungsqualität des Wandlers langzeitig objektiv beobachtet werden.
  • Daneben ist in der Patentschrift US 6 269 318 B1 ein Verfahren zur Bestimmung von linearen Operationsparametern eines Wandlers beschrieben. Insbesondere wird bei einer elektroakustischen Schallwandlereinrichtung die elektrische Eingangsimpedanz der Schallwandlereinrichtung als Maß für einen akustischen Impedanzparameter bestimmt. Dieses Verfahren ist auch bei Schallwandlereinrichtungen für Hörgeräte anwendbar.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Hörgerät aufzuzeigen, das mit möglichst geringem Aufwand exakt an den Gehörgang eines Hörgeräteträgers angepasst werden kann. Darüber hinaus soll ein entsprechendes Verfahren zum Anpassen vorgeschlagen werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Hörgerät gemäß Anspruch 1.
  • Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Verfahren zur Anpassung eines Hörgeräts durch Bereitstellen eines Hörgeräts, das eine Schallwandlereinrichtung aufweist, Platzieren des Hörgeräts in einem Gehörgang, Messen einer elektrischen Eingangsimpedanz der Schallwandlereinrichtung als Maß für einen akustischen Impedanzparameter des Gehörgangs, Ermitteln einer mechanischen Resonanz aus dem Kurvenverlauf der elektrischen Eingangsimpedanz und automatisches Korrigieren des Normfrequenzgangs des Hörgeräts anhand einer Verschiebung der mechanischen Resonanz gegenüber einer Normresonanz.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass zur Anpassung der individuell sich ergebende Schalldruck im Gehörgang des Patienten korrekt bestimmt werden muss. Der Schalldruck lässt sich indirekt aus der Gehörgangsimpedanz, nämlich der Impedanz, gegen die der Ausgang des Hörgeräts arbeitet, ermitteln. Hierzu wird ein Hörgerätemodell verwendet, wie es in der Anpasssoftware üblicherweise enthalten ist.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hörgeräts kann in der Signalverarbeitungseinrichtung aus der elektrischen Eingangsimpedanz die akustische Impedanz des Gehörgangs vor der Schallwandlereinrichtung ermittelt werden. Damit kann auf einen separaten akustischen Wandler zur Bestimmung der akustischen Impedanz verzichtet werden.
  • In der Signalverarbeitungseinrichtung wird eine mechanische Resonanz aus dem Kurvenverlauf der elektrischen Eingangsimpedanz ermittelt. In der Signalverarbeitungseinrichtung kann dann eine Verschiebung der mechanischen Resonanz zu einer automatischen Korrektur des Normfrequenzgangs des Hörgeräts genutzt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
    • FIG 1
    ein vereinfachtes Ersatzschaltbild eines elektromagnetischen Hörers und
    FIG 2
    eine Frequenzfunktion des Betrags der elektrischen Eingangsimpedanz eines typischen Hörgerätehörers.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
  • Erfindungsgemäß wird die Tatsache genutzt, dass bei einem elektromagnetischen Wandler dessen mechanische Elemente und die daran gekoppelten schwingenden Massen die elektrische Impedanz, d. h. das Verhältnis der Spannung U zur Strom I, beeinflussen. Ein entsprechendes vereinfachtes Ersatzschaltbild des elektromagnetischen Hörers ist in FIG 1 dargestellt. Dementsprechend ergibt sich die elektrische Impedanz U/I des Hörers aus einer Serienschaltung der Spuleninduktivität Le und des Gleichstromwiderstands Re mit einer Parallelschaltung aus einer Induktivität M2nS, einer Kapazität m/M2S und eines Widerstands M2S/w. Dabei bedeuten M die elektromagnetische Wandlerkonstante, S die Membranfläche, n die Nachgiebigkeit der Membranaufhängung und des Lastvolumens, m die Membranmasse und w die Verluste. Alle Elemente sind hierzu auf elektrische Größen bezogen.
  • Die Ausgangsseite des in FIG 1 dargestellten Vierpols wird durch die Größen p/M entsprechend einem Strom und Mv entsprechend einer Spannung bestimmt. Dabei bedeuten p den Schalldruck und v die Schallschnelle.
  • Das Ersatzschaltbild macht unmittelbar deutlich, dass eine mechanische Resonanz des Systems sich unmittelbar in der elektrischen Impedanz wiederspiegelt. Dies erklärt auch den Kurvenverlauf des in FIG 2 dargestellten Betrags der elektrischen Eingangsimpedanz eines typischen Hörgerätehörers. Im niederfrequenten Bereich ist der Gleichstromwiderstand Re maßgeblich, wogegen im hochfrequenten Bereich induktives Verhalten primär verursacht durch die Spuleninduktivität Le mit einem Anstieg von ca. 6 dB/Oktave vorherrscht. Im mittelfrequenten Bereich machen sich die parallel geschalteten Komponenten von FIG 1, die das mechanische System repräsentieren, bemerkbar. Sie führen zu einem typischen Resonanzverlauf des Impedanzspektrums aufgrund der mechanischen Resonanz. Im Fall von FIG 2 liegt der Resonanz-Peak bei ca. 3200 Hz.
  • Die Frequenz der mechanischen Resonanz wird im Wesentlichen durch die Masse der bewegten Hörerteile, z. B. Membran, der Membranaufhängung und dem Lastvolumen, insbesondere dem Gehörgangsvolumen, bestimmt. Ist der Frequenzverlauf der elektrischen Eingangsimpedanz des sich am Normkuppler befindlichen Hörers bekannt, so können individuelle Abweichungen von dem Normvolumen anhand einer Verschiebung der mechanischen Resonanzfrequenz abgeschätzt werden. Ist das Restvolumen des Gehörgangs kleiner als das Normvolumen, verschiebt sich die Resonanzfrequenz nach oben. Andernfalls verschiebt sie sich nach unten. Zur Korrektur des Normfrequenzgangs werden die Abweichungswerte der Anpasssoftware zugeführt.
  • Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Einfachheit der Handhabung. Es ist nämlich kein zusätzliches Messgerät zur Bestimmung der akustischen Verhältnisse im Gehörgang notwendig. Der Schalldruck im Gehörgang kann vielmehr indirekt durch Bestimmung der elektrischen Eingangsimpedanz des Hörers mit Hilfe des Signalverarbeitungschips des Hörgeräts ermittelt werden. Dabei kann die elektrische Impedanzmessung im Normalbetrieb, d. h. in normaler Umgebung mit natürlichen Schallquellen, durchgeführt werden, wenn das Ausgangssignal des Signalverarbeitungschips genügend Energie in den interessierenden Frequenzbereichen hat. Ist dies allerdings nicht der Fall, wenn die natürliche Schallquelle beispielsweise zu leise oder zu stark verdeckt ist, so ist eine Anpassmessung mit künstlicher Beschallung des Hörgeräts notwendig.

Claims (4)

  1. Hörgerät mit
    - einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Aufbereiten eines Eingangssignals zu einem Ausgangssignal und
    - einer Schallwandlereinrichtung zum Wandeln des Ausgangssignals der Signalverarbeitungseinrichtung in ein Schallsignal,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - mit der Signalverarbeitungseinrichtung die elektrische Eingangsimpedanz der Schallwandlereinrichtung als Maß für einen akustischen Impedanzparameter bestimmt wird, aus dem Kurvenverlauf der elektrischen Eingangsimpedanz eine mechanische Resonanz ermittelt wird und eine Verschiebung der mechanischen Resonanz von der Signalverarbeitungseinrichtung zu einer automatischen Korrektur des Normfrequenzgangs des Hörgeräts genutzt wird.
  2. Hörgerät nach Anspruch 1, wobei in der Signalverarbeitungseinrichtung aus der elektrischen Eingangsimpedanz die akustische Impedanz eines Gehörgangs vor der Schallwandlereinrichtung ermittelbar ist.
  3. Verfahren zur Anpassung eines Hörgeräts durch
    - Bereitstellen eines Hörgeräts, das eine Schallwandlereinrichtung aufweist, und
    - Platzieren des Hörgeräts in einem Gehörgang,
    gekennzeichnet durch
    - Messen einer elektrischen Eingangsimpedanz der Schallwandlereinrichtung als Maß für einen akustischen Impedanzparameter des Gehörgangs,
    - Ermitteln einer mechanischen Resonanz aus dem Kurvenverlauf der elektrischen Eingangsimpedanz und
    - automatisches Korrigieren des Normfrequenzgangs des Hörgeräts anhand einer Verschiebung der mechanischen Resonanz gegenüber einer Normresonanz.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei aus der elektrischen Eingangsimpedanz die akustische Impedanz eines Gehörgangs vor der Schallwandlereinrichtung ermittelt wird.
EP04021501.4A 2003-09-18 2004-09-09 Hörgerät zur Bestimmung des Gehörgangsvolumens und entsprechendes Anpassverfahren Expired - Lifetime EP1517583B1 (de)

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