JP5415633B2 - 神経聴覚補助装置において電極刺激信号を発生させるための方法および装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本件は、２０１０年３月４日出願の米国仮出願第６１／３１０，４２５号の利益を主張する。上記出願の全文の内容をここに引用により援用する。

発明の背景
本発明の実施例は、神経聴覚補助装置において電極刺激信号を発生させるための方法および装置に関連する。本発明の実施例において、複数の利用可能な電極からの特定の電極の選択が部分的にランダムになる。

本発明の分野は、２以上の活性電極を介して非同時の刺激を伝達するよう構成される人工内耳または脳幹インプラント等の聴覚補助装置に関連する。

世界における聴覚障害者の人口は、全人口のおよそ０．１％にあたると推定される。聴覚障害には様々な原因があり、たとえば感染性、外傷性、毒性、加齢による、職業上および遺伝的傷害などがそれである。多くの場合、内耳、すなわち蝸牛の構造の損傷がある。

しかしながら、今日、周囲の聴覚系をバイパスして、直接聴覚神経線維に刺激を与える方法が存在する。この方法は、現在まで５０年を超える年月わたって集中的研究の対象となってきた人工内耳（ＣＩ）により、かつまたより最近では、脳幹インプラント（ＢＩ）により可能になったものである。人工内耳は、これまで最も成功した神経補綴ではあるが、これらの装置によっても修復できる聴覚は、一部に過ぎない。移植後２年目の終わりまでには、患者は、静寂な条件下で（読唇術を用いず）平均的に８０％の音知覚を行う（非特許文献１を参照）が、人工内耳装用者の多くは、音楽を楽しむことも、複雑な音声の中でそれぞれを聞き分けることもできないままである。その上、雑音の多い環境での音知覚は、多くの人工内耳装用者にとって依然として難題である。

今日、現代のＣＩシステムでさえ、人の聴覚システムの複雑な機能性を模倣するために、依然として非常に「単純な」フィルタバンク（１９６０年代中ごろまでさかのぼる高速フーリエ変換（ＦＥＴ）等）に基づく音声処理方法を採用する。一方で、この２０年間の間に、基底膜（ＢＭ、内耳フィルタリングの器官）およびＢＭを超える強い非線形特性を有する聴覚構造の生物学的な動機づけによるモデルがいくつも開発された。

発明者による最近の研究は、実用的ＣＩ／ＢＩシステムおよび理論的耳モデルの統合を図り、聴覚修復の質の向上を実現する時期が来たことを示唆する。

特許文献１は、オーディオ信号に基づく人工内耳のための制御信号を発生させる方法を開示する。聴覚モデルの複数の内耳細胞における経時的活動パターンを計算する。活動パターン範囲内の活動イベントを、活動パターンにおける特徴パターンの認識に基づいてフィルタリングし、それによりクリアになった情報を取得する。クリアになった情報をさらに人工内耳用制御信号として使用するかまたは、人工内耳用制御信号をクリアになった情報から発生させる。特許文献１における考えは、活動パターンにおいて、時間とともに聴覚モデルの複数の内耳細胞に多くの活動インパルスが存在し、これらは患者の聴覚には関係がないという知見に基づく。したがって、神経活動パターンにおいて特徴的なパターンを認識することができ、かつ特徴的パターンの認識に基づいて、活動イベントのいくつかは、フィルタ処理されて排除される。というのも、それらは、患者の知覚にとっては、二次的な重要性しかないものだからである。特徴パターンの認識の例としては、ハフ系パターン分類がある。

米国特許出願公開２００９／００３０４８６Ａ１号

ルージャ他による「人工内耳使用の聴覚障害患者がより多感覚統合にすぐれていることの証拠」と題する記事、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔ．Ａｃａｄ．ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（ＰＭＡＳ）、第１０４巻（１７）、第７２９５頁から７３００頁、２００７年およびＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｃｏｕｓｔ． Ｓｏｃ． Ａｍ．第１１１巻（５）、Ｐｔ．1、２００２年５月に公表（the article "Evidence that cochlear-implanted deaf patients are better multisensory integrators" by Rouger et al., published in Proc. Nat. Acad. of Sciences (PMAS), vol. 104 (17), pp. 7295-7300, 2007 and in Journal of Acoust. Soc. Am., vol. 111 (5), Pt. 1, May 2002）

実施例によれば、オーディオ信号に基づいて、神経聴覚補助装置のための制御信号を発生させる方法は、複数の周波数ビン信号を受ける動作と、複数の周波数ビン信号のうち１以上の周波数ビン信号に選択確率値を割り当てる動作と、１以上の周波数ビン信号に割り当てられる選択確率値を考慮に入れるランダムなプロセスにより複数の周波数ビン信号のうち１つの周波数ビン信号を選択する動作と、選択された周波数ビン信号の周波数に対応する神経聴覚補助装置の電極に付与するための電極刺激信号を発生させる動作とを含む。

他の実施例によれば、聴覚刺激信号処理装置は、複数の周波数ビン信号を受信するよう構成される複数の信号入力と、複数の周波数ビン信号のうちの１以上の周波数ビン信号に選択確率値を割り当てるよう構成された選択確率値割当部と、複数の周波数ビン信号から１つの周波数ビン信号を、１以上の周波数ビン信号に割り当てられた選択確率値を考慮するランダムなプロセスにより選択するよう構成されるランダム選択部と、聴覚神経補助装置の電極に付与するための電極刺激信号を発生させるよう構成される電極刺激信号発生部とを含み、電極が、選択された周波数ビン信号の周波数に対応する。

他の実施例は、コンピュータで実行されると、上記の神経聴覚補助装置用の制御信号を発生させる方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムを有し得る。

本発明の実施例によれば、受信した複数の周波数ビン信号に対して振幅イコライゼーションを行う。したがって、聴覚刺激処理装置は、受信した複数の周波数ビン信号に対して振幅イコライゼーションを実行するよう構成される振幅イコライザをさらに含み得る。

本発明の実施例は、電極刺激信号またはこれに対する制御信号におけるある程度のランダムさが、電極刺激信号の生物適合性を増大するという認識に基づく。考えられる説明は、神経聴覚補助装置が、聴覚のうち、自然な現在ではなくなった部分からの神経刺激を受けることに慣れた、または遺伝的に予め定められた装用者の聴覚の残された健康な部分とインタフェースするというものである。

開示された教示の実施例において、複数の周波数ビン信号を基底膜および内有毛細胞の１以上の刺激に基づくフィルタバンクから受信し得る。

ここに開示される教示の実施例において、複数の選択確率値をそれぞれ複数の周波数ビン信号に割り当てることができる。典型的に、２以上の周波数ビン信号の２以上の確率選択値が非ゼロであり、すなわち、これらの２以上の選択確率値は、２以上の周波数ビン信号の間でランダムな選択が行われるように無視することができない値を有する。

開示される教示の実施例において、他の周波数ビン信号に対して高い大きさを有する周波数ビン信号に、比較的より低い大きさを有する周波数ビン信号に割り当てられる選択確率値に比べて高い値の選択確率値を割り当てることができる。聴覚刺激信号処理装置の選択確率割当部は、複数の周波数ビン信号の他のものに対して高い大きさを有する周波数ビン信号に高い値の選択確率値を割り当てるようにさらに構成されてもよい。

開示される教示の実施例において、方法は、前の刺激サイクルで、神経聴覚補助装置の電極が刺激のために選択されたかどうかを決定するステップと、前の刺激サイクルで、刺激された決定された電極に対応する対応の周波数ビン信号を減衰するステップとをさらに含み得る。

聴覚刺激信号処理装置の場合、この機能性は振幅イコライザにより付与される。すなわち、振幅イコライザが、いくつか複数の前の刺激サイクルのうち１以上の前の刺激サイクルの間に刺激のために神経聴覚補助装置の１つの電極が選択されたことがあるか否かを決定し、かつ、いくつか複数の最近の刺激サイクルのうち前回の刺激サイクルの間に刺激された決定された電極に対応する対応の周波数ビン信号を減衰するよう構成され得る。振幅イコライザの代わりに、その機能性または等価な機能性を、聴覚刺激信号処理装置の他の構成要素により提供され得る。

ここに開示する教示の実施例において、方法は、複数の周波数ビン信号に選択確率値を割り当てる前に、さらなる動作を含み得る。これらの動作のうちの１つが、複数の周波数ビン信号の振幅の、振幅のラウドネスマップ表現に対するマッピングであり、このマッピングは患者に特異的な条件に基づく。聴覚刺激信号処理装置は、信号入力に接続され、かつ、複数の周波数ビン信号の少なくとも１つの振幅を、振幅のラウドネスをマッピングした表現へマッピングするラウドネスマッピング機能をさらに含み、このマッピングは、患者に特異的な条件に基づく。

開示される教示の実施例において、方法は、電極刺激信号を発生させるために使用される刺激信号発生パラメータを（ランダムに）変更する動作をさらに含み得る。これは、電極刺激信号発生に対してある程度のランダムさを加えるという他の特徴にも関連する。

開示される教示の実施例において、パラメータ修正部は、刺激信号発生パラメータの変更がランダムなプロセスに基づくように、ランドマイザを含んでもよい。

開示される教示の実施例において、刺激信号発生パラメータは、電極刺激信号の波形に影響を与え得る。特に、電極刺激信号を創出するテンプレートは、同テンプレートが２つの非ゼロのセクションの間で実質的にゼロ値である時間ギャップを含み得る。ランダムな変更の対象である刺激信号発生パラメータは、２つの非ゼロセクションの間の時間ギャップの持続時間でも良い。

以下の明細書において、神経聴覚補助装置は、人工内耳として説明する。しかしながら、当業者には、他のタイプの神経聴覚補助装置で、発明の方法を採用することが可能であることが明らかである。

本明細書に開示する教示の実施例について、添付の図面を参照して詳説する。
神経聴覚補助装置の全体を示すブロック図である。 神経聴覚補助装置内におけるいくつかの信号の経時的周波数表現を示す図である。 神経聴覚補助装置の構成要素の模式ブロック図である。 ここに開示される教示による方法の模式フローチャートである。 ここに開示される教示による方法の模式フローチャートである。 基底膜の特徴を、音の大きさの関数として示すグラフである。 ここに開示する教示による方法の模式フローチャートである。 ここに開示する教示の特徴による刺激信号の確率的発生の特徴を示す２つの時間図である。 ここに開示する教示の特徴による確率的電極選択を示す３つの例示的確率密度分布を示す。 ここに開示する教示による特徴の模式フローチャートである。 ここに開示する教示の特徴による神経聴覚補助装置の構成要素を示す模式ブロック図である。

発明の詳細な説明

図１は、神経聴覚補助装置１００の模式ブロック図であって、その主要な構成要素のいくつかを示す。一般に、神経聴覚補助装置１００は、音声信号を受け、この音声信号を処理して、電気刺激信号を発生させる。この電気刺激信号が、装用者の神経組織を刺激する解剖学上の部位によって、神経聴覚補助装置１００は、人工内耳（ＣＩ）、脳幹インプラント（ＢＩ）、または他の種類のインプラントを含み得る。人工内耳の場合には、装用者の蝸牛に刺激装置１１４がインプラントされる。脳幹インプラントの場合には、刺激装置１１４は、脳幹の蝸牛核の表面付近に埋め込まれる電極を有し得る。

神経聴覚補助装置１００は、典型的に、オーディオ信号インタフェース１０２でオーディオ信号を受け、このインタフェースがオーディオ信号に対応する音声データを発生させる。オーディオ信号インタフェース１０２には、マイクロホン、増幅器およびアナログ―デジタル変換器を含み得る。音声データは、基底膜（ＢＭ）のシミュレーションモデルおよび／または内有毛細胞（ＩＨＣ）のシミュレーションモデルに基づくフィルタバンク１０４へ伝送される。フィルタバンク１０４は、複数の周波数域に該当する音声データの周波数成分に関して音声データを解析する。フィルタバンク１０４は、基底膜モデルのコンピュータシミュレーションに基づくものでも良いし、または高速フーリエ変換等に基づくものが考えられる。フィルタバンク１０４は、Ｍ個の出力帯を有し、その各々が複数の周波数ビン信号１０５の周波数ビン信号を含む。フィルタバンク１０４の実現例においては、周波数分解能は、０．２５バーク／帯域に設定され、その結果、全可聴域にわたって１０１個の帯域が得られる。この例では、サンプリングレートは、４４１００／秒に設定される。次に、１０１個の帯域のうちＭ個のみが維持され、これらは、対応する電極チャネルの特徴周波数に最も近い特徴周波数（ＣＦ）を有する。典型的に、電極チャネルの特徴周波数は、周波数に対して、概ね対数的に間隔をあけられており、典型的な人工内耳周波数域、すなわち概ね２５０Ｈｚから７５００Ｈｚにわたる。上記の例とは異なる別の可能な実現例では、フィルタバンク１０４は、人工内耳または脳幹インプラントの電極チャネルの特徴周波数に一致する所望する数のＭ個の帯域をそのまま提供することが可能である。したがって、周波数帯を１０１個からＭ個等に減らすために、周波数帯の選択はもはや不要であり、使用しない周波数帯を余分にフィルタ処理する必要もない。

基底膜モデルのコンピュータシミュレーション以外に、フィルタバンク１０４は、非線形特性を有する整流器のような働きをする、内有毛細胞モデルのコンピュータシミュレーションをさらに含み得る。

この実現例では、完全なフィルタバンク１０４が、各々刺激サイクル用の出力データのセット（帯域ごとに１サンプル）を提供する。合計刺激レート（ＴＳＲ）が、サンプリングレートと等しくなければ、フィルタバンクの出力を合計刺激レートまで、再サンプリングしても良い。出力データのセットが、複数の周波数ビン信号１０５を構成する。

増幅イコライザ１０６（ＡＥ）は、複数の周波数ビン信号１０５が、全周波数帯間で同じ大きさの範囲を有するように、フィルタバンクの帯域に対応する複数の周波数ビン信号１０５をイコライズするように構成される。たとえば、増幅イコライザ１０６は、各々の帯域の出力域が、[０，１]内にあるように複数の周波数ビン信号１０５を調整し得るが、ここで０．０と１．０が、それぞれ２５．０と６５．０ｄＢＳＰＬモデル知覚レベルでの所与の帯域の中心周波数を有する純粋トーン入力に対応する極値である。随意には、増幅イコライザ１０６は、前回の刺激サイクルまたはそれまでの複数の刺激サイクルの１つにおいて、刺激用に刺激装置１１４のどの電極を選択したかについての入力およびメモリを有し得る。前回の刺激サイクルで、電極Ｌが刺激用に選択されていれば、前回のサイクル（またはそれまでの複数のサイクルのうちの１つ）において刺激された電極Ｌに対応する周波数帯域の周波数ビン信号を１０．０ｄＢ等のある量だけ現在の刺激サイクルについて減衰することになる。減衰することで、繰り返しによる過剰な刺激というリスクを減らすことにより安全性が高まり、および／または始まりの知覚を支持しこれにより改善された音知覚が得られると考えられている。

イコライズされた周波数ビン信号は、刺激の大きさを表す電気単位に、サンプルの振幅をマッピングするラウドネスマッピング機能１０８へ送られる。電極ごとの刺激の大きさの上限と下限は、ＣＩの患者によって個別である。患者の限界がＣ_ｌｏｗおよびＣ_ｈｉｇｈであるとすれば、ラウドネスマッピング機能１０８は、[０，１]の入力範囲を[Ｃ_ｌｏｗ，Ｃ_ｈｉｇｈ]にマッピングすることになる。ラウドネスマッピング機能１０８が付与するラウドネスマッピングは、非線形でもよいが単調である必要がある。試験目的で実行される実施例では、ラウドネスマッピングは線形である。

特徴抽出部および選択部モジュール１１０（ＦＥＳ）は、Ｍ個の入力サンプルのうちいくつかを抽出および／または選択する。Ｍ個の入力サンプルの各々は、複数の振幅イコライズされ、かつ、ラウドネスマッピングされた周波数ビン信号のうちの１つの瞬間値に対応する。典型的に、選択された入力サンプルは、残りの入力サンプルとは区別する特徴を呈する。選択された入力サンプルは、選択された周波数ビン信号３０５のセットを構成する（図３）。選択された周波数ビン信号のセットの選択は、各々サンプル期間に一回など、非常に頻繁に変更することができる。したがって、選択された周波数信号の持続時間から見ると、選択された周波数ビン信号３０５のセットは、単一のサンプルと同じくらい短くてもよい。選択された周波数ビン信号３０５のセットの決定は、入力サンプルの大きさ等、様々な基準に基づき得る。選択されたビン信号のセットは、Ｎ個の選択された周波数ビン信号を含む。これらＮ個の選択された周波数ビン信号またはサンプルは、典型的に最大の大きさを有し、第１の選択された周波数ビン信号Ｍ（１）が、最高振幅を表し、かつ、Ｍ（Ｎ）は、ｎ番目に高い振幅のサンプル、すなわち選択された周波数ビン信号のうち最も低い大きさを有する周波数ビン信号をあらわすよう類別される。上記の実施例では、選択された周波数ビン信号のセットにおける選択された周波数ビン信号の数Ｎは、３である。典型的に、選択された周波数ビン信号のセットの決定は、特徴抽出部および選択部モジュール１１０への入力サンプルの大きさに基づくことになる。この場合、選択された周波数ビン信号のセットを、強周波数ビン信号のセットまたは主周波数ビン信号のセットと呼んでも良い。強周波数ビン信号または主周波数ビン信号は、元の音声データに含まれていて、装用者が、ある言葉を理解するかまたはある種の音を聞く等の助けとなる有用な情報を含んでいる可能性が高い信号である。なお、強周波数ビン信号のセットには、典型的にＮ個の最大の大きさを有する周波数ビン信号が含まれると考えられるが、「強周波数ビン信号」と言う表現は、必ずしも「最強の周波数ビン信号」を意味しない。

特徴抽出部および選択部モジュール１１０は、選択された周波数ビン信号のセットから１つの周波数ビン信号（または選択されたサンプルのセットから１つのサンプル）を選択する。この選択は、典型的に、選択された周波数ビン信号のセットのいずれか１つを選択できるようランダムである。このランダムな選択は、選択されたセットのうち１以上の選択された周波数ビン信号に割り当てられる１以上の選択確率値により偏らせることができる。特定の選択確率値を選択されたビン信号またはサンプルに割り当てることで、刺激装置１１４の対応する電極を後に駆動するための最終的に保持する周波数ビン信号／サンプルが、常にそうなるわけではないが、最大の大きさのサンプルが選択されたサンプルのセットにおける他のサンプルよりも選択される頻度が高くなるような態様で、制御され得る。選択確率値は、より高い大きさのサンプルを選択する確率を表すパラメータＳの関数として選択することができる。Ｓ＝１．０であれば、最高の大きさのサンプルＭ（１）が、各々サイクルにおいて選択され、刺激は決定論的である。たとえば、Ｓ＝０．８およびＮ＝３で、Ｍ（１）、Ｍ（２）またはＭ（３）を選択する可能性は、それぞれ、８０％、１６％および４％である。Ｓ＜１．０ならば、刺激が確率論的であり、これがより良い生物適合性の理由と考えられる。上記の実現例では、パラメータＳ＝０．９として選択した。

刺激構築部モジュール１１２（ＳＢＭ）は、使用される刺激装置の特徴および患者の好みに基づき刺激信号の他の特徴（パルスの種別、パルス幅他等）を決定する。刺激構築部モジュール１１２は、ランダム選択プロセスにより特徴抽出部および選択部モジュール１１０からのデータ、特に、選択された周波数ビン信号のセットのうちどの信号が選択されたかのデータも受ける。ある周波数ビン信号／サンプルの選択により、刺激装置１１４のどの電極が活性化されるかが決まる。特徴抽出部および選択部モジュール１１０は、刺激増幅器モジュール１１２に対する選択されたサンプルの大きさに関するデータも提供する。

刺激における繰り返しを減らすため、経時的に１以上の刺激パラメータを確率的に変更することが有用かもしれない。電極刺激信号のための１つの可能な波形は、２つの位相の間のギャップが短い（およそ８μｓ）の二相性パルスが考えられる。ギャップの持続時間を、正常な聴力を有する人にも観察されるようにランダムに変更してもよい。このランダムな変更は、自然なプロセスを反映し、神経聴覚補助装置１００の装用者の知覚能力を向上させると考えられる。上記の実現例では、位相ギャップＧは、これに続く[（１−Ｊ）・Ｇ，（１＋Ｊ）・Ｇ]の範囲の刺激の間でランダムに変更されるが、ここでＪ＝０．１である。典型的に、Ｊは、[０，１]という間隔の中にあるが、１よりも０に近い（０≦Ｊ＜＜１）。

要約すれば、図１に示す神経聴覚補助装置１００は、音声信号を受け、この音声信号をいくつかの周波数帯のその周波数成分に関して解析し、取得した周波数ビン信号を規格化し、数を減らして周波数ビン信号を選択し、周波数ビン信号のうち１つをランダムに選択し、かつ選択した周波数ビン信号のパラメータと特徴とに基づいて電極刺激信号を発生させる。最後に、電極刺激信号を、選択した周波数ビン信号の周波数帯に対応する電極に付与する。

上記の信号処理ブロックまたはタスクのいくつかは省略することができる。たとえば、特徴抽出部および選択部モジュール１１０は、選択された周波数ビン信号のセットを決定する中間ステップなしに１つの周波数ビン信号をランダムに選択する処理へ直接進んでも良い。これは、他の周波数ビン信号／サンプルに比較して比較的弱い大きさの周波数ビン信号／サンプルに非常に小さい選択確率値（ゼロも可能）を割り当てることにより実行できる。

図２Ａは、掃引正弦波（２７５Ｈｚ〜７７５０Ｈｚ）および掃引に対して−６ｄＢＦＳの振幅を有する一定の２０００Ｈｚの純音からなる合成入力音声についてのフィルタバンク１０４の経時的出力を示す。周波数帯の数Ｍは２２であり、すなわち刺激装置１１４の電極数と一致するようにすでに減らされている。図２Ａは、様々なグレイの影として時間上のある瞬間のある周波数帯内の周波数ビン信号の大きさを表す。合計サンプルレートＴＳＲは、ＴＳＲ＝９０００／秒である。２０００Ｈｚの純音が、３つの異なる周波数帯に現れていることがわかる。さらに、掃引正弦波信号が一定の２０００Ｈｚ純音の２０００Ｈｚという周波数に接近する場所には、低周波数ビートが観察できる。

図２Ｂは、図２Ａに示すフィルタバンク出力に基づいて発生される特徴抽出部および選択部モジュール１１０の特徴の出力を示す。図２Ｂにおける特徴抽出部および選択部モジュールの出力は、以下のパラメータで信号処理を構成することにより得られた。前回サイクルにおいて電極刺激信号を発生させるために使用されると、繰り返しペナルティＰは０．０ｄＢになるように選択、つまり現在の周波数ビン信号またはサンプルは、減衰されない。複数の周波数ビン信号１０５間の選択確率値の分布を制御するパラメータＳを、Ｓ＝１．０に設定した。これは、実際の刺激信号の発生に使用される周波数ビン信号の選択が、決定論的であることを意味する。すなわち、特徴抽出部および選択部モジュール１１０は、最大の大きさを有する周波数ビン信号を選択する。

図２Ｃおよび図２Ｄは、異なるパラメータ設定下で得られる周波数抽出部および選択部モジュール１１０の他の出力を示す。図２Ｃにおけるフィルタ抽出部および選択部モジュール出力は、繰り返しペナルティ減衰をＰ＝１０．０ｄＢに、選択確率値の分布を制御するパラメータＳをＳ＝１．０に設定することにより得られた（決定論的）。図２Ｄの場合、繰り返しペナルティ減衰は、Ｐ＝１０．０ｄＢに設定され、パラメータＳは、Ｓ＝０．５に設定された（確率的）。図２Ｄの場合には特に、選択したパラメータの設定により、よりソフトな純音が、刺激パターン内に安定的に表れることがわかる。対照的に、図２Ｂに示す特徴抽出部および選択部モジュール出力に対応するパラメータ設定について、掃引正弦波信号の後半半分では、このよりソフトな純音は完全に消えていた。図２Ｃに有効なパラメータの設定（繰り返しペナルティ減衰および決定論的周波数ビン信号選択）には、いくらか改善が見られる。図２Ｄに示す特徴抽出部および選択部モジュール出力の発生について行ったように、ある程度のランダムさを導入することにより元の入力音声に含まれていた関連情報の主要な部分を反映する刺激パターンを発生させる。図２Ａから図２Ｄは、１００ｍｓの時間スパンにあたる。

電極刺激の提示された方法では、フィルタバンク１０４の出力に付与されると元の信号の微細な時間構造の大きな部分の保持が測られる。他に考えられる効果では、遅延軌跡とも呼ぶ内耳圧力波が、患者における音声知覚を向上させると考えられる刺激パターンの一部として残る。同じ理由で、（刺激された）基底膜および内有毛細胞の位相ロック、圧縮および適合効果を比較的忠実に表現でき、これが、より良い音高および出だしの知覚につながる。

提示されたシステムは、音声入力側でも刺激出力側でも、ブロックごとの処理に固有に依存しない。処理ブロックが１つのサンプル期間に属するデータを実質的に即時処理できる場合、このシステムを用いた両耳構成における２つの同じ装置間の有効ラグは、最大で１／ＴＳＲ秒であると考えられる。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等、現在使用されるフィルタバンク技術の中には、いくつかのサンプル期間をリレーして、入力信号の周波数成分に関して入力信号を解析するものがあり、これにより信号処理に遅延が導入される。この場合、両耳構成における２つの同じ装置間の有効ラグは、いくらかランダムになり、かつ、導入された遅延と同じ長さ、すなわち数または数十サンプリング期間の長さと同じになり得る。ここに開示される教示により可能とされる即時の信号処理によって、現在使用可能な多くのシステムでは達成されていない程度まで、音源の水平面方向定位が可能となる。

両耳系を用いた水平面方向定位能力を、刺激構成部モジュール１１２における位相ギャップの確率的変更によりさらに向上させることができる。これについて以下に図７を参照して説明する。

特徴抽出部および選択部モジュール１１０および／または刺激構成部モジュール１１２における信号処理に確率処理を含めることで生物適合性および全体的知覚品質の向上が期待される。

図３は、特徴抽出部および選択部モジュール１１０および刺激構成部モジュール１１２の模式ブロック図である。特徴抽出部および選択部モジュール１１０は、ラウドネスマッピング機能１０８からの複数の周波数ビン信号１０５を受ける。しかしながら、フィルタバンク１０４または振幅イコライザ１０６により複数の周波数ビン信号１０５を付与することも可能で、すなわち神経聴覚補助装置１００は、ラウドネスマッピング機能１０８を含まないことも可能である。複数の周波数ビン信号１０５は、複数の信号入力３０２に到来する。特徴抽出部および選択部モジュール１１０内で、複数の周波数ビン信号１０５が、大きさ等のある基準に関して複数の周波数ビン信号のランク決めをするようになっているソーター３０４へ転送される。周波数ビン信号１０５は、ピースごとに処理され、すなわちソーター３０４は、１サンプル期間等、ある時間の間隔内にある周波数ビン信号のピースを解析する。

ソーター３０４によって決定された複数の周波数ビン信号の順番に関する情報、または決まった順番に自動的に配列される周波数ビン信号、または最大の大きさを有する信号等の複数の周波数ビン信号の一部が、ソーター３０４により出力されて、ランダム選択部３０８へ付与される。ランダム選択部３０８は、たとえば、１以上の選択確率値により制御されるランダム処理により、周波数ビン信号の順序が決まったセットから１つの周波数ビン信号を選択する。典型的に、相対的に高い選択確率値が最大の大きさの周波数ビン信号に割り当てられる。より小さい選択確率値は、２番目以降の大きさの周波数ビン信号に割り当てられることになる。図３において、ソーター３０４が、周波数ビン信号または周波数ビン信号への参照のセットを付与し、これはＮ個の要素を有する。このように、ソーター３０４は、複数の周波数ビン信号よりも数が少ない選択された周波数ビン信号３０５のセットを選択するようになっている。数を減らした選択された周波数ビン信号のセットのＮ＝３というサイズが、ランダム選択部３０８に、３つの最大の大きさを有する３つの周波数ビン信号を付与し、そこからランダム選択部３０８は、選択確率値を考慮しながらランダムプロセスにより１つの信号を選ぶよう構成される。

選択確率値は、図３でｐ（１）、ｐ（１）およびｐ（Ｎ）と参照番号を付与される。選択確率値は、選択確率値割当部３０６によりランダム選択部３０８へ付与され、この割当部が、大きさが最大の周波数ビン信号について選択確率値ｐ（１）を、２番目の大きさを有する周波数ビン信号について選択確率値ｐ（２）およびｎ番目の大きさの周波数ビン信号について選択確率値ｐ（Ｎ）を設定するが、これは、典型的には、選択された周波数ビン信号のセット内で考慮される最後のものである。選択確率値割当部３０６は、入力としてパラメータＳを取り、選択確率値は、パラメータＳの関数として計算される。

ランダムセレクション３０８の出力は、ランダム選択部３０８により選択される電極の表示部かまたは選択された周波数ビン信号のいずれかである。前者の場合、選択された電極表示部を制御信号として、マルチプレクサ３１０へ付与する。マルチプレクサ３１０は、複数の周波数ビン信号１０５のための複数の入力を含む。図３において、複数の周波数ビン信号をソーター３０４からマルチプレクサ３１０へ送るが、これはいくつか可能な実現例の１つに過ぎない。たとえば、マルチプレクサ３１０は、信号入力３０２に直接接続することができる。マルチプレクサ３１０は、選択された電極インジケータに対応するその入力の１つをマルチプレクサ３１０の出力と接続する。こうして、選択された周波数ビン信号は、振幅決定モジュール３１２へ送られる。マルチプレクサ３１０を設ける代わりに、ランダム選択部３０８内にマルチプレクサの能力を含むこともできる。ランダム選択部３０８は、選択された周波数ビン信号を受け、かつ、選択された周波数ビン信号のセットのうち１つの周波数ビン信号を振幅決定モジュールへ転送する。

振幅決定モジュール３１２は、その振幅に関して選択された周波数ビン信号を解析する。典型的に、振幅決定は、振幅決定モジュール３１２が単にソーター３０４が付与する対応の振幅データにアクセスまたはこれを使用できるように、すでにソーター３０４により実行されている。振幅決定モジュール３１２は、刺激構成部モジュール１１２の一部である電極刺激信号発生部３１４により使用されるパラメータまたはパラメータセットを発生させる。電極刺激信号発生部は、振幅決定モジュール３１２ならびに／または特徴抽出部および選択部モジュール１１０により付与されるパラメータに基づき電極刺激信号を創出するようになっている。発生には、付与されたパラメータに従って調整される電極刺激信号のためのテンプレートを使用してもよい。発生された電極刺激信号を、刺激構成部モジュール１１２の電極刺激信号出力３１６へ付与し、これが刺激装置１１４へ送られる。電極刺激信号発生部３１４も、発生された電極刺激信号が、電極刺激信号が適用される選択された電極についての情報を含むように、ランダム選択部３０８からの選択された電極インジケータも受ける。図３には、１つの電極刺激信号出力３１６しか示していないが、電極刺激信号発生部３１４および刺激構成部モジュール１１２は、たとえば刺激装置１１４の電極ごとに１つの出力等、複数の電極刺激信号出力を含み得る。

本件の特徴抽出部および選択部モジュール１１０は、聴覚に障害のない人の聴覚に見られる現象を反映する電極選択におけるある程度のランダムさを導入する。これは、自然な現象なので、神経聴覚補助装置１００の装用者の聴覚の健康な残りの部分が、完全に決定論的な信号に対するよりもわずかにランダムな信号により、よく反応する可能性がある。

図４Ａおよび図４Ｂは、神経聴覚補助装置１００のための制御信号を発生するための方法の模式フローチャートである。この方法は、最初に、４４．１ＫＨｚ等のサンプルレートＳＲでサンプリングされたパルスコード変調（ＰＣＭ）オーディオ信号を受信する。オーディオ信号のサンプリングレートＳＲは、神経聴覚補助装置１００の出力における電極刺激信号のパルスレートより高い。したがって、オーディオ信号のＮｓサンプルのいくつかは、１つの刺激サイクルの間に処理され得る。ここに開示する教示による方法または装置を実現する神経聴覚補助装置１００においては、ＰＣＭオーディオ信号は、典型的に、マイクロホン、増幅器およびアナログデジタル変換器等の図３には図示しない神経聴覚補助装置１００の構成要素により付与される。

図４Ａに示す方法の最初の動作は、ブロック４０２に示す外耳および中耳（ＯＭＥ）のフィルタリングである。基底膜（ＢＭ）応答の計算も４０２で行われる。基底膜応答は、基底膜のシミュレーションモデルによりＰＣＭオーディオ信号を処理することにより得られる複数の周波数フィルタ処理した信号である。簡素化した態様では、基底膜のシミュレーションモデルは、周波数領域において間隔が密なバンドパスフィルタを複数個含むフィルタバンクとみなすができる。ブロック４０４は、各々Ｎ_Ｓサンプルを有する１０１個の周波数ビン信号を含む基底膜応答を表す。１０１個の周波数ビン信号の数は純粋な例である。

４０６では、基底膜応答４０４からの周波数ビン信号のいくつかを、さらなる計算のために選択する。この動作または機能ブロック４０６を、チャネル選択部（ＣｈＣｈ）と呼ぶ。チャネル選択（「ＢＭ応答（ＣｈＣｈ）」）の後の基底膜応答を表すブロック４０８で見られるように、図４Ａに示す例では、通常元の１０１個の周波数ビン信号から２２個の周波数ビン信号を維持する。図４Ａの実施例では、チャネル選択４０８後の基底膜応答には、各々Ｎ_Ｓサンプルの長さの２２個の周波数ビン信号が含まれる。

４０６でのチャネルの選択は、典型的に、チャネルの特性周波数（ＣＦ）（対応の周波数ビンの中心周波数等）を刺激装置１１４における電極の特性周波数と比較することによって行われる。たとえば、それらの中心周波数が神経聴覚補助装置１００の所与の装用者のアドバンスドコンビネーションエンコーダ（ＡＣＥ）方式において用いられる中心周波数に最も近くなるように、チャネルを選択し得る。

４１０で、選択したチャネル上のデータをまず高拍動数（ＨＳＲ）の内有毛細胞として作用するよう調整した被刺激内有毛細胞で処理する。高拍動数内有毛細胞は、聴覚閾値レベルで動作を開始し、約６５ｄＢＳＰＬで飽和する。この刺激ステージの次に、聴覚モデルの出力を、基底膜に沿った所与の位置でシナプス間隙（参照番号４１２で、図４ＡにおいてＣＣデータとして示す）における神経伝達物質の濃度として考えることができるようなシナプス間隙モデルが続く。ＣＣデータ４１２は、フィルタバンク１０４の出力に対応し、かつ、複数の周波数ビン信号１０５に対応する。フィルタバンク出力は、コアの戦略モジュールにインタフェースされる。

インタフェースする場合の最初の動作として、フィルタバンク出力４１２が合計刺激レート（合計パルスレートＴＰＲとも言う）に一致するように４１４で適時に再サンプリングされる。これにより、各々Ｎ_Ｐサンプルを有する２２個の再サンプリングされた周波数ビン信号を含むデータセットＣＣ^ＲＥＳデータ４１６が得られる。値Ｎ_Ｐは、データセット４１６内の各々周波数ビン信号が、１つの（瞬間）サンプルのみを含むように、１に等しくしてよい。４１８で、不活性と記されていないチャネルに関連する再サンプリングされたフィルタバンク出力４１６のデータ要素は、ｄＢＦＳ単位に変換される。これが可能なのは、ＣＣ^ＲＥＳ値が、非マイナス（ゼロ要素および不活性チャネルに関連する値は対数領域エラーを回避するために、−９９．９ｄＢＦＳ値に変換される）だからである。必要に応じて、単に加えることでチャネル利得訂正も適用し、チャネルごとに知覚されるラウドネスを変更できる。

神経聴覚補助装置１００のための制御信号発生方法の実現例では、すべての追加処理ステップは、サンプルごと（または刺激サイクルごと）にループ内に存在して、それにより現在のサイクルの動作が前回のサイクルの結果を利用し得る。

ｄＢＦＳ値に変換された周波数ビン信号のデータセット４２０から初めて、繰り返しペナルティ４２２をデータセット４２０のそのチャネルに付与するが、これは、最後のサイクルまたは最後までの複数のサイクルの少なくとも１つの対応する電極の刺激に含まれていたものである。繰り返しペナルティの値を上げることにより、連続するサイクルで同じ電極を繰り返し選択する確率を減らすかまたは完全に禁じることさえ可能である。４２２で繰り返しペナルティを付与することで、データセット４２４（ＣＣ^ＰＥＮデータ）が生成される。

この方法は、接続部Ａで示す通り図４Ｂで継続する。４２６で、ラウドネスマッピングが行われる。図４Ａおよび４Ｂに示す実現例において、データセット４２４の各チャネルにおける値を解析し、ラウドネスの範囲から規格化された範囲へマッピングする。ラウドネスの範囲の下限は、閾値のレベルにより付与され、ラウドネスの上限は快適さのレベルにより付与される。典型的に、閾値のレベルと快適さのレベルは、選択されたチャネルについては異なる。閾値レベルは、規格化された範囲の値０．０にマッピングされ、快適度のレベルは規格化された範囲の値１．０にマッピングされる。閾値レベルと快適さレベルとの間の値が規格化された範囲［０．０，１．０］内の値にマッピングされる。マッピングは、線形でも非線形でもよく、たとえば、二乗則、指数則、対数則またはシグモイド法則によるものでもよい。閾値レベルより小さい値は、０．０にマッピングされ、快適さレベルより大きい値は、１．０にマッピングされる。ラウドネスマッピングされた周波数ビン信号を含むデータセットを、図４Ｂでは、参照番号４２８で示す。

次に、ブロック４３０で、ラウドネス増大関数（ＬＧＦ）をラウドネスマップドデータ４２８（ＣＣ^ＬＭデータ）に適用する。ラウドネス増大関数は、規格化された範囲［０，１］を、聴覚神経補助装置１００の各々チャネルに個別の曲線により、他の規格化された範囲［０，１］にマッピングする。複数の選択された周波数ビン信号のための複数のラウドネス増大関数の曲線をチャネル間で可変の曲線形状係数により制御する。理論上、ラウドネスマッピング４２６とラウドネス増大関数４３０とを組み合わせることは可能だが、聴覚神経補助装置１００を特定の受容者に対して調節する際、別々にしておいた方が聴覚訓練士には扱いやすいと考えられる。ブロック４３２は、ラウドネス増大関数（ＣＣ^ＬＧＦデータ）後の選択されたチャネルのデータを表す。

次のステップで、データセット４３２において最大の振幅値を有する３つのチャネルを探す。決定された最大値は、降順で類別され、かつ、データ構造ＣＣ^ＭＡＸにおけるそれらの元の（チャネル）インデックスに沿って類別される。データ構造ＣＣ^ＭＡＸ４３６の第１のデータ要素ＣＣ^ＭＡＸ[０]は、１番大きい最大値ＣＣ^ＭＡＸ［１］、２番目に大きい最大値ＣＣ^ＭＡＸ［２］、および３番目に大きい最大値を表す。３つの最大値という数は例である。ここに開示の方法の目的上、２以上の決定された最大値の数を使用し得る。選択したすべてのチャネルが、処理閾値を下回るデータセット４３２内の信号値を有する場合もあり得る。この場合、現在のサイクルではゼロ刺激が予定されており、かつすべての連続する処理ステップをスキップする。

１番大きい最大値ＣＣ^ＭＡＸ［０］が見つかるだけでなく、２番目に大きい最大値ＣＣ^ＭＡＸ［１］、さらに、処理ブロック４３４が決定する順序による他の最大値も見つかれば、次のタスクは、それらの１つを選択することである。パラメータＳ（図３）等の選択処理のランダムさを制御する設定に基づき、この選択は決定論的または確率的になり得る。パラメータＳは、１番大きい最大値を選択する確率を表す。Ｓ＝１．０であれば、各サイクルにおける１番大きい最大値ＣＣ^ＭＡＸ［０］を選択することになり、かつ刺激は決定論的なものとなる。Ｓ＜１．０なら、刺激は確率的なものになり、これがよりより生物適合性の理由になり得る。パラメータＳを付与することは、再帰的であり、すなわち、最初の再帰では、１番大きい最大値の選択確率値ｐ（１）が決定され、１−ｐ（１）を計算することにより、２番目に大きい最大値からｎ番目に大きい最大値の複合確率を計算する。次の再帰では、２番目に大きい最大値ｐ（２）の選択確率値は、（１−Ｓ）を計算することにより決まる。たとえば、３つの頂点が見つかって、Ｓ＝０．８なら、それぞれＣＣ^ＭＡＸ［１］、ＣＣ^ＭＡＸ［２］またはＣＣ^ＭＡＸ［３］を選択する選択確率値ｐ（１）、ｐ（２）およびｐ（３）は、それぞれ、８０％、１６％、および４％である。３つのピークのうち１つを選ぶ動作は、図４Ｂにおいてブロック４３８で表される。ブロック４４０は、１×Ｎ_Ｐサンプルを含む選択されたデータ要素ＣＣ^ＳＥＬを表す。

ブロック４２４で、選択された周波数ビン信号またはサンプルに対して音量の設定が行われる。音量の設定は、電気的刺激の閾値および快適さレベルの差により決定されるダイナミックレンジを調整することを含む。カスタム音量を指定しない場合には、音量のデフォルト設定を使用する。同じ処理ステップにおいて、音量を調節した値を［閾値の現レベル，快適さの現レベル］の現在のレベル範囲にマッピングし、「現在のレベル」の整数までまるめる。さらに、刺激パラメータを集めて刺激パラメータセット（図４ＢのＳｔｉｍＰａｒデータ、参照番号４４４）を構成する。刺激パラメータは、電極刺激信号の幅（電極刺激信号の間に発生するギャップの持続時間）であり、電極刺激信号が付与される電極のインジケータである。刺激に使用する電極のインジケータは、典型的にデータセット４４０から取ることができる。

任意のブロック４４６で、電極刺激信号の発生を制御するパラメータの異なるものを確率的に変化させる可能性も考えられる。たとえば、その可能性とは、良く定義された限界の範囲にある二相電極刺激信号の位相ギャップ長特性を確率的に変更することが考えられる。このランダムな変更により刺激信号にいくらかの不規則性が加わり、これにより周期的な特徴が減じられる一方で、元の信号の細かい時間的構造が保存される。たとえば、［（１−ΔＧ）・Ｇ_０，（１＋ΔＧ）・Ｇ_０］の範囲で、続く刺激サイクルにおいて位相ギャップの長さに変化を生じさせる、位相ギャップ変化ΔＧを導入することができる。この可変Ｇ₀は、位相ギャップの平均長さを表すものである。位相ギャップ変化ΔＧは、［０，１］の範囲にあって、典型的に１より小さい値を有し、たとえばΔＧ＝０．１である。このような位相ギャップ変化の付与は、現在の刺激モード（刺激レート等により決定）との互換性の対象になり得る。特に、現在の刺激モードが、位相ギャップ変化についてある最大値を可能にする可能性がある。位相ギャップ変化または位相ギャップ変化の値の適用が、現在の刺激モードと適合性がない場合、動作４４６を、完全にスキップしてもよい。

１以上の刺激パラメータの確率的変更の実施の有無にかかわらず、対応のパラメータセット４４８は付与される。そこで、刺激パラメータセット４４８を使用して、ブロック４５０で対応の電極刺激信号を発生し付与する。

聴覚フィルタバンク１０４に関連する例示的構成のパラメータを以下の表に挙げる。

振幅イコライザ１０６、ラウドネスマッピング関数１０８、特徴抽出部および選択部モジュール１１０ならびに刺激構成部モジュール１１２の動作に関連する例示的パラメータを以下の表に挙げる。

図５は、様々なラウドネスのレベルでの１０００Ｈｚ純音についての基底膜およびそのモデルの応答を示す図である。元の規定膜から得られた観察結果を黒い四角として図５に表し、基底膜が低いラウドネスの範囲および高いラウドネスの範囲でもラウドネスの差について比較的高い感受性を有することを示す。およそ４０ｄＢＳＰＬから８０ｄＢＳＰＬの中間ラウドネスの範囲では、曲線は比較的平坦で、基底膜が比較的この範囲でのラウドネスについて感受性が低いことを示す。基底膜の挙動の単純な線形モデルを、高いラウドネスレベルでの観察結果に漸近する太い実線で図５に示す。この線形モデルは、およそ６０ｄＢＳＰＬを下回るラウドネスレベルについての基底膜の応答を概ね無視する。図５の細い実線により表すモデルの特徴は、観察結果をより近接して追随する一方、太い点線で描かれる活性の特性はこの観察結果により近い。基底膜入力および出力範囲の増幅ならびに増幅特徴を細かく調整するためのファクタを、シミュレーションした基底膜の非線形特性が実験データに最もよく合うように調整する。

図６は、ここに開示する教示の１つの局面に従う方法の例示的模式フローチャートである。６０１の方法のスタート後、複数の周波数ビン信号を６０２で受信する。複数の周波数ビン信号は、聴覚補助装置１００の刺激装置１１４において入手可能な電極に対応し得る。任意の動作６０３では、強い周波数ビン信号のセットを決定する。周波数ビン信号は、大きな大きさを有する等の１つ以上の基準を満たせば「強い」と称する条件を満たす。

他の任意の動作６０４では、最大の大きさを有する周波数ビン信号、２番目に大きい周波数ビン信号およびそれ以降の信号が決定できるように、強い周波数ビン信号のセットを大きさによって類別する。

６０５で、強い周波数ビン信号の１つ以上に、１以上の選択確率値を割り当てる。典型的に、選択確率値を強い周波数信号の選択されたセットにおける強い周波数ビン信号のすべてに割り当てる。動作６０６では、その前の動作６０５で、強い周波数ビン信号に割り当てた選択確率値により「バイアス」されるランダムなプロセスにより、強い周波数ビン信号の１つを選択する。典型的に、最大の大きさの周波数ビン信号を、２番目に大きい周波数ビン信号より高い確率で選択し、かつそれ以降同様である。しかしながら、割り当てられた選択確率値が非ゼロなら、大きさに関して２番目に大きい周波数ビン信号またはよりランクの低い周波数ビン信号が、動作６０６の際に選択されることもあり得る。

次に、選択された強い周波数ビン信号のインデックスに対応する電極について、６０７で電極刺激信号を発生させる。この方法は、６０８で終了する。この方法は、典型的に、刺激サイクルことに一回繰り返される。

図７は、電極刺激信号発生に対してある程度のランダムさを導入するための他のオプションを示す。図７の上の図は、２つの連続する二相刺激パルスの波形を示す。２つの二相刺激パルスの各々は、ギャップＧが後ろに続くマイナスのパルスで始まる。ギャップＧの後、プラスのパルスが続く。ギャップＧの持続時間は、Ｇ_０＋ΔＧ（ｔ）で得られ、ここでＧ₀は、ギャップＧの平均持続時間であり、ΔＧ（ｔ）の項は、ギャップ持続時間のうち、時変でランダムな部分である。このように、電極刺激信号の２つの連続する二相パルスは、異なるギャップ持続時間を有することが可能である。

図７の下の部分は、ミリ秒で測定される時変でランダムな部分ΔＧ（ｔ）の時間的展開を示す波形図である。ΔＧ（ｔ）の新しい値が、周期的でランダムな態様で決定される。説明のため、いくつかのランダムな決定が、図７の下の部分に示されるが、刺激サイクルにつき１つのランダムな決定で十分である。ギャップ持続時間のうち、時変で、ランダムな部分ＧΔ（ｔ）は、２つの限界値−ΔＧ_ｍａｘと＋ΔＧ_ｍａｘとの間のいずれの値でも取り得る。一様分布やガウス分布等、確率密度分布を適切に選択することができる。

位相ギャップのランダムに決定される持続時間を、図４Ｂのブロック４４６において使用することができる。

図８において、１つの周波数ビン信号を選択し、結果として、そこを介して現在の刺激サイクルの電極刺激信号が付与される対応の電極を選択すするランダムなプロセスについて、３つの異なる確率分布密度を示す。図８の上の部分では、パラメータＳは、Ｓ＝１が選択されている。これは、最大の大きさの周波数ビン信号ｐ（１）を選択する確率が１で、たとえば１００％であることを意味する。強い周波数ビン信号のセットにおける残りの周波数ビン信号についての選択確率値は、ｐ（２）＝ｐ（３）＝０である。これは、周波数ビン信号選択プロセスにおけるランダムさがなくなっており、かつ周波数ビン信号選択が実際には決定論的になっていることを意味する。

図８の真ん中の図では、パラメータＳは０．９の値を有する。これは、以下の選択確率値につながる。すなわちｐ（１）＝０．９、ｐ（２）＝０．０９かつｐ（３）＝０．０１である。下の図では、パラメータＳは０．８である。結果として、選択確率値は、ｐ（１）＝０．８、ｐ（２）＝０．１６かつｐ（３）＝０．０４である。

図９は、電極刺激信号の発生に対してある程度のランダムさを導入するという特徴による方法の模式フロー図である。９０１でスタートすると、複数の周波数ビン信号が、９０２で受信される。ブロック９０３では、複数の周波数ビン信号から１つの周波数ビン信号を選択する。なお、ここに開示する教示のこの特徴に関連して、周波数ビン信号を全く選択できないかもしれないし、周波数ビン信号のうちいくつかを選択できるかもしれない。

ブロック９０４で、最終的な電極刺激信号を発生するために使用される刺激信号発生パラメータを、予め定義した境界内でランダムに変化させる。対応の電極へ付与される電極刺激信号は、動作９０４で決定され、かつ、変化される刺激信号発生パラメータに従い９０５で発生させる。発生させた電極刺激信号は、選択された周波数ビン信号に対応する電極へ付与される。ブロック９０６で、この方法は終了する。

図１０は、ここに開示する教示のある特徴に従う模式ブロック図である。複数の周波数ビン信号１０５を複数の信号入力３０２で受信し、そこからそれらの信号はマルチプレクサ３１０および評価部１００６へ分配されるが、評価部は、特徴抽出部および選択部モジュール１０１０の一部である。評価部１００６はたとえば、図３に関連して説明かつ記載した選択的周波数ビン信号の選択方法を実現し得る。別の方法では、評価部１００６は、決定論的選択スキームにより実現することができる。図３に示すものと同様の態様で、選択された周波数ビン信号を振幅決定３１２へ転送し、そこで振幅を決定する。

刺激構成部モジュール１０１２は、決定した振幅値と、選択された電極／周波数ビン信号のためのインジケータも受信する電極刺激信号発生部３１４を含む。刺激構成部モジュール１０１２は、電極刺激信号発生部３１４に接続されるパラメータ修正部１００８をさらに含む。パラメータ修正部１００８は、電極刺激信号発生部３１４に刺激信号発生パラメータの修正された値を与えるように構成される。パラメータ修正部１００８は、刺激信号発生パラメータのランダム値が、パラメータ修正部１００８により生成されるようにランドマイザを含み得る。別の態様では、パラメータ修正部１００８は、予め定められたやり方で刺激信号発生パラメータを修正して、ランダムな挙動をシミュレーションし得る。電極刺激信号発生部３１４は、電極刺激信号出力３１６で入手可能な対応の電極刺激信号を発生する。ランダムな変更（ある境界の範囲内で）の対象である刺激信号発生パラメータの例には、二相パルスの位相ギャップの持続時間がある。

電極刺激信号発生部３１４は、電極刺激信号の予め定義されたテンプレートを使用し得る。これらテンプレートは、典型的に、１以上の刺激信号発生パラメータを調節することにより得られる電極刺激信号を修正するいくつかのオプションを提供する。

装置に関連していくつかの特徴について説明したが、これらの特徴も対応の方法の説明を表し、ブロックまたは装置が、方法ステップまたは方法ステップの特徴に対応することは明らかである。同様に、方法ステップに関連して記載された特徴も、対応の装置の対応のブロック、アイテムまたは特徴の説明も表す。方法ステップのいくつかまたはすべてを、たとえばマイクロプロセッサ、プログラム可能コンピュータ、または電子回路等のハードウェア装置により（またはこれを使用して）実行することができる。いくつかの実施例においては、最も重要な方法ステップのいくつかは、そのような装置により実行してもよい。

いくつかの実現の要件によっては、本発明の実施例は、ハードウェアでもソフトウェアでも実現することができる。実現とは、電子的に可読な制御信号を記憶したフロッピィディスク、ＤＶＤ，ブルーレイ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ等のデジタル記憶媒体を使用して行われ、これらの信号は、それぞれの方法が実施されるようにプログラム可能コンピュータシステムと協働する。したがって、デジタル記憶部は、コンピュータ可読である。

本発明によるいくつかの実施例には、電子的に可読な制御信号を有するデータキャリアを含み、これら信号は、プログラム可能コンピュータシステムと協働することが可能で、それによりここに記載の方法の１つが実行される。

一般に、本発明の実施例は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実現可能で、コンピュータプログラム製品をコンピュータ上で実行すると、プログラムコードは、動作可能となり方法の１つが実行される。プログラムコードは、たとえば、機械可読なキャリア等に記憶することができる。

他の実施例には、ここに記載の方法の１つを実行するための、機械可読なキャリアに記憶されたコンピュータプログラムを含む。

したがって、言い換えれば、本発明の実施例は、コンピュータで実行される際に、ここに記載の方法の１つを実行するためのプログラムコードを備えるコンピュータプログラムである。

したがって、発明の方法の他の実施例は、ここに記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを記録したデータキャリア（またはデジタル記憶媒体またはコンピュータ可読媒体）である。データキャリア、デジタル記憶媒体または記録された媒体は、典型的には、有形でかつ／または非過渡性のものである。

したがって、発明の方法の他の実施例は、ここに開示する方法の１つを実施するためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは信号のシーケンスである。データストリームまたは信号のシーケンスは、たとえば、インターネットを介してデータ通信接続により転送されるよう構成されてもよい。

他の実施例は、ここに開示の方法の１つを実施するよう構成または適合されたコンピュータまたはプログラム可能論理装置等の処理手段を含む。

他の実施例は、ここに開示の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムをインストールしたコンピュータを含む。

本発明による他の実施例は、ここに記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを受信部へ（たとえば電子的または光学的に）転送するよう構成された装置またはシステムを含む。受信部は、例えば、コンピュータ、携帯装置、メモリ装置等が可能である。装置またはシステムは、例えば、コンピュータプログラムを受信部へ転送するファイルサーバー等を含み得る。

いくつかの実施例では、プログラム可能論理装置（フィールドプログラマブルゲートアレイ等）を使用してここに記載の方法の機能性のいくつかまたはすべてを実行しても良い。いくつかの実施例においては、フィールドプログラマブルゲートアレイは、ここに記載の方法の１つを実行するためにマイクロプロセッサと協働してもよい。一般に、方法は、なんらかのハードウェア装置により実行されることが好ましい。

上記の実施例は、本発明の原則を説明するに過ぎない。当業者には、ここに記載の構成および詳細について、変形および変更が明らかであることは当然である。したがって、発明は係属する請求の範囲によってのみ限定されることを意図し、実施例の記載および説明により提示される特定の詳細によって限定されない。

Claims (13)

1. オーディオ信号に基づいて、神経聴覚補助装置（１００）のための制御信号を発生させる方法であって、方法が、
   複数の周波数ビン信号（１０５）を受けるステップと、
   前の刺激サイクルの間に、神経聴覚補助装置（１００）の１つの電極が刺激のために選択されたかどうかを決定するステップと、
   前の刺激サイクルの間に刺激された決定された電極に対応する対応の周波数ビン信号を減衰するステップと、
   複数の周波数ビン信号（１０５）のうち１以上の周波数ビン信号に選択確率値を割り当てるステップと、
   １以上の周波数ビン信号に割り当てられる選択確率値（ｐ（１）、ｐ（２）、ｐ（Ｎ））を考慮に入れるランダムプロセスにより複数の周波数ビン信号（１０５）のうちの１つの周波数ビン信号を選択するステップと、
   選択された周波数ビン信号の周波数に対応する神経聴覚補助装置（１００）の電極に付与するための電極刺激信号を発生させるステップとを含む、方法。
2. 受信した複数の周波数ビン信号（１０５）に対して振幅イコライゼーション（ＡＥ）を行うステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 複数の周波数ビン信号（１０５）を基底膜および有毛細胞の少なくとも１つのシミュレーションに基づいてフィルタバンク（１０４）から受信する、請求項１または２に記載の方法。
4. 複数の選択確率値（ｐ（１）、ｐ（２）、ｐ（Ｎ））が、それぞれ複数の周波数ビン信号に割り当てられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. 他の周波数ビン信号に対して高い大きさを有する周波数ビン信号が、比較的より低い大きさを有する周波数ビン信号に割り当てられる選択確率値に比べて高い値の選択確率値が割り当てられる、請求項４に記載の方法。
6. 選択確率値を複数の周波数ビン信号に割り当てる前に、
   複数の周波数ビン信号（１０５）の各々の振幅を、振幅のラウドネスをマッピングした表現へマッピングするステップをさらに含み、マッピングが患者に特異的な条件に基づく、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 電極刺激信号を発生させるために使用する刺激信号発生パラメータを変更するステップをさらに含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
8. 電極刺激信号を創出するためのテンプレートが、同テンプレートが２つの非ゼロのセクションの間で実質的にゼロ値である時間ギャップ（Ｇ）を含み、かつランダムな変更の対象である刺激信号発生パラメータが時間ギャップ（Ｇ）の持続時間である、請求項７に記載の方法。
9. コンピュータで実行時、神経聴覚補助装置（１００）における信号の信号処理をして、神経聴覚補助装置のための制御信号を発生させるための方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ可読デジタル記憶媒体であって、
   その方法が、
   複数の周波数ビン信号（１０５）を受信するステップと、
   前の刺激サイクルの間に、神経聴覚補助装置（１００）の１つの電極が刺激のために選択されたかどうかを決定するステップと、
   前の刺激サイクルの間に、刺激された決定された電極に対応する対応の周波数ビン信号を減衰するステップと、
   複数の周波数ビン信号（１０５）のうちの少なくとも１つの周波数ビン信号に選択確率値（ｐ（１）、ｐ（２）、ｐ（Ｎ））を割り当てるステップと、
   １以上の周波数ビン信号に割り当てられた選択確率値を考慮するランダムなプロセスにより、複数の周波数ビン信号（１０５）のうちの１つの周波数ビン信号を選択するステップと、
   選択された周波数ビン信号の周波数に対応する神経聴覚補助装置（１００）の電極に付与する電極刺激信号を発生させるステップとを含む、コンピュータ可読デジタル記憶媒体。
10. 聴覚刺激信号処理装置であって、
    複数の周波数ビン信号（１０５）を受信するよう構成される複数の信号入力（３０２と、
    受信した複数の周波数ビン信号（１０５）に対して振幅イコライゼーションを行い、いくつか複数の前の刺激サイクルのうち１以上の前の刺激サイクルの間に刺激のために神経聴覚補助装置（１００）の１つの電極が選択されたことがあるか否かを決定し、かついくつか複数の最近の刺激サイクルのうち前の刺激サイクルの間に刺激された決定された電極に対応する対応の周波数ビン信号を減衰するよう構成される振幅イコライザ（１０６）と、
    複数の周波数ビン信号（１０５）のうちの１以上の周波数ビン信号に選択確率値ｐ（（１）、ｐ（２）、ｐ（Ｎ））を割り当てるよう構成される選択確率値割当部（３０６）と、
    １以上の周波数ビン信号に割り当てられた選択確率値を考慮するランダムなプロセスにより、複数の周波数ビン信号（１０５）から１つの周波数ビン信号を選択するよう構成されるランダム選択部（３０８）と、
    聴覚神経補助装置（１００）の電極に付与するための電極刺激信号を発生させるよう構成される電極刺激信号発生部（３１４）とを含み、電極が選択された周波数ビン信号の周波数に対応する、聴覚刺激信号処理装置。
11. 複数の信号入力（３０２）がフィルタバンク（１０４）と接続可能であり、フィルタバンクが、基底膜および内有毛細胞の少なくとも１つのシミュレーションに基づく、請求項１０に記載の聴覚刺激信号処理装置。
12. 選択確率値割当部が、それぞれ複数の周波数ビン信号（１０５）に複数の選択確率値（ｐ（１）、ｐ（２）、ｐ（Ｎ））を割り当てるようさらに構成される、請求項１０から請求項１１のいずれか１項に記載の聴覚刺激信号処理装置。
13. 電極刺激信号を発生させるために使用する刺激信号発生パラメータを変更するよう構成される修正部（１００８）をさらに含む、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の聴覚刺激信号処理装置。

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