JP2013523033A - 機能選択のための機械音生成手段を備える補聴器 - Google Patents

Abstract

ハウジング，２つのマイクロフォン(3,4)，ユーザ選択可能な信号処理手段およびレシーバを備える補聴器(1)であって，上記ハウジングは機械音生成手段(5,11)を備え，上記音生成手段が補聴器ユーザによって操作されたときに特定音の提供が可能なものであり，上記２つの異なるマイクロフォン(3,4)によって記録される上記特定音から得られる２つの信号(25)が，上記信号処理手段による上記特定音の識別を可能にする負相関を持つことになるように上記音生成手段が配置されており，上記信号処理手段が，上記音生成手段(5,11)によって生成される一または複数の音を選択するように構成されている。

Description

この発明は補聴器に関する。この発明はさらに，機能選択のための機械音生成手段を備える補聴器（a hearing aid with mechanical sound generating means for function selection）に関する。より詳細には，この発明は，ハウジング，２つのマイクロフォン，ユーザが選択可能な設定（user selectable settings）を提供する信号処理手段およびレシーバを備え，上記ハウジングに機械音生成手段が設けられており，補聴器ユーザによって操作されたときに上記音生成手段が特定音を提供することが可能である補聴器に関する。この発明はさらに補聴器の設定を選択する方法に関する。

補聴器は，個々の補聴器ユーザに関連する様々なタイプの聴取状況について調節することが可能な多数の様々なパラメータを備える。典型的には多数のプラグラムが補聴器に規定される。これらのプログラムは，特定の音環境における聴取状況に最適化するためにすべてのパラメータの事前選択された設定を備えている。このため補聴器ユーザは，補聴器上のスイッチまたはトグル（toggle）によってまたはリモート・コントロールの利用によって，これらのプログラムを選択することができる。補聴器が２つのマイクロフォンを備える場合，これらのプログラムは，異なる方向からの音に対する感度に関する設定を含むこともできる。

特定の補聴器プログラムを選択するため，または音量を増減するために，様々なやり方で補聴器を操作する補聴器ユーザによって生成される音の使用は，補聴器内のかなりの量のスペースを占める電気的接触を回避することを可能にする。補聴器はより小型化される傾向があるので，接触のための電気配線のためのスペースのような削減可能な何らかのスペースは重要とされることがある。

国際特許公開ＷＯ２００５／０３６９２４は，補聴器ハウジングのタッチからのノイズを補聴器マイクロフォンによって検出して，補聴器中の信号処理の変更の実行に用いる補聴器を開示する。

独国特許公開ＤＥ−Ａ１−１０１４５９９４は，ノッキングまたはタッピングを検出するセンサを有する補聴器を開示する。タッピングの特定パターンを，特定の補聴器プログラムの選択に用いることができる。

問題の一つは，タッチングまたはタッピングからの音は，補聴器の信号処理手段が背景雑音（background noise）を超えてこれらを識別するためには，十分に明確でない（not be sufficiently well defined）ことがあることである。

上記問題点は，補聴器を提供するこの発明によって解決され，上記補聴器において，２つの異なるマイクロフォンによって記録される上記特定音から得られる２つの信号が，上記信号処理手段による上記特定音の識別を可能にする負相関（a negative correlation, making said specific sound identifiable by said signal processing means）を持つことになるように，機械音生成手段が設けられており,上記信号処理手段が上記音生成手段によって生成される一または複数の音に依存して特定の設定（a specific setting）を選択するように構成されている。

ここで上記音生成手段または上記機械音生成手段は，上記レシーバと異なる別体の構成要素である。また，上記音生成手段は補聴器の電子回路に電気的に接続されるものではない。

従来技術の補聴器は，上記２つのマイクロフォンによって記録される音の間の負相関を検出することはできない。

この発明による補聴器は，上記特定音が上記２つの異なるマイクロフォンによって記録されたときに得られる２つの信号が負相関（すなわち逆位相相関）（antiphasic correlation）を持つことになるように上記音生成手段が設けられることによって，上記問題点を解決する。これは，上記マイクロフォン（複数）および上記音生成手段が上記補聴器中に配置される場合に達成することができ，上記音生成手段は各マイクロフォンの膜（membranes）を逆符号（with opposite signs）で刺激する信号を生成する。たとえば，一のマイクロフォンの膜は内向きへ移動し，他方のマイクロフォンの膜は外向きへ移動する。マイクロフォン膜の動きにおける逆符号のために，２つのマイクロフォン信号間の共分散（covariance）または相関（correlation）は負となり，これにより上記相関における簡単な閾値（simple threshold）を上記音生成手段からの音を検出するために用いることができる。

たとえば補聴器から遠く離れた音源からの音は音開口（sound inlets）を通してマイクロフォン（複数）に入るので，ほぼすべての他の音は正の共分散（positive covariance）を持つことがわかった。しかしながら，風雑音については，それがマイクロフォンの周囲に乱れを生じさせるために常に正の共分散を持つとは限らず，信号は非相関（de-correlates）となる。しかしながら，風雑音は非常に混沌としており（very chaotic），上記音生成手段が好ましくは生成する単純な高エネルギー・ピーク（simple high-energy peak）を構成するものではない。しかしながら上記音生成手段からの音は補聴器の素材を通してマイクロフォン（複数）に送られもされ，したがって後ろから一のマイクロフォン膜に送達可能である。上記音生成手段からの音が，上記素材を通して後ろから一のマイクロフォン膜に送達し，かつ他のマイクロフォン膜には空気を通して到達する場合，２つのマイクロフォン信号間の相関は負となる。

補聴器の一実施態様において，上記音生成手段は触知ボタン（tactile button）である。補聴器ユーザは，上記ボタンが充分に押しつぶされたこと（compression）を指で感じることができる。これは，上記補聴器が，上記マイクロフォン（複数）によって記録された音が上記レシーバに送られないプログラムにあるとき，たとえばテレコイル・プログラムにあるときまたは他のユニットから音をストリーミングしているときにように，補聴器ユーザが上記レシーバを通して上記音生成手段からの音を聞くことができない場合に特に適切である。上記触知ボタンは，例外として補聴器が耳に配置されていず，音自体を補聴器ユーザが認識することができない場合にも適切である。触知ボタンはさらに明確なクリック音を提供可能な小さいサイズのシンプルなボタンを促進する。

補聴器のさらに他の実施態様において，上記音生成手段は上記押しつぶし可能なドーム（compressible dome）（半球状の丸屋根）を備えている。上記ドームは，ボタンのようなものであってもよいし，上記ドーム上に設けられるさらに他の構成要素を，上記ドームを押しつぶすためのボタンとして利用可能とするものであってもよい。ドームは，短時間であるが比較的高い音圧レベルを持つ音を提供するのに適するものであることが分かった。これはクリック音と呼ばれることもある。上記ドームは，良好な弾性特性を有する薄い金属またはプラスチック材からつくることができる。

マイクロフォン（複数）におけるエネルギーに着目すると，たとえば触知かつドーム型のボタンの形態における上記音生成手段からの音は，上記ボタンの押下に起因する上記マイクロフォン（複数）におけるエネルギーの一対の同時ピークによって認識することができ，これにピークの無い行程（no peak excursions）の期間が続き，上記ボタンの解放（回復）に起因する他の一対の同時ピークが続き，ピークの無い行程の期間が続く。２つのピーク間の時間間隔を，上記信号処理手段へのさらなる情報の取得のために解析することができる。

補聴器の一実施態様において，上記信号処理手段は，上記マイクロフォン（複数）の一つの信号経路中に，上記音生成手段から上記２つのマイクロフォンまでの距離における任意の差（any difference in the distance to the two microphones from the sound generating means）を補償する遅延手段を備えている。マイクロフォン信号のタイムラグ（時間遅延）バージョン間の共分散を用いることができるようになる。これは，たとえば，上記マイクロフォン（複数）が上記音響ボタンから異なる距離を持って配置されている場合に有用となろう。操作の前に，この遅延を一のマイクロフォンの信号経路中に導入してもよい。上記遅延は，上記音生成手段の実際の物理的配置に応じた遅延，たとえば補聴器製造からの何らかの公差（any tolerances)を補償する遅延を微調整することができるようにするために，可変とすることができる。

さらなる実施態様において，上記機械音生成手段が，上記音生成手段を操作するときに上記マイクロフォン（複数）の一つをカバーするカバー手段に接続されており，このマイクロフォンへの背景雑音のレベルを低減する。これは背景雑音の推定に用いることができ，これによって背景雑音から生成音がより明確に区別される。

さらなる実施態様において，上記補聴器は２つのマイクロフォンのエネルギー・レベルのローパスフィルタレーションによって上記背景雑音を推定するように構成されている。さらなる実施態様において，上記補聴器は，上記マイクロフォン（複数）からのエネルギーが上記背景雑音を超える所与のレベルであるときに，あらかじめ選択される閾値に対して負相関の大きさを比較するように構成されている。これは上記音生成手段への誤り音の寄与のリスク（the risk of attributing erroneous sounds）を低減しよう。

さらなる実施態様において，特定の設定の選択の結果をもたらすために，上記負共分散の数値が所与の閾値を超えなければならないものである。

第２の発明は，補聴器の特定の設定を選択する方法に関するもので，上述した実施態様による補聴器における上記音生成手段を操作することを含む。これによって，上記補聴器の上記２つのマイクロフォンによって記録され，かつ上記信号処理手段によって識別される音が生成され，これにより上記補聴器の特定の設定が上記信号処理手段によって選択される。

２つのマイクロフォンおよび機械音生成手段を備える補聴器を示している。 触知ボタンの形態における機械音生成手段の一例を示している。 ２つのマイクロフォンによって記録された異なるタイプの音の例を示す。 ２つのマイクロフォンからの信号がどのように解析されるかを概略的形態で示す。

以下，この発明の実施例を，図面を参照してさらに詳細に説明する。

図１は，補聴器１から取り外されたウインド・シールド（風よけ）２とともに耳掛け型補聴器１を示している。補聴器１は２つのマイクロフォン３，４とともに示されている。一のマイクロフォン３は図面の左を向いており，かつ一のマイクロフォン４は図面の上を向いている。これらの方向はマイクロフォン開口（openings）の向きを示している。２つのマイクロフォン３，４の間において，ドーム５の形態の音生成手段がたとえば補聴器の電子部品を備えるブロック７上に配置されている。ウインド・シールド２中にボタン６が配置されており，上記ウインド・シールド２が補聴器ハウジングに接続されると，上記ボタン６の押し下で上記ドーム５が押しつぶされ（押し縮められ），これによりクリックの形態の特徴音（a characteristic sound in the form of a click）が生成される。上記マイクロフォン開口が異なる方向を向いているために，クリックは一方のマイクロフォン膜をマイクロフォン開口との関係において内方に（inwards）刺激しまたは動かし，他方のマイクロフォン膜を外方に（outwards）刺激しまたは動かす。これは，上記音生成手段からの音が，空気および補聴器の素材（たとえばブロック７の素材）の両方を通して伝達されるという事実に起因する。マイクロフォン３への音が主として上記ブロック７の素材を通して伝達され，かつマイクロフォン４への音が主として空気を通して伝達される場合，上記膜（複数）は反対向きに移動することになり，これによって２つのマイクロフォンからの信号間の負相関（a negative correlation）が得られる。

図２は，ドーム11に接続されている（つながっている）触知ボタン（a tactile button）10を示している。上記ドーム11は押しつぶされたときにクリック音を提供する。その後押しつぶされたドーム11が開放される（回復する）と，クリック音が再び生成される。このボタンは，常に，押しつぶされたときに同一のまたは実質的に同一の音圧を持つ同一のまたは実質的に同じ音をもたらし，かつ開放されたときに同一の音圧を持つ同一のまたは実質的に同じ音をもたらす。上記押しつぶしのときの音および音圧は，開放のときのものと同じである必要はない。上記ドームの押しつぶしと開放の間のタイムラグを，補聴器ユーザからの特定情報の信号処理手段への提供，たとえば選択される特定プログラムや音量の増減に用いることもできる。また，交互の複数回の押しつぶしと開放，または所定時間間隔の交互の複数回の押しつぶしと開放を，特定のプログラムを選択するために用いることもできる。押しつぶされたときにクリックを提供するドーム形状部を備えるボタンは，欧州特許ＥＰ−Ｂ１−１２３５２４１および日本特許公開ＪＰ−Ａ−２００１１６７６２にも記載されている。

たとえば図２に示すような触知ボタンは，十分に小さく，たとえば直径２〜３ｍｍで作ることができ，補聴器のハウジングに容易にフィットする。このボタンは，上記補聴器のハウジングに，たとえば図１に示す上記ウインド・シールドの下（below）に，接着によって取り付けることができる。図２おける上記触知ボタンはボタン部（button part）６，それを触知させるドーム部５，11（図１も参照）を備える。

図３は，様々なタイプの音をどのように記録することができるかの原理を示している。図３には３つの音の例が示されている。それぞれの音について，結果信号が３つの異なるダイアグラムで示されており，すなわち２つのマイクロフォン（図３においてマイク１およびマイク２として示す）のそれぞれについてのダイアグラム20，21と，その共分散（the covariance）を示すダイアグラム22である。第１の音23は，外部の，遠く離れた，音源（an external, far removed, sound source）からの衝撃音である。ここで，上記２つのマイクロフォンからの信号は同じであり，上記共分散は正（ポジティブ）である。図３における第２の音24は無相関音（uncorrected sound），たとえば風雑音であり，上記２つのマイクロフォンからの信号は異なるものとなり，相関はなく，すなわち共分散はゼロである。図３の第３の音は音生成手段，たとえば上述したボタンからの音であり，第１のピークがたとえばドームの上記押しつぶしとすることでき，かつ第２のピークを上記開放とすることでき，上記押しつぶされたドームがドーム原型に戻りその結果第２のクリック音となる。上記２つのマイクロフォンからの信号は数値上同じであるが，逆符号（opposite signs）となる。上記共分散はしたがって負（ネガティブ）となる。

好ましくは，図３のダイアグラム22に示すように，たとえば突発的な風雑音が音生成手段からの信号として解釈されるのを避けるために，上記共分散において閾値が用いられる。

図４は上記信号生成手段からの信号を識別するために，上記２つのマイクロフォンからの信号がどのように解析されるかを示している。この解析は，上記２つのマイクロフォンからの信号間の上記共分散を推定するものである。上記共分散の推定のバックグランドでは，上記マイクロフォンｘおよびｙからの２つの信号間の共分散＜ｘ，ｙ＞を以下のように推定することができる。

ここでｉは時間インデックス（time index）であり，Ｎは共分散が推定されるサンプルの数（the number of samples the covariance is estimated over）であり，μ_ｘ およびμ_ｙ は，それぞれｘおよびｙの平均値である。音信号における上記平均はゼロと仮定され，Ｎは一定であり，相対値のみが関連するので（since only relative values is relevant）無視することができ，上記共分散は次のように低減（簡単化）することができる。

信号のエネルギー＜ｘ＞は次のように推定される。

ここでｉは時間インデックス，Ｎは上記エネルギーが推定されるサンプルの数である。ここでもＮが定数であり，エネルギーの相対値のみが関連するので無視することができる。

図４において２つのマイクロフォン３，４のそれぞれからの信号は，２つのアナログ−デジタル変換器31，32においてデジタル化される。２つの信号ｘおよびｙの積が，ｘ＊ｙボックス34によって示されるように計算される。可変遅延33が，上記音生成手段５から２つのマイクロフォン３，４のそれぞれまでの物理的距離における任意の差を補償するために用いられる。上記遅延33は調整されて，これにより時間的に同時のｘおよびｙ信号のサンプルがｘ＊ｙボックス34において乗算される。これらの乗算されたｘおよびｙの同時サンプルが，ボックス35におけるオーバーラッピング（重ね合わせ）ブロックにおいて合計される。これが，上に示したような共分散の推定値の結果である。これは，図３のダイアグラム22に示す共分散でもある。

マイクロフォン３からの信号ｘのエネルギーが，ｘ^２ボックス36におけるｘの２乗によって推定され，これがボックス38におけるオーバーラッピング時間ブロックにおいて合計される。合計されるブロックの長さ（the length of the block being summed）は，上記音生成手段からの音，たとえばクリック音の期待持続時間（the expected duration）よりも短い。２乗されたｘの合計値は信号解析ブロック42に直接に送られ，かつローパスフィルタ40を通しても信号解析ブロック42に送られる。ローパスフィルタされた信号は，背景雑音のエネルギー・レベルを提供し，他方，ローパスフィルタされない信号は，付加された音ピークを持つ背景雑音（the background noise with the sound peak added）のエネルギー・レベルを提供する。

マイクロフォン４からの信号ｙのエネルギーは，ブロック37，39，41と同様にして推定される。ｙの２乗がｙ^２ボックス37において算出され，これがボックス39のオーバーラッピング・ブロックにおいて合計される。２乗されたｙの合計値が信号解析ブロック42に直接に送られ，かつローパスフィルタ41を通しても送られる。

ｘおよびｙ信号のエネルギーは，上記音生成手段からの真音（true sounds）を識別するために用いることができる。上記音生成手段からの信号，たとえばボタンからのクリックが既知であるので，それぞれのマイクロフォンのエネルギーを，たとえば閾値を用いて上記音生成手段信号と比較することができる。ローパスフィルタされたエネルギー信号に対する上記エネルギー・レベルをチェックすることによって，背景雑音から誤りピーク（erroneous peaks）を除去（破棄）することができる。

Claims (11)

1. ハウジング，２つのマイクロフォン，ユーザ選択可能な設定を提供する信号処理手段およびレシーバを備える補聴器であって，上記ハウジングに機械音生成手段が設けられており，上記音生成手段が補聴器ユーザによって操作されたときに特定音の提供が可能なものであり，上記２つの異なるマイクロフォンによって記録される上記特定音から得られる２つの信号が，上記信号処理手段による上記特定音の識別を可能にする負相関を持つことになるように，上記音生成手段が設けられており，上記信号処理手段が上記音生成手段によって生成される一または複数の音に依存して特定の設定を選択するように構成されている，
   補聴器。
2. 上記音生成手段が触知ボタンである，請求項１に記載の補聴器。
3. 上記音生成手段が押しつぶし可能なドームを備えている，請求項１または２に記載の補聴器。
4. 上記処理手段が，上記マイクロフォン（複数）の一つの信号経路中に，上記音生成手段から上記２つのマイクロフォンまでの距離における任意の差を補償する遅延手段を備えている，請求項１から３のいずれか一項に記載の補聴器。
5. 上記ボタンを押下したときに一の音が生成され，かつ上記ボタンを解放したときに別の音が生成される，請求項１から４のいずれか一項に記載の補聴器。
6. 上記機械音生成手段がウインド・シールドの下に配置されており，かつ上記ウインド・シールドの外側から上記音生成手段の操作を受付けるボタン手段に接続されている，請求項１から５のいずれか一項に記載の補聴器。
7. 上記機械音生成手段が，上記音生成手段を操作するときに上記マイクロフォン（複数）の一つをカバーするカバー手段に接続されており，このマイクロフォンへの背景雑音のレベルを低減する，請求項１から６のいずれか一項に記載の補聴器。
8. 上記２つのマイクロフォンのエネルギー・レベルのローパスフィルタレーションによって上記背景雑音を推定するように構成されている，請求項１から７のいずれか一項に記載の補聴器。
9. 上記マイクロフォン（複数）からのエネルギーが上記背景雑音を超える所与のレベルであるときに，あらかじめ選択される閾値に対して負相関の大きさを比較するようにさらに構成されている，請求項８に記載の補聴器。
10. 特定の設定の選択の結果となるために，上記負共分散の数値が所与の閾値を超えなければならないものである，請求項１から９のいずれか一項に記載の補聴器。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の補聴器上の音生成手段を操作し，これにより上記補聴器の２つのマイクロフォンによって記録され，かつ上記信号処理手段によって識別される音を生成し，これにより補聴器の特定の設定が上記信号処理手段によって選択される，
    補聴器の特定の設定を選択する方法。

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