JP4164035B2

JP4164035B2 - 聴覚フィルタ感度の決定装置

Info

Publication number: JP4164035B2
Application number: JP2004017436A
Authority: JP
Inventors: 真一坂本
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2024-01-26
Also published as: JP2005205093A

Description

本発明は、被験者の各周波数における聴覚フィルタの感度を推定する聴覚フィルタ感度の決定装置に関する。

現在最も頻繁に行われている難聴者の聴覚特性測定法は、聴力検査（オージオグラムの測定）である。聴力検査では、個々の難聴者の最小可聴値の周波数特性を知ることができる。この方法によれば、個々の難聴者の最小可聴値の周波数特性を知ることができるが、難聴者の聴覚特性は個人毎に様々であるので、これのみでは、その複雑な聴覚特性の一端を表現したに過ぎない。

近年、人間の聴覚抹消器官で最も重要な役割を担うと考えられている“蝸牛”の機能を電気的なフィルタでモデル化した聴覚フィルタが提案されている。これは、蝸牛の機能（主に周波数分析）を複数の帯域フィルタバンクで表現する考え方である。このフィルタバンク内の個々のフィルタ（聴覚フィルタ）の形状は、通常、ノッチノイズマスキング法を用いて測定される。個々の難聴者の聴覚フィルタを測定することが可能になれば、補聴器のフィッティングや、新しい補聴器の開発に極めて有用である。

そこで、聴覚フィルタを短時間で定量的に測定するための方法としては、周波数と音圧レベルを所定値に設定した検出音に、限界マスキングレベルに設定したホワイトノイズから生成した所定のノッチ幅を有するノイズを加算して検査音とし、この検査音を被験者に提示してノッチ幅を広げながら被験者が検査音から検出音を認識できるか否かを判定し、被験者の限界ノッチ幅を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−９５７８４号公報

個々の難聴者の聴覚特性を把握し、更に良好な補聴音を提供するためには、聴覚フィルタのバンド幅と共に、入力音の周波数毎の補聴器の必要利得と密接に関係する各フィルタの感度を知る必要がある。しかし、聴覚フィルタのバンド幅が通常よりも広くなれば、広くなった分だけ、そのフィルタを通過する信号のエネルギー量が増加する。オージオグラムに表れる数値は、この増加したエネルギーを人間が知覚した結果であるので、これをそのままフィルタ感度として適用することはできない。

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、難聴の診断、難聴者の聴覚特性の把握、補聴器フィッティングなどを効率的かつ正確に行うために、各個人の聴覚フィルタのバンド幅とオージオグラムから正確な聴覚フィルタ感度を決定する装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、聴覚フィルタバンクを構成する聴覚フィルタの各周波数における感度を決定する装置であって、レベルと周波数特性が既知である測定信号を発生する測定信号出力手段と、予め測定された被験者の聴覚フィルタバンクと、予め測定された被験者の前記測定信号の最小可聴閾値特性を備えると共に、前記聴覚フィルタバンクに前記測定信号を入力した際に出力される信号の総エネルギーと前記最小可聴閾値特性より、聴覚フィルタの感度を決定する演算処理手段を設けたものである。

請求項２に係る発明は、聴覚フィルタバンクを構成する聴覚フィルタの各周波数における感度を決定する装置であって、レベルと周波数特性が既知である測定信号を発生する測定信号出力手段と、予め測定された被験者の聴覚フィルタバンクと予め測定された被験者の前記測定信号の最小可聴閾値特性から、前記聴覚フィルタバンクを構成する聴覚フィルタの各周波数における感度を決定し、この決定された感度に基づいて、測定されていない中心周波数における聴覚フィルタの感度及び／又は最小可聴閾値を推定する演算処理手段を設けたものである。

請求項３に係る発明は、聴覚フィルタバンクを構成する聴覚フィルタの各周波数における感度を決定する装置であって、レベルと周波数特性が既知である測定信号を発生する測定信号出力手段と、予め測定された被験者の聴覚フィルタバンクと予め測定された被験者の前記測定信号の最小可聴閾値特性から、測定されていない中心周波数における聴覚フィルタ及び／又は最小可聴閾値を推定し、これらの推定値に基づいて聴覚フィルタの感度を決定する演算処理手段を設けたものである。

以上説明したように本発明によれば、聴覚フィルタの感度を考慮した聴覚フィルタバンクを求めることができるため、難聴の診断、難聴者の聴覚特性の把握、補聴器フィッティングなどを効率的かつ正確に行うことができる。

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。なお、本発明の実施の形態では、測定信号を純音としている。ここで、図１は健聴者の聴覚フィルタバンクの模式図、図２は難聴者のオージオグラムの一例、図３はオージオグラムと感度を合わせた難聴者の聴覚フィルタバンクの模式図、図４は聴覚フィルタバンクにオージオグラム測定に用いた純音が入力された場合の健聴者と難聴者の出力（神経興奮パターン）の比較図、図５は本発明に係る聴覚フィルタ感度の決定装置の概要構成図、図６は聴覚フィルタ感度を求める手順を示すフローチャート、図７はフィルタ感度を考慮した聴覚フィルタバンクの模式図である。

健聴者の聴覚フィルタバンクは、図１に示すように、複数の聴覚フィルタにより構成されている。実際には、聴覚フィルタのバンド幅は、入力音の周波数やレベルに応じて変化するが、ここでは模式的に全て同形状で示している。
ここで、バンド幅が広がった難聴者の聴覚フィルタの感度を純音の最小可聴閾値特性であるオージオグラム（図２）に合わせて考えると、難聴者の聴覚フィルタバンクは、図３に示すように表される。

しかし、バンド幅が広がった難聴者の聴覚フィルタバンクの出力の総エネルギーは、図４に示すように、理論的に健聴者の聴覚フィルタバンクの出力エネルギーよりも高くなるはずである。オージオグラムは、この“高くなった出力”を被験者が知覚した結果であると考えられるので、聴覚フィルタの感度は、バンド幅が広がった分だけオージオグラムよりも低いレベルにあるはずである。

そこで、本発明に係る聴覚フィルタ感度の決定装置は、図５に示すように、レベルが既知である純音信号を発生する純音出力手段１と、予め測定された被験者の聴覚フィルタバンク２と、予め測定された被験者のオージオグラム３と、聴覚フィルタバンク２に純音信号を入力した際に出力される信号の総エネルギーとオージオグラム３より、聴覚フィルタの感度を推定する演算処理手段４と、演算処理手段４により算出されたフィルタ感度を考慮した聴覚フィルタバンクを表示する表示手段５からなる。

以上のように構成した本発明に係る聴覚フィルタ感度の決定装置を用いて聴覚フィルタ感度を求める手順を、図６に示すフローチャートに従って説明する。
先ず、ステップＳＰ１において、被験者のオージオグラム３を測定する。次いで、ステップＳＰ２において、複数の中心周波数における聴覚フィルタからなる聴覚フィルタバンク２を測定する。

聴覚フィルタは、入力される信号音レベルに応じて、そのバンド幅が変化することが知られているので、ここでの信号音レベルは、できる限り最小可聴閾値に近いレベルとする。ここで、測定される聴覚フィルタは、過重関数Ｗ（ｆ）によってモデル化できる。聴覚フィルタの過重関数Ｗ（ｆ）には、これまでに様々な種類のものが提案されてきているが、ここでは、roex（ｐ，ｒ）関数を用いる。

roex（ｐ，ｒ）関数は、ｆ_Ｃを被測定聴覚フィルタの中心周波数、Δｆを中心周波数からの差分とすると、次に示す式（１）で表される。

ここで、ｐはフィルタのバンド幅、ｒはフィルタのダイナミックレンジを表わす係数である。よってｐは、被験者個人毎に及び入力音の周波数やレベル毎に変化する。

次いで、ステップＳＰ３において、測定信号として純音信号を聴覚フィルタバンク２に入力して聴覚フィルタバンク２の出力信号のパワーを求める。聴覚フィルタバンク２の出力信号のパワーは、次に示す式（２）により算出される。

ここで、Ｎは聴覚フィルタバンク２を構成する聴覚フィルタの個数、Ｍは入力される純音信号の個数、ｆ_１〜ｆ_Ｍは入力される純音信号の周波数、Ｗ_１〜Ｗ_Ｎは各聴覚フィルタの過重関数、ａ_１〜ａ_Ｎは各聴覚フィルタの感度係数、Ｓ（ｆ_１）〜Ｓ（ｆ_Ｍ）は入力される純音信号、Ｅ（ｆ_１）〜Ｅ（ｆ_Ｍ）は聴覚フィルタバンク２の出力信号のパワーである。

式（２）を行列を用いて書き換えると、次に示す式（３）で表される。

次いで、ステップＳＰ４において、周波数ｆ_１〜ｆ_Ｍを、オージオグラムを測定した周波数とし、Ｅ（ｆ）をオージオグラムの値に置き換えて、式（３）で逆行列計算を行えば、次に示す式（４）でフィルタ感度ａ_１〜ａ_Ｎが求められる。

上記の手順を、図２に示すオージオグラムを有する難聴者で考えると、Ｍ＝Ｎ＝７、ｆ_１〜ｆ_７はそれぞれ１２５，２５０，５００，１ｋ，２ｋ，４ｋ，８ｋＨｚ、Ｅ（ｆ_１）〜Ｅ（ｆ_７）はそれぞれ３５，４０，５５，７５，１１０，１１０，１００ｄＢＨＬとなり、Ｗ_１〜Ｗ_７は予め測定された聴覚フィルタになるので、フィルタ感度ａ_１〜ａ_７は容易に求められる。その結果、感度を考慮した正確な聴覚フィルタバンクは、図７に示すような形状になる。

本実施の形態では、聴覚フィルタバンク２を構成するフィルタの個数Ｎと入力純音信号の個数Ｍ及び両者の周波数を、全てオージオグラム３を測定した際の周波数に合わせているが、式（２）〜（４）から分かるように、これらは必ずしも一致している必要はない。

また、本実施の形態では、測定信号を純音としているが、これは必ずしも純音である必要はなく、例えば、レベルと周波数特性が既知であるバンドノイズや音声のような信号でも、同様の効果を得ることができる。

なお、オージオグラム３の測定周波数や聴覚フィルタの測定周波数は、本実施の形態のように、測定時間や被験者の体力的な問題から限られたものになるが、実際の補聴器フィッティングなどに本発明を応用する場合は、測定されていない周波数における結果を何らかの方法で推定する必要があるかも知れない。

この場合は、実際に測定した中心周波数のみで式（４）を解き、測定周波数における聴覚フィルタ感度のみを決定し、その結果を基に、測定されていない聴覚フィルタの感度を推定する方法が考えられる。例えば、オージオグラムとフィルタ感度は測定点間の値を対数スケール上で線形に補完し、聴覚フィルタのバンド幅ｐは健聴者の聴覚フィルタのバンド幅の変化特性を参考に補完する。

ここで、健聴者の聴覚フィルタのバンド幅は、次に示す式（５）で規定されている（B. R. Glasberg, B. C. J. Moore, “Derivation of auditory filter shapes from notched-noise data,” Hear. Res. 47, 103-138 ，1990年）。

ここで、ｆ_Ｃは中心周波数、ＥＲＢは健聴者の聴覚フィルタのバンド幅である。また、roexフィルタの係数ｐは、次に示す式（６）で求められることが知られている。

また、感度計算の前に、測定されていない周波数における結果を、何らかの方法で推定して、仮想的に測定点の数を増やして感度算出を行うことも可能である。例えば、オージオグラムは、測定点間の値を対数周波数スケール上で線形に補完し、聴覚フィルタのバンド幅ｐは、健聴者の聴覚フィルタのバンド幅の変化特性を参考に補完した上で、式（４）の感度計算を行う。

従来の補聴器フィッティングでは、原則として、オージオグラムに合わせて補聴器の利得や周波数特性、入出力特性を決定していた。本発明により、個々の難聴者の聴覚フィルタが測定可能になり、聴覚フィルタが、よりよい補聴フィッティングのための新たな指標となることが期待される。例えば、補聴器の利得や周波数特性の決定、補聴処理アルゴリズムの選択などにおいて、難聴者の聴覚フィルタの感度を考慮して入力音を加工することなどが考えられる。

本発明により、個々の難聴者の聴覚フィルタが測定可能になり、聴覚フィルタが、よりよい補聴フィッティングのための新たな指標となることが期待される。

健聴者の聴覚フィルタバンクの模式図難聴者のオージオグラムの一例オージオグラムと感度を合わせた難聴者の聴覚フィルタバンクの模式図聴覚フィルタバンクに純音が入力された場合の健聴者と難聴者の出力（神経興奮パターン）の比較図本発明に係る聴覚フィルタ感度の決定装置の概要構成図聴覚フィルタ感度を求める手順を示すフローチャートフィルタ感度を考慮した聴覚フィルタバンクの模式図

符号の説明

１…純音出力手段、２…聴覚フィルタバンク、３…オージオグラム、４…演算処理手段、５…表示手段。

Claims

聴覚フィルタバンクを構成する聴覚フィルタの各周波数における感度を決定する装置であって、レベルと周波数特性が既知である測定信号を発生する測定信号出力手段と、予め測定された被験者の聴覚フィルタバンクと、予め測定された被験者の前記測定信号の最小可聴閾値特性を備えると共に、前記聴覚フィルタバンクに前記測定信号を入力した際に出力される信号の総エネルギーと前記最小可聴閾値特性より、聴覚フィルタの感度を決定する演算処理手段を設けたことを特徴とする聴覚フィルタ感度の決定装置。
聴覚フィルタバンクを構成する聴覚フィルタの各周波数における感度を決定する装置であって、レベルと周波数特性が既知である測定信号を発生する測定信号出力手段と、予め測定された被験者の聴覚フィルタバンクと予め測定された被験者の前記測定信号の最小可聴閾値特性から、前記聴覚フィルタバンクを構成する聴覚フィルタの各周波数における感度を決定し、この決定された感度に基づいて、測定されていない中心周波数における聴覚フィルタの感度及び／又は最小可聴閾値を推定する演算処理手段を設けたことを特徴とする聴覚フィルタ感度の決定装置。
聴覚フィルタバンクを構成する聴覚フィルタの各周波数における感度を決定する装置であって、レベルと周波数特性が既知である測定信号を発生する測定信号出力手段と、予め測定された被験者の聴覚フィルタバンクと予め測定された被験者の前記測定信号の最小可聴閾値特性から、測定されていない中心周波数における聴覚フィルタ及び／又は最小可聴閾値を推定し、これらの推定値に基づいて聴覚フィルタの感度を決定する演算処理手段を設けたことを特徴とする聴覚フィルタ感度の決定装置。