JP4124769B2 - 補聴器 - Google Patents

Description

この発明は，補聴器，ならびに補聴器における音響信号の取得および処理方法に関する。この発明は，より詳細には，ハウジング，周囲音を受信する少なくとも一つの第１マイクロフォン，第１マイクロフォンからの信号を処理する処理手段および出力トランスデューサを備えた補聴器，ならびに補聴器における音響信号の取得および処理方法に関する。

電子ディバイスにおけるマイクロフォンなどのトランスデューサがウインド・ノイズ（wind noise）に関する問題を引起こすことは周知である。

補聴器において，このウインド・ノイズには，２つの主要な原因が存在する。１つは，トランスデューサの膜への風の直接的な影響である。他の１つは，頭部，外耳，および補聴器ハウジング自体の周りの乱流からの音響ノイズである。

正常聴力を有する耳では，膜すなわち鼓膜は，内耳の深くの耳管の端部に埋もれているので，第１の原因はそれほど顕著でない。

これは，補聴器には当てはまらない。逆に，補聴器では，周波数特性，音圧感度，指向性位相特性などの様々な観点からトランスデューサの最適な音響応答を達成するために，トランスデューサはできる限り外に装着されるからである。

多くの場合，膜に対する直接的な風の影響によって，トランスデューサから補聴器内の信号処理回路への信号が非常に大きくなり，飽和が発生してしまう。デジタル補聴器におけるアナログ／デジタル変換器などの処理回路部，アナログ補聴器における増幅段，またはマイクロフォンそれ自体さえが飽和状態になると，補聴器によって生成される出力信号が損なわれてしまう。

補聴器におけるウインド・ノイズに関する問題を低減させる試みがなされてきた。ＵＳ２００２／００３７０８８Ａ号は，いくつかの先行技術の試みに言及し，とりわけ，ウインド・ノイズを低減させるために，できるだけ風から保護するようにマイクロフォンの開口部を適合させることが周知であると述べている。しかしながら，これは，通常，各マイクロフォンをできる限り外に装着させる要望とは両立しがたいものである。特に，補聴器の所定の各位置で二つまたはそれ以上のマイクロフォンを使用することによって達成される指向性感度は，各マイクロフォンが外に存在しないと，悪化することになる。その上，ＵＳ２００２／００３７０８８Ａ号は，ウインド・ノイズを克服するために，外部手段ではなく他の方法を採用しているので，これらの開口部を保護する方法については詳述していない。

ＵＳ３，８７５，３４９Ａ号は，球状感度特性を有する第１マイクロフォン，指向性感度特性を有する第２マイクロフォン，および増幅器を両者のマイクロフォンのいずれか一つに対して選択的に切り換えるスイッチを保持する補聴器を提供している。そのスイッチは，信号に応じて自動的に制御することができる。この文献は，異なった聴取状況を解決することを目指しており，風の影響には対処していない。

ＵＳ５，２０１，００６Ａ号は，主要マイクロフォンおよび補助マイクロフォンを備えた補聴器を示している。主要マイクロフォンは，増幅されるべき信号を与える役割を果たす。補助マイクロフォンは，フィードバック補正を目的として設けられており，補助ダクトを介して音を受信するようになっており，上記音は，主として，成形部分と耳道の壁との間のシェルの各部分から生じる。その目的がフィードバック補正であるので，補助マイクロフォンは，周囲音を受信することは少しも意図されていない。

この発明は，冒頭の段落にしたがう補聴器およびその方法を提供し，上記の問題を克服することを目的とする。

この発明によると，この目的は，冒頭の段落にしたがう補聴器であって，補聴器によって増幅されるべき周囲音を受信する少なくとも一つの追加マイクロフォンが，補聴器の通常使用時に風の影響に対して保護される上記補聴器ハウジングの箇所に配置されることを特徴とする補聴器によって達成される。

補聴器の通常使用時に風の影響に対して保護される箇所に配置される追加マイクロフォンは，補聴器の主要マイクロフォンまたは各マイクロフォンが風の影響によって悪影響を受ける状況であっても使用することができる。

この発明の第１の好適な実施形態によると，補聴器は，ユーザの耳の後ろへの装着に適する凹面を有するハウジングを備え，上記少なくとも一つの追加マイクロフォンは補聴器の上記凹所に配置される。この位置にマイクロフォンを配置することによって，使用時にマイクロフォンが耳とハウジングの間の間隙に位置するようになり，これによりマイクロフォンが風から保護される。

第２の好適な実施形態によると，補聴器は，ユーザの耳管内への部分的な挿入に適するシェル部分を備えたハウジングを備え，上記少なくとも一つの追加マイクロフォンは，上記シェル部分に隣接して配置される。マイクロフォンをハウジング内に設けることによって，マイクロフォンは風から効果的に保護される。

マイクロフォンのハウジング内の配置は，補聴器が電子モジュールを含み，上記追加マイクロフォンが電子モジュール上に配置される，更なる好適な実施態様をも可能にする。これは，電子モジュールから追加マイクロフォンに至るまで引く必要がある配線をなくし，その結果，一般に手作業で行われる繊細な配線作業の必要性を取り除いてしまうという利点を有する。

他の実施態様によると，上記追加マイクロフォンは，ハウジングの表面のポートおよび上記ポートから上記ハウジング内のマイクロフォンの電子部品に至る管を含む。この管の使用によって，ウインド・ノイズが低減される。管の使用は，マイクロフォンに対するウインド・ノイズの影響を調整するための特別な形状のような，更なる設計オプションも提供する。

好ましくは，さらに他の実施態様によると，上記管は，ハウジングの上記表面に入口を有しており，上記入口は，補聴器が用いられる耳の中で上記補聴器が位置決めされるとき，耳甲介と耳管の間の移行部（transition）に本質的に位置するように，上記表面に位置決めされる。耳の中の実質的にできるだけ深い箇所に管の入口を有することによって，耳自体も，追加マイクロフォンを風から保護することに役立つ。

他の好適な実施態様では，上記追加マイクロフォンの下限遮断周波数は，上記少なくとも一つの第１のマイクロフォンの下限遮断周波数よりも実質的に高めである。これは，ウインド・ノイズからのノイズ・スペクトルのエネルギーの大半が可聴スペクトルの低周波部分およびそれ以下で見出されるので，有益である。そのため，このマイクロフォンからの信号によって生じる飽和は，主要マイクロフォンからの信号によって生じる飽和よりも高いレベルで発生することになる。その結果，これらによって生じる飽和は，ウインド・ノイズの存在を示すために使用することができる。

好ましくは，上記追加マイクロフォンの遮断周波数は，ほぼ１ｋＨｚを越えている。最新型の補聴器における主要マイクロフォンの遮断周波数は，２０Ｈｚ程度の低いものであろう。そのため，追加マイクロフォンの感度は，見込まれる周波数に応じて，１ｋＨｚ未満の周波数の場合，数ｄＢ低めであることになる。

さらに他の実施態様では，補聴器は，増幅回路の飽和状態を検出し，飽和が検出された場合に上記少なくとも一つの第１のマイクロフォンを無効にする手段を含む。このような検出は，その後，追加マイクロフォンに切り換えるために使用することができる。

他の態様では，この発明は，風にさらされない条件下で明瞭な音響表現をするために選定された補聴器の第１の位置に配置された第１のマイクロフォンの開口を通して第１の音響信号を得，通常使用時において風をまともに受けることに対して少なくとも部分的に保護されるように選択された補聴器の第２の位置に配置された第２のマイクロフォンの開口を通して第２の音響信号を得，第１および第２のマイクロフォンの少なくとも一つによってピックアップされたノイズ・レベルの分析によって風にさらされている状態を検出し，風にさらされない状態では主として第１のマイクロフォンからの信号を処理するように選択し，風にさらされる状態では主として第２のマイクロフォンからの信号を処理するように選択することを含む，補聴器内で音響信号を取得して処理する方法に関する。

この結果，明瞭な表現（good rendering）が，第１のマイクロフォンが風の影響にさらされない状態で維持されることが達成される。

上記方法の第１の実施態様では，第１のマイクロフォン用に指向性マイクロフォンを選択することを含む。

この結果，指向性感度が，主要マイクロフォンが風の影響にさらされない状態で維持されることが達成される。

第２の実施態様では，上記方法は，第２のマイクロフォン用に第１のマイクロフォンよりも低周波に対して低い感度のマイクロフォンを選択することを含む。

この結果，第２のマイクロフォンまたはそれに接続される回路が，第１のマイクロフォンよりも後に飽和状態になることが達成されるので，補聴器が風の影響をより一層受けにくくなる。

別の実施態様では，上記方法は，個々のユーザの耳道に適合させ，かつ個々のユーザのために実行可能な限り第２のマイクロフォンの開口が奥まるように補聴器をカスタマイズすることを含む。

この結果，第２のマイクロフォンは，風の影響に対して最良の方法で保護されることが達成される。

この発明の他の実施態様では，上記方法は，横風によるあらゆる乱流も低減するように第２のマイクロフォンの開口を広げることを包含する。

この発明のより有効な理解のために，詳細な説明が，以下のような図面において図示される限定的ではない例示的な実施例に基づいて提示される。

図１に，ＢＴＥ補聴器１が図示されている。補聴器はハウジング２を含む。ハウジング２は，本質的に，四つの側面，すなわち二つの実質的に平坦な平行側面３と，二つの湾曲側面を有し，それらの湾曲側面は，凸状側面５および凹状側面４から構成される。使用時には，実質的に平坦な側面３が，耳介と頭部の間に位置する。凸状側面５は耳の後ろに露出し，凹状側面４は外耳と頭部の間の境界部（transition）に面する。

前部マイクロフォン６および後部マイクロフォン７が，凸状側面５に配置されている。以下，前部マイクロフォン６および後部マイクロフォン７を包括して主要マイクロフォンと呼ぶ。この点に関し，指向性感度を持たない補聴器は，一つの主要マイクロフォンのみしか有していなかったことに留意すべきである。二つの主要マイクロフォン６および７は，補聴器１の指向性感度を獲得するために離間して配置される。

既述のように，主要マイクロフォン６および７は，良好な特性を獲得するためにできる限り外に配置される。従って，それらは，風の影響を強く受けることになり，結果として，風に関わるノイズにさらされる。

追加マイクロフォン８が，補聴器の凹状側面４に配置されている。使用時，すなわち補聴器１が装着者の耳の後ろに配置されるとき，耳介と，頭部と，これらの間の境界部と，補聴器ハウジングの凹状側面４とによって中空部が形成される。追加マイクロフォン８は，この中空部に面しており，結果として，直接的な風の影響から効率的に保護される。風の影響をさらに抑えるために，ハウジング２内の第２マイクロフォン８のマイクロフォン開口部は広げられても（flared）よい（図示略）。

実験によると，特に，ウインド・ノイズによって影響を受けたり，例えば飽和によって歪められた主要マイクロフォン６および７からの信号の代替物として考えたとき，たとえ追加マイクロフォン８の周波数特性が主要マイクロフォンの周波数特性より低いとしても，それでも許容範囲であることがわかった。

図２は，この発明の他の実施態様を示している。この実施態様の説明において，図１と同じまたは対応する機構については，同一の符号を付す。

図２の補聴器は，上側面板９，および装着者の耳管１１に部分的に挿入され，耳管の壁１１ａに当接して保持されるようになっている中空シェル・パーツ１０を含むＩＴＥハウジングを有する。典型的には，面板９は電子モジュール１２を含む標準的な要素であるが，中空シェル・パーツ１０はユーザに合わせて個別に製造される。例えば鋳造による特注シェルの製造方法が当該分野において知られている。好適な実施形態では，シェル・パーツは，以下ＣＡＭＩＳＨＡ（登録商標）と呼ばれる３Ｄプリント方法を使用するコンピュータ支援製造によって製造される。この方法は，ＷＯ０２／０７８２３３Ａ号およびＵＳ５，４８７，０１２Ａ号に記述されている。

主要マイクロフォン６および７は，面板９から僅かに突出する電子モジュール１２の中に装着される。好ましくは，電子モジュール１２は，出力トランスデューサ１３を除いて，全ての必要な信号処理回路も包含する。出力トランスデューサ１３は，補聴器ハウジングに独立に配置され，可撓性リード線１４によって電子モジュール１２に接続される。出力トランスデューサ１３からの音は，耳管の内側部分に面する中空シェル・パーツ１０の底部１７壁内のトランスデューサ出口プラグ１６で終端するトランスデューサ出口チューブ１５を介して放出される。

図２の実施態様では，電子モジュール１２はさらに，追加マイクロフォン８も備えている。追加マイクロフォン８は，面板から離れ，かつ外部に面していない電子モジュール１２の部分に配置されている。すなわち，追加マイクロフォンは，電子モジュール１２の一部に配置された電子部品を構成し，組立てられた状態の補聴器１において，補聴器１の内部の空間に面する。図示する実施態様では，補聴器ハウジングは，シェル・パーツ１０の表面の入口２０からハウジング内の追加マイクロフォン８に至る管（canal）１８を含む。この結果，追加マイクロフォンの効果的な音声ポートはシェル表面に配置されるが，追加マイクロフォンの電子部品は電子モジュール内に配置される。

管１８は，好ましくは，補聴器ハウジングのシェル・パーツと共に一体的に形成される。ＣＡＭＩＳＨＡ（登録商標）製造方法では，耳管のコンピュータモデルが設定されている。相互最適化手順において，オペレータは，電子モジュールを選択し，電子モジュールおよび耳管内のシェルの最適な場所および配向性を決定する。シェルは，その後，耳管の各側面の部分に接触するように調整されて型どりされる。しかしながら，シェルの外側部分は，耳管には接触しない。どの部分が耳管に接触するのかを決定し，外側シェル部分の境界線を設定することが，調整の役割である。

補聴器１のハウジングのＣＡＭＩＳＨＡ（登録商標）シェル・パーツ１０は，個別に製造されるので，補聴器が耳管１１内の装着位置に挿入されるとき，ハウジングのシェル・パーツ１０の中で，補聴器が少しだけ露出されるように，管１８の入口２０を境界線２２の直ぐ外側に配置することが可能である。それによって，耳管壁１１ａによって入口２０が塞がれることなく，できるだけ深く耳の中に管１８の入口２０を配置することができる。非接触シェル部分と接触部分とを区分けする境界線が，図２において一点鎖線２２で示されている。入口２０の凹み部分は，補聴器ユーザの頭部および耳介とのコンビネーションにより，直接風にさらされることに対するハウジングによる保護を達成する。好ましくは，図２から理解されるように，外側マイクロフォン開口部を形成する入口２０は広げられる（flared）。

管１８の他端部は，追加マイクロフォン８の位置に対応する補聴器内の出口位置２１において終端する。追加マイクロフォン８が電子モジュール１２上に配置されるので，追加マイクロフォンは面板９に関して適切な規定位置にある。このようにして，個別的なコンピュータ支援製造において，管１８がＣＡＭＩＳＨＡ（登録商標）シェル・パーツ１０と共に一体的に形成される。

すなわち，ＣＡＭＩＳＨＡ（登録商標）シェル・パーツ１０の使用によって，その入口２０および出口２１の各位置に対して管１８を最適に配置することができる。このことは，風の影響が最も少ない場所である，耳の中のできるだけ深くまで入口２０を後退させ，あるいは奥まらせ，更なる配線が引かれる必要を取り除き，電子モジュール１２上に配置される追加マイクロフォン８の中に音を供給するように出口２１を配置することを意味する。好適な実施態様では，マイクロフォンへつながる入口２０は，広げられている。入口を広げることは，管の中に入ってくるあらゆる横風によるノイズも低減させる。

上述したこの発明は，ＩＴＥおよびＢＴＥ補聴器のみであるが，当業者は，ＣＩＣ補聴器（ＣＩＣ＝completely in the canal）において，追加マイクロフォンに通じる管と共に，ハウジング内に追加マイクロフォンを配置することもまた可能であると理解するであろう。

明白なことであるが，奥まらせたマイクロフォン８からは，有益な指向性情報は僅かしか入手できない。そのため，ウインド・ノイズまたは飽和状態が検出されるとき，追加マイクロフォン８のみに直接切り換えることは，指向性情報の犠牲を伴うことになる。しかしながら，風によって生じるノイズからの大半の騒音エネルギーは低周波である。従って，一実施態様では，高域フィルタ処理が，主要マイクロフォン６および７から高周波情報を抽出するために使用され，低域フィルタ処理が，追加マイクロフォン８からウインド・ノイズを取り除いた低周波情報を抽出するために使用される。これは，いくつかの方法，例えば，飽和の検出に際して一定の高域フィルタおよび低域フィルタを導入することによって，或いは滑らかな切り換えによって達成することができる。この結果，少なくともある程度の指向性感度を維持しつつ，主要マイクロフォン６および７からのウインド・ノイズを抑制することができる。他の実施態様では，それぞれのマイクロフォンからの信号は，重み係数に従って組み合わされあるいはバランスをとられ，その優勢な状態に従って選択されることもできる。

補聴器の形式に応じて，ウインド・ノイズの検出に関しては，様々な判定基準が存在する。一つは，追加マイクロフォン８からの信号と主要マイクロフォン６および７からの信号との間における低周波の比較である。他の一つは，アナログ／デジタル変換器の飽和状態の検出である。信号が，完全な正信号から完全な負信号に，あるいはその逆に，不規則に切り換わることになるので，典型的には，ウインド・ノイズの状態では，スルーレートも検出することができる。さらに他の判定基準は，所定の閾値を越える主要マイクロフォンからの信号の低周波部分の検出であってもよい。さらに他の判定基準は，所定の閾値を越える指向性マイクロフォンの複式マイクロフォン部分における非相関的なノイズのレベルであってもよい。

ウインド・ノイズの殆どの信号エネルギーは低周波であるので，好ましくはそれら自体が互いに整合される主要マイクロフォン６および７に比べて，追加マイクロフォンの場合には異なった遮断周波数を有することが好適である。これにより，それらが同じノイズにさらされるとしても，追加マイクロフォンが主要マイクロフォンよりも遥かに遅く飽和状態になることになる。

ＢＴＥ補聴器（ＢＴＥ＝behind-the-ear）内の各マイクロフォンの典型的な位置を一部断面で示す概略的な側面図である。 ＩＴＥ補聴器（ＩＴＥ＝in-the-ear）内の各マイクロフォンの典型的な位置を概略的に示す部分断面図である。

Claims (9)

1. ユーザの耳管内への部分的な挿入に適するシェル部分を備えたハウジング，周囲音を受信する少なくとも一つの第１のマイクロフォン，周囲音を受信する第２のマイクロフォン，第１および第２のマイクロフォンの少なくとも一つからの信号を処理する処理手段，ならびに出力トランスデューサを含む耳内形補聴器であって，
   第１のマイクロフォンは，外部に面している補聴器の箇所に配置されており，
   第２のマイクロフォンは，補聴器の通常使用時に風の影響に対して保護されるように，補聴器のハウジングの奥まった箇所に配置されており，
   上記ハウジングは，第２のマイクロフォン用の音声ポート，および上記音声ポートから上記ハウジング内の上記第２のマイクロフォンに延びる管を含み，
   上記第２のマイクロフォン用の音声ポートは，補聴器が用いられる耳の中において上記補聴器が位置決めされるとき，耳甲介と耳管の間の移行部に位置するように，上記シェルの表面に位置決めされていることを特徴とする，耳内形補聴器。
2. 上記処理手段は電子モジュールを含み，上記第２のマイクロフォンは，電子モジュール上に配置されている，請求項１に記載の耳内形補聴器。
3. 上記第２のマイクロフォンの下限遮断周波数は，上記少なくとも一つの第１のマイクロフォンの下限遮断周波数よりも高いことを特徴とする，請求項１または２に記載の耳内式補聴器。
4. 上記第２のマイクロフォンの遮断周波数は，１ｋＨｚを越えていることを特徴とする，請求項３に記載の耳内式補聴器。
5. 上記処理手段は，増幅回路の飽和を検出し，飽和が検出された場合に上記少なくとも一つの第１のマイクロフォンを無効にするようになっていることを特徴とする，請求項１から４のいずれか一項に記載の耳内式補聴器。
6. ユーザの耳管内への部分的な挿入に適するシェル部分を備えたハウジングを有する耳内形補聴器内で音響信号を取得して処理する方法であって，
   風にさらされない条件下で明瞭な音響表現をするために選定された補聴器の第１の位置に配置された第１のマイクロフォンを通して第１の音響信号を得，
   通常使用時において風をまともに受けることに対して少なくとも部分的に保護されるように選択された補聴器の奥まった第２の位置に第２のマイクロフォンが配置されており，補聴器が用いられる耳の中において上記補聴器が位置決めされるとき，耳甲介と耳管の間の移行部に位置するように，上記第２のマイクロフォン用の音声ポートが上記シェル部分の表面に位置決めされており，第２のマイクロフォン用の上記音声ポートから上記ハウジング内の上記第２のマイクロフォンに延びる管を通して，第２の音響信号を得，
   第１および第２のマイクロフォンの少なくとも一つによってピックアップされたノイズ・レベルの分析によって風にさらされている状態を検出し，
   風にさらされていない条件下では主として第１のマイクロフォンからの信号を処理し，
   風にさらされている条件下では主として第２のマイクロフォンからの信号を処理する，
   方法。
7. 第１のマイクロフォンとして，指向性マイクロフォンを用いる，請求項６に記載の方法。
8. 第２のマイクロフォンとして，低周波に対して第１のマイクロフォンよりも低い感度のマイクロフォンを用いる，請求項６に記載の方法。
9. 横風によるあらゆる乱流も低減するように，第２のマイクロフォンに通じる管の音声ポートを広げる，請求項６に記載の方法。

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