JP4548539B2 - 補聴器 - Google Patents

Description

本発明は、一側性難聴もしくは左右耳の聴力レベル差がある難聴者に対して、音の聞き取り難かった不良聴耳側の音声の聞こえを改善しつつ、ノイズ環境下でも補聴器装用した際に良聴耳側における耳障りな雑音を削減する補聴器を提供することを目的としており、両耳連携する補聴器に関するものである。

難聴の中には、聴力レベルを測定すると片側の耳が良聴耳であり、もう片側の耳が不良聴耳が存在し、ここではこれを一側性難聴と呼ぶこととする。このような一側性難聴患者に対しては、不良聴耳側の耳への入力音をマイクロホンで拾い、良聴耳側に備えた補聴器に送信し、良聴耳側の補聴器で再生するＣＲＯＳ補聴器（Ｃｏｎｔｒａ−ｌａｔｅｒａｌ
Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｏｆ Ｓｉｇｎａｌｓ)が適している。またＣＲＯＳ補聴器の発展形として、不良聴耳側のマイクロホンだけでなく、良聴耳側にもマイクロホンを加え、両耳のマイクロホンからの入力音を合成して出力するＢＩＣＲＯＳ補聴器が存在し、このＢＩＣＲＯＳ補聴器は両側難聴に適している（例えば、非特許文献１参照）。

さらに、左右の耳に聴力レベル差がある難聴患者に対して、正常耳に近い聴感と音源方向感を与えるために、左右のマイクロホン入力の微小な差異を判断し、その２つの入力信号を差動増幅器により増幅した信号を生成し、その信号に対して音声帯域通過フィルタ適用する技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。

また、左右の耳に聴力レベル差がある難聴患者に対して、両耳の聴力平衡を改善する目的で、補聴器装用者のオージオグラムから左右耳の聴力レベル差および時間差を測定して、良聴耳側の入力信号に対して周波数帯域毎の非線形増幅特性を変化させ、かつ周波数帯域毎の時間遅延を変化させ、出力信号を生成する技術が存在する (例えば、特許文献２参照)。

さらに、両耳からの信号を分析して音源方向を推定し、音信号処理部が特定方向の音信号を強調および／または抑圧する技術、また両耳からの信号を分析して、マスキング量を推定し、マスキングを改善する技術が存在する（例えば、特許文献３参照）。
「補聴器ハンドブック」医歯薬出版株式会社、２００４年１０月１５日第1版第１刷発行、原著者Ｈａｒｖｅｙ Ｄｉｌｌｏｎ、監訳者 中川雅文、４１３〜４１９頁 特開平９−１１６９９９号公報 特開平１１−２６２０９４号公報 特開２００７−３３６４６０号公報

非特許文献１記載のＣＲＯＳ補聴器では、また不良聴耳側の音に対する語音明瞭度が向上し、また両耳に届いた音を良聴耳側で聞くことにより音源探索が可能になるという利点がある反面、ノイズ環境下においては良聴耳側の語音明瞭度は逆に低下してしまう課題が存在する。この原因は、不良聴耳側の雑音をＣＲＯＳ補聴器が良聴耳側で増幅して出力する為である。その結果、良聴耳側が裸耳の場合と、ＣＲＯＳ補聴器を装着した場合を比較すると、ノイズ環境下ではＣＲＯＳ補聴器を装着した場合の方が、良聴耳側の音が聞き取り難くなるという課題が存在する。実際、一側性難聴の患者に対して、医師がＣＲＯＳ補聴器を処方するも、この課題が気になってしまい、患者はＣＲＯＳ補聴器の装用を中断してしまうという事例が報告されている。

さらに、特許文献１記載の補聴器では、左右の耳に聴力差がある場合に、正常耳に近い聴感と方位感を得るために、左右の耳につける２つのマイクロホン入力信号に対して、作動増幅器により増幅し、その信号に対して音声帯域通過フィルタを適用する技術が開示されているが、動作としては片側耳マイクロフォンの入力信号は片側耳のレシーバで出力音としており、不良聴耳側のどの様な音を良聴耳側に送信し、また良聴耳側でどの様に合成して出力音を生成するかという点については、何ら開示されていない。また、アナログ補聴器に関する技術であり、音声帯域に含まれる雑音に対してはそのまま通過してしまい、音声がないノイズ環境下においては、ノイズが増幅されて聞き取り難いという、本発明が解決しようとする課題に対しては何らの開示もされていないし、示唆もない。

また、特許文献２記載の補聴器では、左右耳の聴覚系統における強度差および時間差を調整する技術が開示されているが、動作としては片側耳マイクロフォンの入力信号は片側耳のレシーバで出力音としており、不良聴耳側のどの様な音を良聴耳側に送信し、また良聴耳側でどの様に合成して出力音を生成するかという点については、何ら開示されていない。また、オージオメータで測定した聴力レベルに基づいてゲイン調整を行っているが、不良聴耳側の聴力レベルにあわせて、良聴耳側の非線形増幅特性を決定しており、本発明が解決しようとするノイズ環境下において聞き取り難いという課題に対しては、なんらの開示も示唆もない。

また、特許文献３記載の補聴器は、左右耳のマイクロホンでの入力信号を用いて、音源方向を推定する技術が開示されおり、左右それぞれの入力信号を連携させて音声信号処理している技術の開示があるものの、本発明が解決しようとする左右耳で聴力レベル差がある患者に対して適応した場合の課題やその対策については、何らの開示もない。さらに、ノイズ環境下において聞き取り難いという課題に対しては、何らの開示も示唆もない
本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、一側性難聴もしくは左右耳に聴力レベル差がある難聴患者に対して、不良聴耳側と良聴耳側との音の聞こえを改善しつつ、さらにノイズ環境下においても患者に聞き取りやすい補聴器を提供することを目的とする。

本発明の補聴器では、第１のマイクおよび第１の信号処理手段を有する一方の補聴器と、第２の信号処理手段および第１のレシーバを有する他方の補聴器とを備えた一対の補聴器であって、前記第１の信号処理手段は送信部を有し、前記第２の信号処理手段は受信部および補聴器用信号処理部を有し、前記第１の信号処理手段および前記第２の信号処理手段のうちの少なくとも一方は、送信判定部を有し、前記第１のマイクは第１の入力信号を生成し、前記送信判定部は、前記第１の入力信号が所定条件を満たすか否かを判定し、前記送信部は、前記送信判定部が前記第１の入力信号が前記所定条件を満たすと判断した場合に、前記第１の入力信号を前記受信部に送信し、前記受信部は前記第１の入力信号を補聴器用信号処理部に送信し、前記補聴器用信号処理部は前記第１の入力信号に基づいて生成した出力信号を前記第１のレシーバに送信し、前記第１のレシーバは前記出力信号に基づいて出力音を再生する事を特徴とした構成を有している。この構成により、一側性難聴および左右耳の聴力レベル差がある患者に対して、ノイズ環境下においても聞き取りやすい両耳連携した補聴器を提供する事が出来る。

また、本発明の補聴器では、前記送信判定部は、前記第１の入力信号が音声区間であると判断した場合に前記第１の入力信号を前記受信部に送信する事を特徴とした構成を有している。この構成により、ノイズ環境化において不良聴耳側の雑音を良聴耳側へ送信することがなく、良聴耳側での語音明瞭度を向上する事が出来る。

また、本発明の補聴器では、前記送信判定部は、前記第１の入力信号の信号強度が補聴器装用者の聴力レベルより小さいと判断した場合に、前記第１の入力信号を前記受信部に送信する事を特徴とした構成を有している。この構成により、補聴器装用者の聴力レベルに応じて不良聴耳側で聞き取れない音だけを良聴耳側へ通信することにより、良聴耳側での聞き取りやすさを向上する事が出来る。

また、本発明の補聴器では、前記送信判定部は、前記第１の入力信号の信号強度が、補聴器装用者の不良聴耳側における周波数帯域毎の最小可聴値よりも小さいと判断した場合に、前記第１の入力信号を前記受信部に送信する事を特徴とした構成を有している。この構成により、聴力レベルとして周波数帯域毎の最小可聴値を用いることにより、患者の聴力レベルの個人適応することが可能とより、不良聴耳側の聞き取れない音を正確に検出し、良聴耳側に必要最低限の信号を送信することにより、良聴耳側での聞き取りやすさを向上する事が出来る。

また、本発明の補聴器では、前記第１の入力信号は、所定の時間ごとに複数の区分に分割されており、前記補聴器信号処理部は、前記複数の区分のうちの少なくとも２つの時間区分に対して、同一の平滑化処理を行う事を特徴とした構成を有している。この構成により、不良聴耳側から良聴耳側へ送信する信号が有音区間から無音区間、もしくは無音区間から有音区間に切替えるタイミングで不自然な雑音を抑圧して、良聴耳側での聞き取りやすさを向上する事が出来る。

また、本発明の補聴器では、前記送信判定部は、前記第１の入力信号が雑音区間以外であると判断した場合に前記第１の入力信号を前記受信部に送信する事を特徴とした構成を有している。この構成により、不良聴耳側の音声区間以外で補聴器装用者が聞きたい音、例えば音楽など不良聴耳側に送信することにより、補聴器装用者の快適性を向上する事が出来る。

また、本発明の補聴器では、前記他方の補聴器は、第２の入力信号を生成する第２のマイクを有し、前記補聴器用信号処理部は、前記第１の入力信号と前記第２の入力信号とを所定の合成比率で合成して生成された第３の入力信号に基づいて、前記出力信号を生成する事を、特徴とした構成を有している。この構成により、一側性難聴および左右耳の聴力レベル差がある患者の中で、良聴耳側にも補聴器装用が望ましい患者に適用することが可能となり、難聴患者の聞き取りやすさを向上する事が出来る。

また、本発明の補聴器では、前記第２の入力信号は、あらかじめ所定の時間遅延が加えられている事を、特徴とした構成を有している。この構成により、不良聴耳側から良聴耳側への通信処理で遅延が発生する場合でも、左右耳からの信号を時間軸上で位相を整合させる事が可能となり、後段の補聴器用信号処理における指向性合成処理などを行う場合の性能を向上する事が出来る。

また、本発明の補聴器では、前記所定の合成比率は、補聴器装用者の右耳と左耳との聴力レベル差から決定される事を特徴とした構成を有している。この構成により、患者の聴力レベルに応じた出力信号を生成する事が可能となり、良聴耳側の聞き取りやすさを向上する事が出来る。

また、本発明の補聴器では、前記一方の補聴器は、補聴器装用者の右耳と左耳とのうち聴力レベルが低い不良聴耳に装着されるものであり、前記他方の補聴器は、第２の入力信号を生成する第２のマイクを有し、前記補聴器用信号処理部は、前記第１の入力信号および前記第２の入力信号から推定される音源方向と、前記不良聴耳の方向との関係に基づいて、前記第１の入力信号と前記第２の入力信号とから第３の入力信号を生成し、前記第３
の入力信号に基づいて前記出力信号を生成する事を、特徴とした構成を有している。この構成により、音源方向により両耳連携機能を制御することで、難聴者の聞き取り難い方向に対する聞き取りやすさを向上する事が出来る。

また、本発明の補聴器では、前記補聴器用信号処理部は、前記音源方向と前記不良聴耳の方向との関係に基づいて決定される比率で、前記第１の入力信号と前記第２の入力信号とを合成して、前記第３の入力信号を生成する事を特徴とした構成を有している。この構成により、音源方向が良聴耳側の場合は送信せず、音源方向が不良聴耳側の場合のみ送信することにより、良聴耳側の聞き取りやすさを向上すし、かつ音源方向が正面方向からの角度に応じて合成する比率を変えることにより、音源方向移動するなどの状態となっても出力信号の振幅が急激に変わることが無く、滑らかな出力音により、補聴器装用者の快適性を向上させることが出来る。

また、本発明の補聴器では、前記動作設定もしくは非動作設定を行うために電源制御を行うことを特徴とした構成を有している。この構成により、全ての構成要素がある状態で必要最低限の構成要素のみに電源を供給し、不要な構成要素には電源を供給しないことにより、消費電力低減し、電源として電池を利用した際の動作可能時間を増加する事が出来る。

本発明は、一側性難聴もしくは左右耳に聴力レベル差がある難聴患者に対して、不良聴耳側と良聴耳側との音の聞こえを改善しつつ、さらにノイズ環境下においても患者に聞き取りやすい補聴器を提供する事が出来る。

以下、本発明の実施の形態の補聴器について、図面を用いて説明する。
本発明の第１の実施の形態の補聴器の構成図を図１に示す。本発明の補聴器は、構成要素としては、まず、構成要素を大きく４つに分けると、右耳側のマイクロフォン１Ｒと右耳側の信号処理手段２Ｒと左耳側の信号処理手段２Ｌと左耳側のレシーバ３Ｌに大別する。ここで、図１においては右耳側に装用する構成要素には構成要素名の後に“Ｒ”を、左耳側に装用する構成要素には構成要素名の後に“Ｌ”を付加している。例えば、右耳側に装用するマイクロフォンはマイクロフォン１Ｒと表記している。さらに、図１では、不良聴耳側が右耳側、良聴耳側が左耳側である場合に本発明を適応したを一例として説明するが、良聴耳側と不良聴耳側が反対の場合も当然考えられることを補足しておく。

次に各構成要素の処理の流れを説明する。まず、マイクロフォン１Ｒが入力音を電気信号に変換する。次に、右耳側の信号処理手段２Ｒが入力信号に対して送信可否判定を行い、これを判定結果に基づいて左耳側の信号処理手段２Ｌに送信する。そして、左耳側の信号手段２Ｒは受信した信号に対して音響信号処理を加えて出力信号を生成する。そして、レシーバ３Ｒは電気的な出力信号を出力音に変換し、補聴器装用者に音として伝える。

次に、右耳側である信号処理手段２Ｒについて、詳細に処理の流れを説明する。まず、Ａ／Ｄ変換部２１でマイクロフォン１Ｒで収音したアナログの入力信号をデジタルの入力信号ＳＲ（ｔ）に変換する。そして、送信判定部２２Ｒが、入力信号ＳＲ（ｔ）に対して、右耳側から左耳側へ通信路を介して送信するかどうかの判定を行う。ここで右耳側から左耳側へ送信する信号をＳＲ１（ｔ）とする。前記判定の結果を基に、送信判定部２２Ｒは、送信部２３Ｒの入力となる信号ＳＲ１（ｔ）を出力する。そして送信部２３Ｒが、この送信用信号ＳＲ１（ｔ）を右耳側補聴器から左側補聴器に対して送信する。

ここから、左耳側補聴器に遷移して、処理の流れを説明する。左耳側の受信部２４Ｌで
は、右耳側から送信された信号ＳＲ１（ｔ）を受信する。次に、信号平滑化部２５Ｌでは、信号ＳＲ１（ｔ）が無音から有音に変わるタイミング、および有音から無音に変わるタイミングで、信号ＳＲ１（ｔ）に対して平滑化処理を行い信号ＳＬ２（ｔ）を生成する。この処理を行う理由は、例えば無音から有音に切り替わるタイミングで有音区間の中に音圧レベルが大きい音が含まれると、補聴器装用者は音圧レベル差に驚き、不快に感じるため、音圧レベル差が大きい音が含まれる場合には、無音区間と有音区間との間での音圧レベルの時間的変動を徐々に行うためである。このとき、無音区間から有音区間に入るタイミングにおける音圧レベル変動時間をアタック時間と表現し、有音区間か無音区間に入るタイミングにおける音圧レベル変動時間を表現する。入力信号を音声である場合、アタック時間は短時間に設定して、音声の冒頭部分を可能な限りレシーバで出力する事が望ましい。一方、リリース時間は長時間に設定して、音声が途切れた後に、再度音声が開始する場合の追従性を高くする事が望ましい。

補聴器用信号処理部２７では、この信号ＳＲ１（ｔ）を入力として、補聴器における音響信号処理を実施する。なお、補聴器用信号処理部２７で実施する音響信号処理の一例としては、特定方向の音を抑圧および強調する指向性合成処理、定常および非定常の雑音を抑圧する雑音抑圧処理、補聴器装用者のオージオグラムの形状に合わせて各周波数信号毎に増幅率を変える非線形圧縮増幅処理、補聴器装着時等に発生しやすいハウリング音を抑圧するハウリング抑圧処理などがあるが、この限りではない。

また、雑音抑圧機能としては、ＳＳ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ）法やウィーナーフィルター法を適用することにより、ノイズ環境下でも聞き取りやすい信号処理を適用することが可能であることを補足しておく。なお補聴器用信号処理部２８は、良聴耳側が極めて健聴である場合は、信号処理として通過設定とすることにより入力信号と出力信号を等価とした構成とする事も考えられることを細くしておく。

Ｄ／Ａ変換部２８では、補聴器用信号処理２７のデジタル出力信号をアナログ出力信号に変換する。レシーバ３Ｌは、信号処理手段２Ｌのアナログ出力信号を、出力音を生成する。

ここで、一側性難聴および左右耳の聴力レベル差のある難聴に関して、どの様な出力が望まれているかを考える。どちらの患者も良聴耳と不良聴耳があり、不良聴耳側の聴力レベルが補聴器装用により改善できれば、不良聴耳側だけの補聴器装用だけで問題解決する場合もある。一方、不良聴耳側の聴力レベルが補聴器装用だけでは改善が難しい重度難聴の場合には、別の対策が必要である。その一つが、良聴耳側の聴覚神経を活用するＣＲＯＳ補聴器を適応する方法が考えられる。但し、上述したようにＣＲＯＳ補聴器では、ノイズ環境下において聞き取り難いという課題がある。この原因は、ノイズ環境下においては、不良聴耳側マイクロフォンで雑音を収音して、その雑音を増幅して良聴耳側で出力音を生成するからである。

一側性難聴において最も課題と考えられる事の一つに、難聴者における音声コミュニケーション能力の低下が考えられ、特にノイズ環境下での音声の聞き取りで難しいと感じている課題が存在する。この課題を解決するためには、不良聴耳側の入力信号に対して、音声検出処理を行い、音声区間と検出された時間区間のみを、不良聴耳側から良聴耳側へ送信すれば、不良聴耳側での音声を聞き取ることが可能となる。ここで、音声区間という表現は、音声検出処理において音声信号が含まれる時間区間と定義する。また、音声区間と判定されない非音声区間の場合は、これを雑音区間であると推定することが出来る。すなわち、ノイズ環境下においても、非音声区間に含まれる雑音成分は、不良聴耳側へ送信することがない。すなわち、不良聴耳側の音声のみを良聴耳側に送信することにより、ノイズ環境下における補聴器装用者にとって聞き取りやすい補聴器を提供することが可能とな
る。

ここで、図１は左右耳の聴力レベル差がある難聴者に適した構成であり、特に良聴耳側の聴力レベルが良好で、良聴耳側に補聴器装用が必要ない場合に適した構成例である。
図２は、本発明の第１の実施の形態の補聴器の送信判定部に対するフローチャートであり、ここでは右耳側の送信判定部２２Ｒの処理の流れを説明する。まず、信号ＳＲ（ｔ）を入力し（Ｓ２０１）、信号ＳＲ（ｔ）を所定時間に区切り、音声検出処理を行う。音声検出処理としては、音声検出を行う特徴量として、ＭＦＣＣ（Ｍｅｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
Ｃｅｐｓｔｒａｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ）を用いる方法や、演算量削減のために特徴量として、音声周波数帯域における信号強度を用いる方法が存在し、音声検出方法自体は、既知の方法を適用する（Ｓ２０２）。

ここで、既知の音声検出方法として、例えば特開昭６２−１７８００の音声区間判定方法に記載のある、「入力音中の母音区間を検出し、入力音区間長に対する前記検出した母音区間長の比を求め、その比がいき値より大きいとき入力音が音声であると判定する音声検出方法」を適用することが可能である。

また、別の既知の音声検出方法として、特開平５−１７３５９２の音声／非音声判別方法および判別装置に記載のある、「入力信号から一定時間毎に、音声を特徴付ける１次の自己相関係数および２次以上の自己相関係数のうち少なくとも１つを用いて複数の音声の特徴量を抽出し、音声か非音声であるかを判別する音声／非音声判定方法」を適用することが可能である。すなわち音声検出では、所定の時間間隔の信号に対して、処理対象区間が、音声区間であるか、非音声区間であるか、もしくは音声か非音声かが明確でない不定区間であるかを検出する。

この検出処理により、入力信号ＳＲ（ｔ）が音声区間と判定された場合、その区間の信号を抽出し、これを新たに信号ＳＲ１（ｔ）とする。信号ＳＲ１（ｔ）は左側補聴器に送る目的で、送信部２３Ｒに出力する（Ｓ２０５）。一方、音声検出処理により、音声区間ではないと判定されれば、送信部２３Ｒへの出力は行わない。以上で、送信判定部における処理が終わり、所定時間間隔が経過すれば、図２の処理の流れを再度実施する。

ここで、送信判定を行うために、音声検出処理を行う方法以外に、雑音検出処理を行うことを適用することも可能である。図２において、Ｓ２１０の部分に、雑音検出処理（Ｓ２１２）と雑音区間判定（Ｓ２１３）を行うことにより、これが適用可能である。これを適用する理由は、雑音検出処理を行い、雑音検出区間以外を送信することにより、音声以外の所望信号、例えば音楽なども送信判定により送信することが可能となる。雑音検出方法としては、既知の方法を適用する。なお、雑音検出処理としては既知の方法を用いる。既知の雑音検出処理として、例えば特開平８−４４３８５の雑音区間検出装置に記載のある、「所定時間パワー値を時系列的に記憶し、前記所定時間パワー値から雑音区間を判定するための閾値を算出する算出手段と、該閾値を越えない所定時間パワー値を有する入力信号を雑音区間と判定する方法」を適用することが可能である。

なお、図１ではデジタル補聴器を一例として説明したが、入力信号をアナログ信号として扱うアナログ補聴器であっても適用可能であることを補足しておく。また、右耳側から左耳側への通信路、および左耳側から右耳側への通信路は、無線通信路であっても有線通信路であっても良く、また通信路における誤り検出処理、および誤り訂正処理、および再送処理などの通信路符号化を適用することにより、通信路の信頼性を高めることを出来ることを補足しておく。

なお、図1では送信判定部２２Ｒは、右耳側信号処理手段２Ｒに含まれると説明したが
、別構成として、送信判定部２２Ｒを右耳側信号処理手段２Ｌから取り除いて、その代替として左耳側信号処理手段２Ｌにおいて、受信部２４Ｌと信号平滑化部２５の間に配置する構成も考えられることを補足しておく。すなわち、送信部２３Ｒと受信部２４Ｌとの通信路が無線通信の場合は、消費電力削減の為に図１の構成が望ましいが、通信路が有線通信の場合は、この構成に限定するものではない。

さらに、指向性合成機能を持つ補聴器は、片耳側の補聴器におけるマイクロフォンが少なくとも２個以上の補聴器が存在するが、この場合は、マイクロフォン１Ｒ、Ａ／Ｄ変換部２１、送信判定部２２Ｒ、送信部２３Ｒ、受信部２４Ｌ、信号平滑化部２５が、全て２つづつある構成とすることにより、適用可能であることを補足しておく。

図３は、本発明の第１の実施の形態の補聴器の送信判定部に対するフローチャートであり、ここでは右耳側の送信判定部２２Ｒの処理の流れを説明する。図３は図２と同じ構成要素に関する説明であるが、図２では音声信号の有無だけで判定していた処理の流れてあったが、図３では補聴器装用者の聴力レベルと音声信号の有無の両方を参照して判定している所が異なる。図３において図２と同じ構成要素の部分、たとえば処理（Ｓ２０１）は説明を省略する。

まずは補聴器装用者の聴力レベルを測定し、マイクを装着した不良聴耳側の聴力レベルを読み込む（Ｓ３０３）。ここではオージオグラムで測定した最小可聴値を例として説明するが、平均聴力レベルやＭＣＬ（Ｍｏｓｔ Ｃｏｍｆｏｒｔａｂｌｅ Ｌｅｖｅｌ）で代用する方法も存在し、この限りではない。そして信号ＳＲ（ｔ）に対して音声処理を行い（Ｓ３０５）、前記音声検出処理結果により、音声検出区間と判定された区間に対して、信号強度を算出する。この信号強度と最小可聴値と比較して、信号強度が最小可聴値より小さい場合に送信区間とする（Ｓ３０５）。この処理は、不良聴耳側で聴くことが不可能な音声信号だけを検出して良聴耳側へ送信し、不良聴耳側で聴くことが可能な音声は送信しないことにより、良聴耳側へ必要最小限にすることが可能となり、補聴器装用者の快適性が向上する。

なお、聴力レベルとしてオージオグラムで測定する周波数帯域毎の最小可聴値を適用することが可能である。この場合、入力信号に対して周波数分析処理、例えばＦＦＴやサブバンド符号化等、をすることにより、周波数帯域毎の信号強度と最小可聴値を比較することが考えられる。こうすることで、聴力レベルの周波数特性が急峻に変化している難聴者に対しても柔軟に対応することが可能であることを補足しておく。

この場合の送信判定部の判定方法として、周波数帯域毎の信号強度と最小可聴値を比較する際、信号強度のうち少なくとも１つの周波数帯域において、最小可聴値より小さい区間である場合とすることで、対応することが可能である。

本発明の第２の実施の形態の補聴器の構成図を図４に示す。図４も図１と同様に一側性難聴および左右耳の聴力レベル差がある難聴に適しており、図４は特に良聴耳側と不良聴耳側の両方の聴力レベルが低下しており、良聴耳側と不良聴耳側の両方に補聴器装用する事がが望ましい場合に適した構成例である。

まず図４と図1の違いを説明する。図１の構成図では一側性難聴で良聴耳側が補聴装用の必要性がない場合であるが、良聴耳側も補聴器装用が必要な場合、左右両方の耳にマイクロフォンを装着して、右耳側入力信号と左耳側入力信号を合成した信号を生成し、良聴耳側に対して出力音を再生する方法がある。そこで図４では右耳側と左耳側の両方にマイクを備えた構成としている。ここで、図１と同じ部分の説明は省略することを補足する。

まず各構成要素の処理の流れを説明する。まず、マイクロフォン１Ｒが入力音を電気信号に変換する。次に、右耳側の信号処理手段２Ｒが入力信号に対して送信可否判定を行い、これを判定結果に基づいて左耳側の信号処理手段２Ｌに送信する。一方、左耳側ではマイクロフォン１Ｌの入力音を電気信号に変換して、左耳側信号処理手段２Ｌに送信する。左耳側の信号手段２Ｒは受信した右耳側信号と左耳側信号を合成した合成信号を生成し、これに対して音響信号処理を加えて出力信号を生成する。そして、レシーバ３Ｒは電気的な出力信号を出力音に変換し、補聴器装用者に音として伝える。

右耳側の送信判定部２２Ｒの処理の流れは図２、図３と同じなので説明を省略する。図１と図４の構成要素の違いとして、図４には信号合成部２６があるところであり、信号合成部２６Ｌの処理の流れを図５を用いて説明する。

図５は、本発明第２の実施の形態の補聴器の信号合成部に対するフローチャートであり、ここでは左耳側の信号合成部２６Ｌの処理の流れを説明する。まず、左耳側マイクロフォンから収音した信号ＳＬ（ｔ）を入力する（Ｓ５０１）。さらに、右耳側マイクロフォンから収音した信号ＳＲ１（ｔ）を入力する。次に、ＳＬ（ｔ）とＳＲ１（ｔ）を合成させるために、ＳＬ（ｔ）に対して時間遅延を設ける（Ｓ５０３）。時間遅延を設ける理由は、右耳側からの信号ＳＲ１（ｔ）は送受信処理により、実時間と比して時間遅延が発生しているため、右耳側と左耳側の信号の時間(もしくは位相)を整合させるためである。遅延時間は、送受信処理にかかる時間、すなわち通信路符号化処理および復号化処理、通信処理を行うフレーム長（時間長）などで、一意に決定することができる。

次に、右耳側信号ＳＲ１（ｔ）に対して信号増幅および圧縮処理を行い（Ｓ５０４）、左耳側信号ＳＬ（ｔ）に対して信号増幅および圧縮処理を行う（Ｓ５０５）。ここで信号増幅および圧縮処理を行う理由は、左右耳の聴力レベル差により、信号合成比率を変更することが目的である。一例として、０≦ｋ≦１として、左耳側の増幅率をｋとすると、右耳側の増幅率を１−ｋと設定することにより、合成比率を変えることができる。なお、信号増幅および圧縮処理は周波数帯域ごとに行うことも可能であることを補足しておく。
このとき、患者の聴力レベルを事前に測定しておいて、信号増幅および圧縮処理の増幅率を患者の左右耳の聴力レベル差を元にして決定することも可能である。また、患者の周波数帯域毎の最小可聴値があれば、この周波数帯域毎の最小可聴値の左右差を元にして決定することも可能である。

次に、右耳側の信号ＳＲ１（ｔ）と左耳側の信号ＳＬ（ｔ）を合成して、ＳＬ２（ｔ）を生成する（Ｓ５０６）。この信号ＳＬ２（ｔ）を補聴器用信号処理部へ出力しする（Ｓ５０９）。これで、信号処理部２６Ｌの処理を終了し、所定時間区間に対して、上述の処理を繰り返す。

なお、上述の説明では良聴耳側にのみレシーバを置く構成を例にとって説明を行ったが、図４ではさらに左右の両方ともに補聴装用が適した一側性難聴者への適用を考えて、左耳側だけでなく右耳側レシーバの構成要素も記載しており、患者の聴力レベルに応じて柔軟に対応できる構成要素としている点を補足しておく。

本発明の第３の実施の形態の補聴器の構成図を図６に示す。まず図1と図６の違いを説明する。図１では不良聴耳側から良聴耳側から信号を送信判定するために、音声区間か否かという条件を基に判定していたが、図６は音源方向を推定して、前記音源方向が不良聴耳側か否かという条件を基に判定を行う。図６では、不良聴耳側が右耳側、良聴耳側が左耳側である場合に本発明を適応したを一例として説明するが、良聴耳側と不良聴耳側が反対の場合も当然考えられることを補足しておく。

次に図６用いて処理の流れを説明するが、図１と同じ構成要素は説明を省略する。右耳側マイクロフォン１Ｒ、および左耳側マイクロフォン１Ｌで入力音から入力信号に変換して、Ａ／Ｄ変換部２１でデジタルの入力信号を生成する。このとき、図１では送信判定部２２Ｒという構成要素が存在していたが、図６では全ての入力信号ＳＲ（ｔ）を送信するため、送信判定部２２Ｒが存在しない点が異なる。ここで全ての入力信号ＳＲ（ｔ）を送信する理由は、音源方向を推定するためには、全時間軸における音源方向を推定するためである。なお、目的音を音声信号のみとした場合、図１と同様に送信判定部２２Ｒを付与することで、通信データ量を削減することが可能であることを補足しておく。送信部２３Ｒと受信部２４Ｌの処理の流れは図１と同様の為、説明を省略するが、受信部２４Ｌの出力である右耳側の入力信号ＳＲ３（ｔ）と表現する。なお、ＳＲ３（ｔ）はＳＲ（ｔ）を通信処理の為、時間遅延した信号のために表現を変えていることを補足しておく。

次に音源方向推定部３０Ｌにおいて右耳側からの入力信号ＳＲ３（ｔ）と左耳側からの入力信号ＳＬ（ｔ）を用いて、目的音の音源方向推定を行い、推定した音源方向θを出力する。次に、信号合成部３１Ｌでは、左右耳の入力信号であるＳＲ３（ｔ）とＳＬ（ｔ）を音源方向θを基に合成して、信号ＳＬ４（ｔ）を生成する。ここで図４においても信号合成部２６Ｌが存在していたが、ここでの違いは入力信号として音源方向θがある事を補足しておく。

次に図６における音源方向推定部３０Ｌの処理の流れを、図７を用いて説明する。まずは、右耳側の信号ＳＲ３（ｔ）を入力し（Ｓ７０１）、左耳側の信号ＳＬ（ｔ）を入力する（Ｓ２０１）。次に、右耳側から左耳側への通信処理により発生した時間遅延を補正するために、信号ＳＬ（ｔ）に対して遅延処理を行う（Ｓ５０３）。そして、右耳側信号および左耳側信号の両方に対して、音声検出処理を行う（Ｓ２０２）。なお、音声検出処理は前述の説明と同様の為、説明を割愛する。次に、右耳側信号および左耳側信号の両方に対して、音声区間に対しては、音声区間フラグを付与する（Ｓ７０４）。次に、右耳側信号ＳＲ３（ｔ）および左耳側信号ＳＬ（ｔ）の両方に対して、音声区間か否かを判定する。そして判定の結果、少なくともどちらか一方に音声区間フラグが付与されていれば、ステップ（Ｓ７０６）へ遷移し、両方の信号に音声区間フラグが付与されていなければ、雑音区間とみなして、ステップ（Ｓ７０６）へ遷移する（Ｓ７０５）。但し、ここでは両方の信号に対する音声区間フラグのＯＲ条件により、音源方向推定処理への遷移した例で説明したが、音声検出方法の違いや、利用シーンの違いにより、両方の信号に対する音声区間フラグのＡＮＤ条件により、音源方向推定処理への遷移を行う構成も考えられることを補足しておく。

いずれか一方の信号に音声区間フラグが付与されていると判定された場合、信号に含まれる音声信号に対して、音源方向を推定し、音源方向θを出力する（Ｓ５０６）。

なお音源方向推定処理としては、例えば、特開２００４−３２５２８４ に記載の「（１） 複数の音源から発生される音響信号を、左右両受音部から入力する手段、（２） 左右両入力信号を、周波数帯域ごとに分割する手段、（ ３ ） 左右両入力信号のクロススペクトルから周波数帯域ごとのＩＰＤ、パワースペクトルのレベル差からＩＬＤ を求める手段、（ ４ ）全周波数帯域で、Ｉ Ｐ Ｄ 及び／ またはＩ Ｌ Ｄ と、データベースのそれとを比較することにより各周波数帯域毎に音源方向の候補を推定する手段、（ ５ ） 上記の各周波数帯域毎に得られた音源方向のうち出現頻度が高い方向を、音源方向と推定する手段、（ ６ ） 上記より推定された音源方向情報をもとに、特定音源方向の周波数帯域を主として抽出することにより音源を分離する手段、とからなる音源分離システム」などを用いれば、実現できる。

次に、音声区間フラグがあった場合は、音源方向推定処理で算出された音源方向θを信
号合成部３１Ｌへ出力し（Ｓ７０７）、音声フラグがなかった場合は、音声無の情報を信号合成部３１Ｌへ出力する（Ｓ７０９）。これで音源方向推定部３０Ｌの処理を終了する。

次に図６における信号合成部３１Ｌの処理の流れを図８を用いて説明する。まずは、左耳側の信号ＳＬ（ｔ）を入力し（Ｓ５０１）、右耳側の信号ＳＲ３（ｔ）を入力する。そして左耳側信号に対しては、通信処理に対する信号遅延を加算する（Ｓ５０２）。ここで、音源方向推定部３０Ｌで信号遅延した信号を取り出すことにより、ここでの信号遅延処理を省略できる可能性があることを補足しておく。

そして音源情報として音声区間フラグの有無と音源方向θとを入力する（Ｓ８０１）。そして増幅率算出処理として音声区間でない場合は増幅率を０に設定し、音声区間である場合は音源方向θから増幅率を決定する（Ｓ８０２）。増幅率の算出方法としては、音源方向θが良聴耳側の場合は増幅率を０に設定し、音源方向θが不良聴耳側の場合、音源方向θにより増幅率を算出する。音源方向θから増幅率の算出方法はいろいろな考え方がある。一例としては、頭部を頭上から見たときに、顔正面方向をθ＝０として不良聴耳側へ向けた角度を０度とすると、増幅率＝α｜ｓｉｎ（θ）｜とする方法がある。これにより、音源が不良聴耳側の真横方向の場合に増幅率を最大とすることが出来る。ここでαは増幅率を調整する係数である。

そして音声区間有無および音源方向θにより増幅された右耳側の信号と、左耳側の信号を合成する（Ｓ５０６）。補聴器用信号処理部の処理内容は上述の図５と同じなので、説明を省略する。これで、信号合成部の処理を終了する。

上記の説明では、補聴器用信号処理部と、信号合成部や音源方向推定部とを別個の構成要素として説明したが、補聴器用信号処理部は、信号合成部や音源方向推定部を含んでいても良い。

なお、左右耳の聴力レベル差がある場合は、図５で説明したとおり、左右耳の聴力レベル差により右耳側と左耳側の信号増幅率の比率を変化させる事も組み合わせる事が可能であることを補足しておく。こうすることで、聴力レベルにあった補聴器を提供することができる。

本発明の第４の実施の形態の補聴器の構成図を図９に示す。図９も図６と同様に一側性難聴および左右耳の聴力レベル差がある難聴に適しており、図９は特に良聴耳側と不良聴耳側の両方の聴力レベルが低下しており、良聴耳側と不良聴耳側の両方に補聴器装用する事がが望ましい場合に適した構成例である。

まず図９と図６の違いを説明する。図１の構成図では一側性難聴で良聴耳側が補聴装用の必要性がない場合であるが、良聴耳側も補聴器装用が必要な場合、左右両方にマイクロフォンを装着して、右耳側入力信号と左耳側入力信号を合成した信号を生成し、良聴耳側に対して出力音を再生する方法がある。そこで図９では右耳側と左耳側の両方にマイクを備えた構成としている。ここで、図６と同じ部分の説明は省略することを補足する。

なお、図９では、音源方向推定部および信号合成部を右耳側と左耳側に別々に設ける構成としたが、この部分を補聴器を遠隔操作する装置、例えばリモートコントロール装置で一括して信号処理を行う構成とすることも可能である事を補足しておく。

本発明の第５の実施の形態の補聴器の構成図を図１０に示す。図１０を説明する前に、各構成要素を説明するために図１１を説明する。図１１の構成要素は、図４と同じ構成要
素である。図４の構成要素を６つの部分に分けて、グルーピングを行っている。図１１における６つの部分とは、右耳側収音部４Ｒ、左耳側収音部４Ｌ、右耳側出力音部５Ｒ、左耳側出力音部５Ｌ、右耳側から左耳側への通信部６、左耳側から右耳側への通信部７、である。

本発明の第５の実施の形態の補聴器における目的は、構成要素は同じにして一側性難聴に対して最適な構成を、機器構成を変更させるのではなく、電源制御により構成要素の動作／非動作を制御することにより、患者の聴力レベルの経年変化に対応する事が可能となり、最適な構成要素を実現することが可能である。また、患者にとって不要な構成要素を非動作設定とすることにより、消費電力を削減する手段として有効である。

次に処理の流れを図１０を用いて説明する。図１０における構成設定部４０は、上述の６つの部分の動作／非動作を設定しておき、補聴器の初期化動作時には、この設定を補聴器に読み込む。ここで、構成設定部４０は補聴器フィッティングソフトの一部に含まれる実施形態も考えられるし、補聴器の遠隔操作装置のソフトの一部に含まれる実施形態も考えられることを補足しておく。

次に、電源制御部４１では、構成設定部４０での各部分の動作／非動作設定を読み込み、上述の６つの部分に対する動作／非動作を制御する目的で、電源制御を行う。なお、ここでは消費電力低減のために電源制御を行う例で説明したが、信号処理部なら非動作の代用として通過設定とすることも考えれることを補足しておく。

図１２は、構成設定部４０の各部分に対する動作／非動作設定一例を説明する。図１２では、対象部分として６つの部分に対する設定を表形式で行方向に分けて記載しており、右から順に、右耳側収音部４Ｒ、右耳側から左耳側への通信部６、左耳側出力音部５Ｌ、左耳側収音部４Ｌ、左耳側から右耳側への通信部７、右耳側出力音部５Ｒ、の順番で記載している。一方、図１２では、構成設定として６種類の設定を表形式で列方向に分けて記載しており、上から順に、構成設定Ａ−１、構成設定Ａ−２、構成設定Ｂ−１、構成設定Ｂ−２、構成設定Ｃ、構成設定Ｄである。なお、表の項目における“○”印は構成設定部４０における動作設定を、表の項目における“×”印は構成設定部４０における非動作設定を表現している。

図１２において、一側性難聴で考えると、右耳が不良聴耳側で左耳が良聴耳側でかつ良聴耳側の聴力レベルが比較的良好であれば、構成設定Ａ−１が望ましい。この理由は、不良聴耳側の聞き取り難い音を良聴耳側へ送信することにより、本発明の第１の実施の形態の補聴器を適用できるからである。なお、右耳が良聴耳側で左耳が不良聴耳側でかつ良聴耳側の聴力レベルが比較的良好であれば、構成設定Ａ−２が望ましい。

次に、左右耳の聴力レベル差がある難聴患者を考えると、右耳が不良聴耳側で左耳が良聴耳側でかつ良聴耳側の聴力レベルとして補聴器装用が望ましいのであれば、構成設定Ｂ−１が望ましい。この理湯は、不良聴耳側の聞き取り難い音を良聴耳側へ送信するだけでなく、良聴耳側のマイクロフォンの入力音も活用することにより、本発明の第２の実施の形態の補聴器を適用できるからである。

さらに、図１２において構成設定Ｃは、補聴器を両耳装用するが、両耳に装着した補聴器での両耳連携機能を使用しない場合に有用である。さらに、構成設定Ｃは、補聴器を両耳装用して、かつ両耳連携機能を使用する場合に有用な設定である。

なお、図１１では図４に対する各構成要素のグルーピングで説明を行ったが、本発明の第４の実施の形態である図９の各構成要素に対しても、各構成要素を上述の６つの部分に
グルーピングし、前記６つ部分に対して構成設定部４０および電源制御部４１により、同様に動作／非動作設定を制御する事が可能である事を補足しておく。

以上のように、本発明にかかる補聴器は、不良聴耳側の入力信号に対して所定条件により送信判定を行った信号を良聴耳側に送信し、受信した信号を良聴耳側で出力音として再生する構成により、一側性難聴もしくは左右耳に聴力レベル差がある難聴患者に対して、不良聴耳側と良聴耳側との音の聞こえを改善しつつ、さらにノイズ環境下においても患者に聞き取りやすい効果を有する補聴器等として有用である。

本発明の第１の実施の形態における補聴器の構成図 本発明の第１の実施の形態における補聴器の送信判定部におけるフローチャート 本発明の第１の実施の形態における補聴器の聴力レベルに基づいた送信判定部におけるフローチャート 本発明の第２の実施の形態における補聴器の信号合成を行う構成図 本発明の第２の実施の形態における補聴器の信号合成部におけるフローチャート 本発明の第３の実施の形態における補聴器の構成図 本発明の第３の実施の形態における補聴器の音源方向推定部におけるフローチャート 本発明の第３の実施の形態における補聴器の信号合成部におけるフローチャート 本発明の第４の実施の形態における補聴器の構成図 本発明の第５の実施の形態における補聴器の構成図 本発明の第５の実施の形態における補聴器の構成要素の説明図 本発明の第５の実施の形態における補聴器の構成設定部における設定一例を説明する図

符号の説明

１ マイク
２ 信号処理手段
３ レシーバ
４Ｒ 右耳側収音部
４Ｌ 左耳側収音部
５Ｒ 右耳側出力音部
５Ｌ 左耳側出力音部
６ 右耳側から左耳側への通信部
７ 左耳側から右耳側への通信部
２１ Ａ／Ｄ変換部
２２ 送信判定部
２３ 送信部
２４ 受信部
２５ 信号平滑化部
２６ 信号合成部
２７ 補聴器用信号処理部
２８ Ｄ／Ａ変換部
３０ 音源方向推定部
３１ 信号合成部
４０ 構成設定部
４１ 電源制御部

Claims (10)

1. 左右の耳にそれぞれ装着される、第１の補聴器と第２の補聴器とを有する補聴器であって、
   前記第１の補聴器は、補聴器装着者の右耳と左耳とのうち聴力レベルが低い不良聴耳に装着されるものであり、
   前記第１の補聴器は、
   第１の入力信号を生成する第１のマイクと、
   前記第１の入力信号が音声区間を含む信号であるかを判断する送信判定部と、
   前記送信判定部が、前記第１の入力信号が音声区間を含む信号であると判断した場合に前記第１の入力信号を送信する送信部と、を有し、
   前記第２の補聴器は、
   前記送信部から送信された前記第１の入力信号を受信する受信部と、
   前記受信部において受信した前記第１の入力信号に補聴処理を施して補聴器用信号を生成する補聴器用信号処理部と、
   前記補聴器用信号処理部が生成した前記補聴器用信号に基づいて出力音を再生するレシーバと、を有する、
   補聴器。
2. 前記送信判定部は、前記第１の入力信号の信号強度が前記補聴器装着者の不良聴耳側における聴力レベルで聞き取れる信号強度より小さいと判断した場合に、前記第１の入力信号を前記受信部に送信する、請求項１記載の補聴器。
3. 前記送信判定部は、前記第１の入力信号の信号強度が、前記補聴器装着者の不良聴耳側における周波数帯域毎の最小可聴値よりも小さいと判断した場合に、前記第１の入力信号を前記受信部に送信する、請求項１記載の補聴器。
4. 前記第２の補聴器は、前記受信部が受信した前記第１の入力信号に対して平滑化処理を行う信号平滑化部を有し、
   前記信号平滑化部は、前記第１の入力信号が無音から有音に変わるタイミング、および有音から無音に変わるタイミングで、前記第１の入力信号に平滑化処理を行い、平滑化処理を行った前記第１の入力信号を前記補聴器用信号処理部に送信する、請求項１に記載の補聴器。
5. 前記第２の補聴器は、第２の入力信号を生成する第２のマイクを有し、
   前記補聴器用信号処理部は、前記第１の入力信号と前記第２の入力信号とを所定の合成比率で合成して生成された第３の入力信号に基づいて、前記出力信号を生成する、請求項１記載の補聴器。
6. 前記第２の入力信号は、予め所定の時間遅延が加えられている、請求項５記載の補聴器。
7. 前記所定の合成比率は、補聴器装着者の右耳と左耳との聴力レベル差に基づいて決定される、請求項５記載の補聴器。
8. 前記第２の補聴器は、第２の入力信号を生成する第２のマイクを有し、
   前記補聴器用信号処理部は、前記第１の入力信号および前記第２の入力信号から推定される音源方向と前記不良聴耳の方向との関係に基づいて、前記第１の入力信号と前記第２の入力信号とから第３の入力信号を生成し、前記第３の入力信号に基づいて前記出力信号を生成する、請求項１記載の補聴器。
9. 前記補聴器用信号処理部は、前記音源方向と前記不良聴耳の方向との関係に基づいて決定される比率で、前記第１の入力信号と前記第２の入力信号とを合成して、前記第３の入力信号を生成する、請求項８記載の補聴器。
10. 前記第１のマイク、前記第２のマイク、前記レシーバのうち少なくとも一つが非動作になるように設定可能である、請求項５から９のいずれかに記載の補聴器。

Images