JP3797834B2

JP3797834B2 - 補聴器フィッティング装置

Info

Publication number: JP3797834B2
Application number: JP30806799A
Authority: JP
Inventors: 政博渡辺; 真一坂本
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: JP2001128295A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）による対話型進化的計算（ＩＥＣ）を用いてフィッティングを行う補聴器フィッティング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な補聴器は、数種類の調整機能を有する。これらの調整機能には、例えば、サブボリューム、出力制限、音質調整（主にフィルタを用いた周波数特性変更装置）、自動利得調整（ＡＧＣ）などがあり、各調整機能の調整度合はユーザーもしくは調整者（医師、販売店員等）により自由に変更可能になっている。
【０００３】
補聴器フィッティングとは、各調整機能の調整度合（調整値）を個々の難聴者にとって最適な値に設定する作業であり、難聴者の聴力図(オージオグラム)を測定し、その結果を定められた処方式に代入して調整値を得るものがほとんどであった。
しかし、このような方法とは一線を画するものとして、最適解推定問題等に用いられる遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）を用いた、対話型進化的計算（ＩＥＣ）フィッティング法が提案されている。
【０００４】
この方法は、各調整機能の調整度合いを要素とする多次元ベクトルを解ベクトル（染色体）とし、各解ベクトルに応じて処理された音声等の音源を難聴者に提示した上で、各解ベクトルに対する難聴者の評価値を基に遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）を実施し、最適解ベクトルを推定するものである。
このような方法によれば、難聴者本人が主観的に最も聞き易いと感じるようなフィッティング結果を、各調整機能の最適調整値を個別に算出するのではなく、各調整機能間の相互作用も加味した上で算出することができる。
【０００５】
従来、この種の装置としては、特開平９−５４７６５号公報に記載の最適化調整装置が知られている。この最適化調整装置は、ＩＥＣフィッティング法において、被験者による過去の評価特性やその被験者の生理データを利用し、加えて、評価の途中で評価点順に解ベクトルを適宜並べ替えて、効率よく最適解ベクトルを探索できるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＥＣフィッティング法を用いて補聴器のフィッティングを行う場合、使用した音源の特性が結果に大きな影響を及ぼす。従来、その音源には音声が用いられることが多かったが、その際の最適解ベクトルは、“音声を最も快適に聴取できる特性”になる。
しかし、補聴器使用者は様々な音環境下(環境騒音下)で補聴器を使用するので、全ての環境でこの特性が最適であるとは限らず、環境騒音の種類やレベルによっては、却って聞き難くなってしまう場合もあった。
【０００７】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より正確で現実に即したフィッティングを行うことができる補聴器フィッティング装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、更新する解ベクトルの初期集合を決定する初期解ベクトル設定手段と、解ベクトルを補聴器の調整パラメータ値に変換して補聴器の補聴パラメータ記憶部に書き込むパラメータ書き込み手段と、各解ベクトルに対する被験者の評価値を獲得する評価値獲得手段と、各解ベクトルの値と各解ベクトルに対する評価値を基に遺伝的アルゴリズムを用いて最適解を推定する最適解推定手段と、被験者が各解ベクトルの評価を行うための音源を格納する音源記憶手段と、音源を補聴器に提示するための音源提示手段を備え、前記音源を環境音とするものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の補聴器フィッティング装置において、前記音源を複数の環境音とし、各環境音に対する最適解ベクトルをそれぞれ推定するものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の補聴器フィッティング装置において、前記音源提示手段から提示される音源を、補聴器の外部入力端子に入力するものである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１、２又は３記載の補聴器フィッティング装置において、前記環境音記憶手段と前記環境音信号処理手段が、通信回線を介して接続されているものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る補聴器フィッティング装置の構成図、図２は１つの環境音を使用した場合の補聴器フィッティング装置のフローチャート、図３は３つの環境音を使用した場合の補聴器フィッティング装置のフローチャート、図４は３つのパラメータ記憶部を有する補聴器の構成図、図５は外部入力端子を有する補聴器を対象とした場合の補聴器フィッティング装置の構成図である。
【００１３】
本発明に係る補聴器フィッティング装置は、図１に示すように、音源処理部１と、パラメータ作成部２からなる。なお、３はいわゆるプログラマブル補聴器である。
【００１４】
音源処理部１は、音源記憶部１ａ、音源信号変換部１ｂ、音源信号選択部１ｃ、音源提示部１ｄから構成され、パラメータ作成部２は、初期解ベクトル設定部２ａ、パラメータ書き込み部２ｂ、評価値獲得部２ｃ、最適解推定部２ｄから構成される。
プログラマブル補聴器３は、マイクロホン３ａ、増幅器３ｂ、補聴処理部３ｃ、イヤホン３ｄ、パラメータ記憶部４から構成される。ここで、パラメータ書き込み部２ｂは、プログラマブル補聴器３のパラメータ記憶部４に接続されている。
【００１５】
音源記憶部１ａは、補聴器装用者が遭遇する可能性が高い環境音をデジタルで記録した複数の環境音ファイルと１つの校正音ファイルを記憶している。ここで、環境音及び校正音ファイルは、例えばＷＡＶＥファイル形式のようなデジタルデータで構成される。
【００１６】
音源信号変換部１ｂは、音源信号選択部１ｃからの制御信号に基づいて、音源記憶部１ａに記憶されている環境音ファイルを呼び出す機能を有すると共に、環境音ファイルに記憶されているデジタルデータをアナログ環境音信号に変換する機能を有する。
【００１７】
音源提示部１ｄは、音源信号変換部１ｂから出力された音源信号(アナログ環境音信号)を所定のレベルに増幅または減衰した後に、スピーカ５等を用いて補聴器３に向けて提示する。
【００１８】
初期解ベクトル設定部２ａは、初期の解ベクトルの集合を設定する。ここで解ベクトルは、対象となる補聴器３の各調整機能の調整値（パラメータ）から構成されるベクトルであり、各調整値がベクトルの要素となる。
パラメータ書き込み部２ｂは、初期解ベクトル設定部２ａで設定された解ベクトルもしくは最適解推定部２ｄで推定された解ベクトルを、補聴器３の調整機能のパラメータとして補聴器３のパラメータ記憶部４に書き込む機能を有する。
【００１９】
評価値獲得部２ｃは、補聴器３の補聴処理部３ｃで処理された音源を被験者が聴取した際の、処理された音源に対する被験者の評価の値を獲得する。
最適解推定部２ｄは、各解ベクトルと評価値獲得部２ｃで得られた各解ベクトルに対する被験者の評価値を用いて遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）を実施し、新たな解ベクトル集合を生成する。
【００２０】
以上のように構成した本発明に係る補聴器フィッティング装置の作用について、図２に示すフローチャートにより説明する。
先ず、ステップＳＰ１において、難聴者のオージオグラムを測定し、ステップＳＰ２において、測定したオージオグラムを用いて、既知の補聴器フィッティング処方式により、フィッティング中に過大音や過小音が出力されないよう音量調整や出力制限の調整値の探索範囲を制限する制限範囲を算出する。
【００２１】
次いで、ステップＳＰ３において、フィッティングに先立ち、音源提示の際の提示音圧レベル校正のために、音源信号選択部１ｃを操作して、音源記憶部１ａより校正音ファイルを呼び出し、音源提示部１ｄより提示する。
ステップＳＰ４において、騒音計等を用い提示音圧レベル校正を音源提示部１ｄの増幅度や減衰量を操作して行う。
【００２２】
次いで、ステップＳＰ５において、環境音ファイルを呼び出す。ここで使用する環境音ファイルは、例えば、事前に被験者から“最も頻繁に補聴器を使用する環境(例えば、家庭内、事務所、工場など)”を聴取しておき、その環境に最も近いと思われるものが使用される。
【００２３】
次いで、ステップＳＰ６において、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）を実施するための、補聴器３の各調整機能の調整値から構成される解ベクトルの初期値の集合、いわゆる初期解ベクトル集合ｐ_k（ｋ＝１，２，３……，ｎ）を設定する。ここでは、ｎ＝２０としている。初期解ベクトル集合ｐ_k（ｋ＝１，２，３……，ｎ）は、通常の遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）では乱数等を用いてランダムに決定されるが、前記したステップＳＰ２において、フィッティング中に過大音や過小音が出力されないように、音量調整や出力制限の調整値の探索範囲に制限を設けている。
【００２４】
次いで、ステップＳＰ７において、設定された２０個の解ベクトルｐ_kの中から任意の解ベクトルｐ_kを１つ指定する。通常、この指定は被験者が自ら行う。次いで、ステップＳＰ８において、パラメータ書き込み部２ｂにて指定された解ベクトルｐ_kを補聴器３のパラメータに変換し、ステップＳＰ９において、そのパラメータを補聴器３のパラメータ記憶部４に書き込む。
【００２５】
次いで、ステップＳＰ１０において、音源信号変換部１ｂ及び音源提示部１ｄで、先ほど呼び出した環境音ファイルを再生し、スピーカ５より補聴器３に提示する。被験者は補聴器３の出力音（つまり、解ベクトルｐ_kに応じて補聴処理された環境音）を聴取する。
【００２６】
ステップＳＰ１１において、評価値獲得部２ｃは、提示した音、つまり、その時の解ベクトルｐ_kに対する被験者の評価値Ｅ_kを得る。評価値Ｅ_kは、提示音に対する快適性、明瞭性などに基づく、被験者の主観的な評価を表す数値であり、ここでは１〜５の５段階とし、１が最も評価が低く、５が最も評価が高いものとしている。ステップＳＰ１２において、被験者が解ベクトル集合の更新の指示を行った場合には、ステップＳＰ１３へ進み、そうでない場合には再度ステップＳＰ７〜ステップＳＰ１１を繰り返す。
【００２７】
ステップＳＰ１３において、Ｅ₁〜Ｅ₂₀の全ての評価値が獲得されたか否かを判断し、獲得されていなければステップＳＰ７へ進み、上記操作を繰り返す。一方、Ｅ₁〜Ｅ₂₀の全ての評価値が獲得された場合には、ステップＳＰ１４において、所定の終了条件を満たしているか否か判断する。
【００２８】
ステップＳＰ１４において、所定の終了条件を満たしていると判断した場合には、フィッティングを終了する。そして、現在の解ベクトル集合ｐ_k（ｋ＝１，２，３……，ｎ）の中で最も高い評価値を得た解ベクトルｐ_kを最終フィッティング値とする。
一方、終了条件を満たしていないと判断した場合には、ステップＳＰ１５において、現在の解ベクトル集合ｐ_k（ｋ＝１，２，３……，ｎ）と各解ベクトルｐ_kに対する評価値Ｅ_kを用いて遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）における選択、交叉及び突然変異を実施し、新たな解ベクトル集合ｐ'_kを生成する。
【００２９】
そして、新たな解ベクトル集合ｐ'_k（ｋ＝１，２，３……，ｎ）について、上記操作（ＳＰ７〜ＳＰ１４）を再度行う。ここで、所定の終了条件とは、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）の進化を終了するための条件であり、例えば、進化の回数を予め決めておいて、その回数になったら自動的に終了するようにすれば良い。
【００３０】
なお、図２には特に示していないが、評価値Ｅ_kの獲得は常に音源提示の次に行われる必要はなく、新解ベクトルｐ'_kの生成以前であれば、いつでも以前のＥ_kを書き換えられるような構成になっている場合が多い。
【００３１】
また、過大音、過小音の提示を回避するために、ステップＳＰ１，ＳＰ２において、音量調整器と出力制限器の調整値に範囲制限を設けているが、範囲制限を設ける調整器はこれら２つに限らず、目的に応じて、ＡＧＣの調整器や音質調整器等の他の調整器に同様の範囲制限を行っても良い。
加えて、解ベクトルｐ_kの探索空間の制限範囲の決定をオージオグラムと既知のフィッティング処方式を用いて行っているが、予め音源記憶部１ａに所定の検査用信号（純音、バンドノイズなど）を用意しておき、その信号を用いて被験者の最小可聴閾値（ＨＴＬ）及びまたは不快閾値（ＵＣＬ）、快適値(ＭＣＬ)等を求め、それらの値に応じて調整器の値に制限を設けても良い。
【００３２】
また、終了条件としては、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）の進化の回数の他に、Ｅ_k＝５の解ベクトルｐ_kが所定の数を超えたら終了するようにしても良いし、Ｅ_kの平均値が所定の値を超えたら終了するようにしても良い。
また、各解ベクトルｐ_k間のユークリッド距離等から遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）の収束状態を推定し、収束状態が一定のレベルを超えたら終了するようにしても良い。
【００３３】
また、現在の解ベクトル集合ｐ_k（ｋ＝１，２，３……，ｎ）の中で最も高い評価値を得た解ベクトルｐ_kを最終フィッティング値としているが、最高点（５点）の解ベクトルｐ_kが複数存在することも考えられる。この場合は、どれか一つを最終フィッティング値としてランダムに選択しても良いし、被験者に最高点の解ベクトルｐ_kだけ再度試聴してもらった上で好みの解ベクトルｐ_kを選択させても良い。
【００３４】
以上は１つの環境音を使用して、それに対するフィッティング値を求める方法について述べたが、この場合、前述のように、使用した環境音に特化したフィッティング値となってしまう可能性がある。このような現象を回避するためには、複数の環境音について図２に示すフローチャートの操作をそれぞれ実施し、各環境音に対するフィッティング値を個別に求める必要がある。
【００３５】
ここで使用する音源は、やはり、被験者が遭遇する可能性が高い環境に基づいて決定してもよいし、予め定められた音源を使用してもよい。
最終フィッティング値の決定は、補聴器３が各環境音について得られたフィッティング値に調整された状態で、使用した全ての環境音を試聴してもらい、好みのフィッティング値を選択してもらえばよい。
【００３６】
３つの環境音を使用した場合の本発明に係る補聴器フィッティング装置の作用について、図３に示すフローチャートにより説明する。なお、図２に示すフローチャートと同様な内容については、説明を省略する。
先ず、ステップＳＰ２１〜ステップＳＰ２４については、１つの環境音を使用した図２に示すフローチャートと同様である。
【００３７】
次いで、ステップＳＰ２５で環境音ファイルＳ_iのうち第１番目の環境音ファイルＳ₁を呼び出すために、ｉ＝１を設定し、ステップＳＰ２６で第１番目の環境音ファイルＳ₁を呼び出す。
【００３８】
次いで、ステップＳＰ２７において、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）を実施するのための、補聴器３の各調整機能の調整値から構成される解ベクトルの初期値の集合、初期解ベクトル集合ｐ_k（ｋ＝１，２，３……，ｎ）を設定する。
【００３９】
ステップＳＰ２８は、図２に示すフローチャートのステップＳＰ７〜ステップＳＰ１６と同様である。
【００４０】
次いで、ステップＳＰ２９において、現在の解ベクトル集合ｐ_k（ｋ＝１，２，３……，ｎ）の中で最も高い評価値を得た解ベクトルｐ_kの最終フィッティング値Ｆ₁を決定する。このように、ステップＳＰ２６〜ステップＳＰ２９を繰り返すことにより、３つの環境音ファイルＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃についてそれぞれフィッティング値Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃を決定する。
【００４１】
次いで、ステップＳＰ３３〜ステップＳＰ４１において、補聴器３を各環境音ファイルＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃について得られたフィッティング値Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃に調整した状態で、使用した全ての環境音ファイルＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃による環境音を試聴してもらい、被験者がフィッティング値Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃の中から最終フィッティング値Ｆを決定し、補聴器フィッティングを終了する。
【００４２】
また、図４に示すように、補聴器３がパラメータ格納用のメモリとして、第１パラメータ記憶部４ａ、第２パラメータ記憶部４ｂ、第３パラメータ記憶部４ｃの３つを有し、使用者が切換えスイッチ６によって随時使用するメモリを選択できるようなタイプのものであれば、得られた３つのフィッティング値Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃を各パラメータ記憶部４ａ，４ｂ，４ｃに格納して、使用環境に応じて使用者が切り換えて使用することもできる。なお、パラメータ格納用のメモリの数は３つに限られず、４つ以上でもよい。
【００４３】
以上は、ＩＥＣフィッティングの音源となる環境音を、スピーカ５から提示する場合について述べたが、このような環境音の提示装置は防音室などを必要とし、補聴器フィッティングをする現場、例えば補聴器小売店、耳鼻科等の病院への設置には適さないという問題がある。
また、このような装置の運用に際しては、音場校正時に騒音計等の音圧レベル測定装置が必要となり、校正作業そのものにも専門的な知識が必要になるという問題がある。このような問題を解決するためには、図５に示すような補聴器８の外部入力端子８ｅを利用した装置が有用である。
【００４４】
外部入力端子８ｅは、キャリブレータ７の出力端に接続したプラグ（不図示）が挿入されると、マイクロホン８ａの出力側と増幅器８ｂの入力側との接続状態を断って、キャリブレータ７の出力端と増幅器８ｂの入力側とを接続する構造になっている。
【００４５】
キャリブレータ７は、プログラマブル補聴器８の外部入力端子８ｅに環境音信号を出力する機能を有すると共に、この環境音信号のレベルの等価音圧レベルを表示する機能を備える。ここでいう等価音圧レベルとは、環境音信号の電圧をマイクロホン８ａに作用する音圧レベルに換算したものである。
【００４６】
なお、上述の発明の実施の形態においては、音源記憶部１ａを音源信号変換部１ｂや音源信号選択部１ｃなどと同一箇所に設置した場合について説明した。
しかし、本発明に係る補聴器フィッティング装置では、音源記憶部１ａを音源信号変換部１ｂや音源信号選択部１ｃなどと離して設置してもよい。
【００４７】
この場合には、音源記憶部１ａを一方のパーソナルコンピュータの内蔵ハードディスクで構成し、音源信号変換部１ｂや音源信号選択部１ｃなどを他方のパーソナルコンピュータで構成する。なお、他方のパーソナルコンピュータは、２台以上の場合がある。
【００４８】
そして、これらのパーソナルコンピュータを通信回線を介して相互に接続することにより、音源記憶部１ａは補聴器フィッティングのサービス拠点に設置し、音源信号変換部１ｂや音源信号選択部１ｃなどは各補聴器販売店などに設置することができる。
これにより、環境音ファイルの共有化が図れ、環境音ファイルの管理・運用が容易になる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る発明によれば、提示する音源を環境音とすることにより、難聴者の主観的な評価に忠実な補聴器フィッティングを、現実の使用環境に近い状態で行うことができる。
【００５０】
請求項２に係る発明によれば、提示する音源を複数の環境音とすることにより、特定の音環境に特化したフィッティングでなく、様々な音環境に適したフィッティングを行うことができる。
【００５１】
請求項３に係る発明によれば、防音室などを必要とすることなく、補聴器フィッティング装置を補聴器フィッティング現場に簡便に設置できる。
また、臨場感あふれる環境音を補聴器装用者に提示して、より現実環境に適したフィッティングを行うことができる。
【００５２】
請求項４に係る発明によれば、音源記憶手段を補聴器フィッティングのサービス拠点などで一元管理することが可能になり、音源記憶手段の管理・運用に関する煩雑さが低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る補聴器フィッティング装置の構成図
【図２】１つの環境音を使用した場合の補聴器フィッティング装置のフローチャート
【図３】３つの環境音を使用した場合の補聴器フィッティング装置のフローチャート
【図４】３つのパラメータ記憶部を有する補聴器の構成図
【図５】外部入力端子を有する補聴器を対象とした場合の補聴器フィッティング装置の構成図
【符号の説明】
１…音源処理部、１ａ…音源記憶部、１ｂ…音源信号変換部、１ｃ…音源信号選択部、１ｄ…音源提示部、２…パラメータ作成部、２ａ…初期解ベクトル設定部、２ｂ…パラメータ書き込み部、２ｃ…評価値獲得部、２ｄ…最適解推定部、３，８…プログラマブル補聴器、４…パラメータ記憶部、８ｅ…外部入力端子。

Claims

更新する解ベクトルの初期集合を決定する初期解ベクトル設定手段と、解ベクトルを補聴器の調整パラメータ値に変換して補聴器の補聴パラメータ記憶部に書き込むパラメータ書き込み手段と、各解ベクトルに対する被験者の評価値を獲得する評価値獲得手段と、各解ベクトルの値と各解ベクトルに対する評価値を基に遺伝的アルゴリズムを用いて最適解を推定する最適解推定手段と、被験者が各解ベクトルの評価を行うための音源を格納する音源記憶手段と、音源を補聴器に提示するための音源提示手段を備え、前記音源を環境音とすることを特徴とする補聴器フィッティング装置。
前記音源を複数の環境音とし、各環境音に対する最適解ベクトルをそれぞれ推定することを特徴とする請求項１記載の補聴器フィッティング装置。
前記音源提示手段から提示される音源を、補聴器の外部入力端子に入力することを特徴とする請求項１又は２記載の補聴器フィッティング装置。
前記音源記憶手段と前記音源提示手段が、通信回線を介して接続されている請求項１、２、又は３記載の補聴器フィッティング装置。