JPH08505706A

JPH08505706A - 非線形能動的蝸牛信号処理の電子シミュレータ

Info

Publication number: JPH08505706A
Application number: JP6511373A
Authority: JP
Inventors: ジュリアスエルゴールドステイン
Original assignee: セントラルインスティテュートフォーザデフ
Priority date: 1992-11-02
Filing date: 1993-11-01
Publication date: 1996-06-18
Also published as: AU5545294A; CA2148453A1; EP0748575A4; WO1994010820A1; EP0748575A1

Abstract

(57)【要約】蝸牛スペクトル分析（図３）をシミュレーションするモデルが開示されている。このモデルは、複数の尖カプラーによって相互に接続されて非線形分布双方向信号処理を実現している一対の整合全極格子を含む。このモデルによって蝸牛自体の物性と構造的に極めて類似するように、尖カプラーに沿った格子のうちの１つは蝸牛内にあるコルティ器官に対応させ、第２の格子はこれも蝸牛内にある基底膜に対応させてある。ここに開示された蝸牛モデルを使用すると、歪み成分および誘発耳音響放射をシミュレーションすることができる。非線形双方向信号処理および加算方向性波増幅を提供する中間モデル（図１０）についても開示する。本発明ではまた、人の耳の細胞生物物理と極めて似通った類似の電子技術を使用して蝸牛モデルを実現している。

Description

【発明の詳細な説明】非線形能動的蝸牛信号処理の電子シミュレータ本出願は１９９２年１１月２０日提出の米国特許出願第０７／９７０，１４１号「非線形および能動的蝸牛スペクトル分析の電子シミュレータ」の一部継続出願である。発明の背景および開示本発明者を含む多くの研究者は、人の耳がどのように働くかを理解するとともに物理的に構成可能で耳の機能を複製もしくはシミュレーションするモジュールを開発する一助とするために、人の耳の生物物理学的機構を理解しようとして何年もの月日を費やしてきた。数年にわたって様々な理論やモデルが開発され、この開発を促進してきた。本発明者は以前、非線形多重帯域通過入力／出力モデルを用いて基底膜の非線形応答をシミュレーションすることで耳の生物物理学的機構を説明しようとして生物物理学的モデルを開発したことがある（Goldstein，J .L．著、「Modeling Rapid Waveform Compression on the Basilar Membrane as Multiple-Bandpass-Nonlinearity Filtering」、Hearing Research 49 第３９〜６０頁（付録Ａとして添付された）を参照のこと）。この従来のモデルにおける手法は、蝸牛の非線形現象を物理的根拠のある線形理論から非線形的摂動として処理するのではなく、入出力挙動の数学的モデルを用いて直接的に説明付けようとするものであった。この基本モデルおよびその後のモデルには、低音から中音、中音から高音への刺激音レベルであらゆる非線形現象において観察される全く異なる２つの非線形領域をシミュレーションする非線形的に相互作用する２つのフィルタシステムが組み込まれている。この従来のモデルおよび理論はそれ自体従来技術から大きく進歩したものであり、新たな方向性をもたらしたため、耳を理解するという仕事を前進させる一助となったが、歪み成分や誘発耳音響放射などの観察された現象を説明してはいないという点で完全な解決策ではなく、むしろこのモデルは本来ならばコルティ器官の働きについての何らかの理解を生み出した。さらに、このモデルの構造は、それまでに分かっていた蝸牛の生物物理学的特性を反映していないため、このモデルは基底膜の機能を十分に説明してはいなかった。親出願に開示されている発明は、初期のモデルをそれまでに分かっていた耳の生物物理学的機構により近付けるように改良したものであり、特にコルティ器官および基底膜を含み、その方法でここでは説明しない歪み生成物および誘発耳音響放射のシミュレーションを達成した。親出願に開示されている発明の中間過程において、本発明者は自らの過去のモデルに双方向信号処理を加え、蝸牛の同調曲線の「尖」および「底」に呼応する２本の信号路を一層完全なものに近い形でシミュレーションした。双方向処理を用いることで、結合音（歪み成分）や誘発耳音響放射を含む他の現象にもこのモデルを拡大適用することが可能になる。この中間過程は非線形フィードバックを利用したものであるが、親出願に開示されている発明全体は分布増幅を追加している。分布増幅は、コルティ器官と同様に機能すると思われている尖源からの多くの信号を非線形的に追加する。これらのコルティフィルタ器官すなわち尖源は、フィルタバンクスペクトル分析器（外有毛細胞および結合された構造への系）に沿って様々な位置で接続されて伝搬媒体（基底膜への系）を介して非線形的に追加され、分布増幅を発生させる。このように、このモデルは人の耳内での基底膜機構の応答において他人によって観察されたものとして非線形入力／出力特性を説明する一助となる。親出願には、「ズーム」能力、感度調節、遠心性神経制御シミュレーションなど、さらにいくつかの独創的な特徴が開示されている。親出願に開示されている発明は一対の整合全極格子を含み、各格子は自格子に打ち込まれた複数の尖カプラーを有する。これらの尖カプラーは選択された「中心周波数」で格子同士を相互に接続している。どの周波数でも計数逓減率すなわちαを誘導してその周波数での応答を変化させ、モデルの出力と特定の人の耳の出力とを整合させることができる。さらに、通常はゼロに設定されている遠心性バイアス制御を使用して１つ以上の任意の尖カプラーのスループットを数値化し、人の脳が好ましくない音を「無視する」能力をシミュレーションしたり、人が経験した「聞かずに聴く」ことをシミュレーションすることもできる。尖カプラーの数（よって整合格子長）および各尖カプラーの「中心周波数」を選択することで、モデルの構築者はこのモデルを使用した測定用に１つ以上の任意の周波数範囲に焦点を絞ることができる。さらに、このモデルは、コルティ器官に含まれてこの器官内で作用していると考えられている外有毛細胞に十分対応できる１２，０００個の尖モジュールを使用できるようにすることで、人の耳の周波数範囲を完全に再現してシミュレーションすることができる。しかしながらこれは邪魔であって望ましくないため、もっと少数の尖カプラーを使用して聴覚の周波数範囲の選択した部分をカバーするよう集束させることによって、所望の応答周波数を極めて高精度でシミュレーションしながらモデルのコストと複雑さとを最小限に抑えることもできる。親出願に開示されている発明に基づいて、本発明者は自らの初期の蝸牛シミュレーションに改良を加えている。単離した外有毛細胞からの音調的に組織された機械運動性応答についての生物物理学的な研究（Brudin，L．& Russell，I.、So und-Induced Movements and Frequency Tuning in Outer Hair Cells Isolated from the Guinea Pig Cochlea; Symposium Reprints: Biophysics of Hair Cell Sensory Systems、Duifhuis，H．et al.，Eds．、Groningen、１９９３年６月２８日〜１９９３年７月２日、第１２１〜１２７頁を参照のこと）が進歩することで、人の耳の細胞生物物理学に近い類似の技術を使用して、親出願に開示されると共にこの出願の請求の範囲に記載されているように非線形多重帯域通過信号処理モデル（multiple-bandpass-nonlinear signal-processing model; DMFBPNL ）を分布フィードバック構成にするための経験則を得ることができる。本発明における蝸牛動作のシミュレーションでは、ＤＭＦＢＰＮＬモデルにおけるソース遅延ラインの代わりにコルティフィルタの音調的に組織された通過帯域内の差動遅延を利用する。さらに、本発明では、基底膜による分布増幅を生物物理学と極めて類似した形で実施する。（外有毛細胞およびＮｕｅｌ空間をモデル化する）非線形加算方向性波増幅手段は二種類の信号に応答し、これらの信号の各々が物理的機構に対応している。一方はコルティフィルタモデルへの「全体的」信号であり、あぶみ骨入力に応答した内耳腔内での高速圧力波に対応している。もう一方はコルティフィルタモデルへの「局所的」入力信号であり、あぶみ骨に応答した外有毛細胞全体にわたる圧力勾配に対する昔からの低速波応答に対応している。このモデルは、外有毛細胞による同調応答の追加方向性波増幅におけるコレクタとして作用する基底膜をシミュレーションする。このコレクタは、増幅波はその最大構築位置よりも遠くまで伝わるため増幅波を減衰させるには散逸が必要であるという条件を追加して標準的な工学原理（周知）を不均一伝送路に利用したものである。物理モデルによって機能的サブシステムを次から次へと改良し続け、従来技術において見出だされている毛髪細胞および電気運動性モデル（Davis，H．著、「Am odel for transducer action in the cochlea」、Cold Spring Symposia on Qua ntitative Biology、第３０巻、第１８１〜１９０頁（１９６５）；Santos-Sacc hi，J．著、「On the frequency limit and phase of outer hair cell motilit y: effects of the membrane filter」、J.Neurosci、第１２巻、第１９０６〜１９１６頁（１９９２））を使用してコルティフィルタ器官をシミュレーションする。これらのモデルに続いて、本発明では作動増幅器、逆変換器、圧縮変換器を利用してコルティフィルタ器官をシミュレーションする。作動増幅器は逆変換器を機能させるために必要な手段として使用されている。しかしながら、この機構についての対応する物理的な根拠を明らかにはできずにいた。さらに、変換器にはメモリは備えられておらず、圧縮変換器内に積分器が１つか２つと逆変換器内に積分器と同数の微分器が備えられている。（電気運動関数ｍ（ｅ）はSantos -Sacchi，op．cit．によって定義される。）本発明の基本的な利点および特徴は上述した通りであるが、後述の好ましい実施例についての図面を参照した説明から本発明についての理解をより一層完全かつ綿密なものとすることができる。図面の簡単な説明図１は、人の耳の応答をシミュレーションするための、本発明者による従来のモデルを示す概略図である。図２は、人の耳の応答をシミュレーションするためのモデルに双方向信号処理を備えた、親出願に開示されている発明の第１の実施例を示す図である。図３は、親出願に開示されているような蝸牛の生物学的機能についての本発明者による解釈を説明するための概略図である。図４は、頂端伝搬する「尖」応答の同相加算に基づく、親出願に開示されている発明の理想的な例を示す概略図である。図５は、親出願に開示された発明の概略図であって、蝸牛の非線形シミュレータを詳細に示す図である。図６は、親出願に開示された発明の応答測定値を詳細に示すグラフ図である。図７ａおよび７ｂは、親出願に開示されている発明に使用されている格子構造を示す概略図である。図８は、親出願に開示されているような尖カプラー密度と尖前置増幅器利得との関係を説明するためのグラフ図である。図９は、図５に示されたモデルの部分概略図であって、親出願に開示された尖カプラーを介しての尖ライン格子と底ライン格子との間の相互接続部分をさらに詳細に示した図である。図１０は、親出願に開示され、親出願の請求の範囲に記載された双方向信号処理モデルと、人の耳の応答をシミュレーションするために電子的な構成要素を利用した加算方向性波増幅器とを結合した本発明を示す概略図である。図１１ａおよび１１ｂは、コルティフィルタ器官の物理的シミュレーションについて示す本発明の概略図である。発明を実施するための最良の形態図１に示されるように、本発明者は、人の耳の蝸牛の応答を説明すると同時にシミュレーションするためのモデルをすでに開発している。基本的に、図１に示すモデルは、蝸牛の周波数同調曲線において測定されるものとして様々な文献に取り上げられている、「尖」および「底」に影響する２本の信号路の一方向非線形信号処理を特徴とするものである。この従来技術を使用し、それぞれが異なる可聴周波数に同調された独立の非線形フィルタからなるバンクによって蝸牛のスペクトル分析を近似的にシミュレートする。図１に示すモデルの具体的な動作および機能構成要素については、先に引用した本発明者による先行技術文献中にさらに詳細に記載されている。しかしながら、信号処理は図１に示されるように左から右へと行われており、このモデルにはフィードバックループもなければ逆方向の信号の流れもないということに十分注意されたい。それにもかかわらず、このモデルは、多くの心理学的実験や生物物理学的実験において測定されたもののような音響レベル依存性非線形蝸牛周波数分析をうまくシミュレーションしている。本発明者はさらに尽力し、親出願に開示されている発明に至った。この発明は、第１の実施例において、関数ｆおよびf^-1を利用して代替信号路による双方向信号処理を実現したものである。この双方向信号処理を用いることで、結合音や誘発耳音響放射などの図１に示すモデルを使用した場合には説明しきれなかった様々な現象を説明することができ、このモデルを拡大適用することが可能になる。図２に示されるように、点２および３は伝搬媒体におけるタップと考えることができる。これらの点は、ここでは基底膜として示されるように後の開発段階においてさらに明確なものとなる。双方向信号処理を行う非線形フィードバックループすなわちｆおよびf^-1の代替分岐路を設けることで、点１における一方向尖源からの信号と、ここに示されるような点３での「底媒体」の伝搬時の信号とを非線形加算することができる。図１に示すモデルに対してこのような修正を施すことで、独立した非線形フィルタによるスペクトル分析を保持することができ、頂端伝搬する応答間の相互作用は全く考えられなくなる。換言すれば、低域通過フィルタＨ３は低周波信号を中耳に通過させる。同調フィルタＨ１は中心周波数 ωの音を通し、その応答は上述したように帯域通過フィルタＨ２を介して濾波された出力応答を使用して非線形的になされる。異なる周波数に同調された非線形フィルタ間の相互作用は、図２に示すモデルおよび概略では考えられず、説明もつかない。図３に示されるように、親出願に開示された非線形増幅原理を拡大適用し、異なる周波数に同調されたコルティフィルタ器官の検知された応答同士を相互作用させることができるようにするための伝搬媒体として基底膜を含むようにした。同図に示されるように、複数の尖フィルタＨ１をそれぞれ異なる中心周波数ＣＦ_i に同調した上で、双方向処理を行うために非線形的に基底膜に結合した。したがって、応答は非線形的な分布増幅作用によって得られるものとして測定される。この双方向信号処理の一例について、蝸牛（コルティ器官と基底膜とを含む）と中耳および外耳とを接続した両頭矢印によって示す。このモデルは、蝸牛の実際の物理的構成に極めてよく似ているため、蝸牛用の電子シミュレータの構成についてのモデルとなる。もちろん、中耳および外耳をシミュレーションしている電子回路は周知のものである。例えば、Chassaing R.およびHorning D.W.著、（１９９０）、Digital Signal Processing with the TMS 320C25 ;およびLi n，Kun-Shan,Ed．（１９８７）、Digital Signal Processing Applications wit h the TMS 320 Family、第１巻などを参照のこと。双方向処理の、応答曲線を耳の測定された応答により一層近付ける効果を図６に示す。図４に示されるように、親出願に開示されている発明の理想的な例では、中心周波数ＣＦ_iの複数の帯域通過フィルタによって、入力周波数Ｆｓに対する応答を提供する。この入力周波数は、一組の低域通過フィルタを介して非線形的に処理され底から尖まで順に合計される。親出願に開示された発明のより一層物理的に実現可能な実施例を図５に示す。同図に示されるように、尖ライン格子と底ライン格子とを備える一対の整合格子を複数の尖モジュール（図２に示す）によって相互に接続し、両者間で異なる周波数点において非線形双方向信号処理を達成する。尖ライン格子および底ライン格子は、図７ｂに示すような従来の全極格子である。図７ａに示されるように、不均一音響管の理想的な部分を示す一極格子は、前進波および後進波としてＦｉおよびＢｉを有する。単位遅延Ｚ^-1はこの部分の通過時間に等しい。Ｋｉは理想的な連続部分の断面比によって変化する反射係数である。図７ｂに示すような（図５の尖ライン格子および底ライン格子として使用されているような）全極格子において、前進遅延は排除され、後進遅延は通過時間の２倍に等しくなる。各セクションについての計数逓減率を正規化して一本化する。同図に示されるように、計数逓減率および遅延以外は周波数応答の形式は変化しない。図５に示されるように、応答同士は人の耳の基底膜において発生すると思われていたよりも大きく底ライン格子に沿って相互に作用する。同様に、非線形結合尖ライン格子および微分器Ｄ（Ｚ）を備えることで、コルティ器官を有する結合構造および外有毛細胞の動作をシミュレーションすると考えられている位相整合フィルタバンク音響分析を利用できる。このように、このモデルは、図５に示されるように蝸牛の物性にある程度対応しているため、蝸牛で機能している実際の物理的機構に対する見識を得ることができる。図９に示されるように、親出願に開示されている発明のモデルと蝸牛自体との相関は、人の耳において測定される応答をシミュレーションするために使用可能なモデルにおいて調節される。例えば、尖ライン格子のフィルタ応答を各尖フィルタまたは尖モジュールの「中心周波数」に正規化する。この時、計数逓減率α を例えば０≦α≦１などに選択し、これらの尖フィルタまたはモジュールの各々の感度の損失分をシミュレーションすることもできる。この計数逓減率を使用し、損傷を受けた蝸牛での応答の場合のように、特定の応答に対応している「中心周波数」に出力を調節することもできる。同様に、尖モジュールの各々において図示のように待機時バイアス制御を提供し、これによって尖感度の遠心性神経制御をシミュレーションすることもできる。この遠心性神経制御は、好ましくない音に対する耳の応答を抑制して、聞いてはいないが聴いているような時に怠慢さの結果をシミュレーションする脳機能の代表的なものである。、βを例えば０≦ β≦１などの範囲で選択することによって、底ラインから尖ラインへの後進伝搬を制御できる。同時に、尖前置増幅器Ｇの利得も、シミュレータを実現する際に使用されるカプラーの数に対応するよう調節することができる。これを図８に示す。ここでは、使用するカプラーの数をコルティ器官の１２，０００個の外有毛細胞の数と同数にできる。図８において、６００は蝸牛の５％部分における外有毛細胞の一般的な数を示す。同図は、尖フィルタの数が５％部分一か所あたり６００を下回った場合に通常の感度をシミュレーションするのに必要な利得（図５におけるＧ）の具体的な増加例を示すものである。例えば４００個の尖カプラーは基底膜全体にわたって一定間隔で存在し、この時Ｇ＝１９となる。あるいは、この４００個の尖カプラーを１つの５％部分に「ズーム」すれば、Ｇ＝１となる。このようにすることで、シミュレータの複雑さを軽減すると共にコストを抑え、この応答をシミュレーションするモデルを提供することができる。親出願に開示されている発明に基づいて、本発明者は自らの初期の蝸牛シミュレーションに改良を加えている。本発明は、単離した外有毛細胞の音調的に組織された機械運動性応答についての研究から得られた経験的データ（Brundin, L．& Russell，I.著、Sound-Induced Movements and Frequency Tuning inOuter Hair cells Isolated from the Guinea Pig Cochlea；Symposium Reprints：Bi ophysics Of Hair Cell Sensory Systems、Duifhuis，H．et al.，Eds．、Groni ngen、１９９３年６月２８日〜１９９３年７月２日、第１２１〜１２７頁を参照のこと）を利用し、人の耳の細胞生物物理学に近い類似の電子技術によって親出願に開示されている蝸牛システム動作の主だった点を実現する。図１０に示されるように、親出願に開示されている発明のソース遅延ラインの代わりに、（音調組織化されたコルティフィルタ器官をモデル化する）双方向信号処理の通過帯域内で作動遅延回路を使用する。さらに、本発明は、二種類の信号に応答する非線形加算方向性波増幅手段を利用する。これらの信号の各々は物理的機構に対応している。一方はコルティフィルタモデルへの「全体的」信号であり、外有毛細胞によってあぶみ骨入力に応答した内耳腔内での高速圧力波に音調同調された位相機械運動性応答に対応している。もう一方はコルティフィルタ器官への「局所的」入力信号であり、あぶみ骨に応答した外有毛細胞全体にわたる圧力勾配に対する昔から定義されている低速波応答に対応している。外有毛細胞の同調位相長変調応答は、網状板と基底膜との間の分離度を変調することによってＮｕｅｌ空間に位相信号を供給する。基底膜に結合された状態で、Ｎｕｅｌ空間は膜を通過する圧力勾配に対する従来の低速波応答と類似の移動波を支持する。本発明による増幅原理は、増幅波が最大構築位置をこえて伝わる時にこの増幅波を減衰させるための散逸手段を必要とする。散逸は、分路コンデンサＣ_iを使用してモデルに導入され、直流インダクタＩ_iと平行に配置できる。本発明は、外有毛細胞による同調応答の加算方向波増幅におけるコレクタとして作用する基底膜をシミュレーションする。このコレクタは標準的な工学原理（周知）を不均一伝送路に利用したものである。図１１ａおよび１１ｂに示されるように、本発明は従来技術（Davis，H．、「 A model for transducer action in the cochlea」、Cold spring Symposia on Quantitative Biology、第３０巻、第１８１〜１９０頁（１９６５）；およびSantos-Sacchi，J．「On the frequency limit and phase of outer hair cel l motility：effects on the membrane filter」、J．Neurosci、第１２巻、第１９０６〜１９１６頁（１９９２））において見られるような毛髪細胞および電気運動性モデルを使用して、さらにコルティフィルタ器官の生物物理学的実施をシミュレーションする。図１１ｂに示されるように、その左側は圧縮変換器ｆに相当し、右側は図１１ａに概略的に示した逆変換器ｆ^-1に相当する。これらのモデルでは、作動増幅器を利用して逆変換器を実現している。しかしながら、この機構についての対応する物理的な根拠は分かっていない。さらに、これらの変換器にはメモリは備えられておらず、圧縮変換器内に積分器が１つか２つと逆変換器内に積分器と同数の微分器が備えられている。（電気運動関数ｍ（ｅ）はSant os-Sacchi，op．cit．によって定義される。）本発明は、ＶＬＳＩシミュレーション技術を使用して示された。好ましい実施例は推奨された実現形態である。ＶＬＳＩシミュレーションは強力な汎用コンピュータを必要としたが、本発明者はＤＳＰ技術の方が実用的であると考えている。その他の技術を使用して本発明を実現してもよいことは理解できよう。また、尖カプラーに含まれるものとしての所望の非線形応答についての知識のある当業者であれば、２つの全極格子を相互接続するためのカスタムＤＳＰチップを容易に設計・実現できるであろう。本発明は様々な形で変更および修正が可能であることは当業者らによって明らかである。しかしながら、これらの変更や修正は開示の教示内容に含まれ、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年１１月２９日【補正内容】請求の範囲１．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段とを有する音響分析器の改良において、適当な時系列において前記出力生成手段内の異なる位置で前記複数の周波数を加算できるように、前記受信手段と前記出力生成手段との間に接続された類似の非線形加算方向性波増幅手段を備えることを特徴とする音響分析器。２．前記増幅手段は複数の分散出力を生成する手段を含み、前記音響分析器はさらに前記分散出力間に接続されて前記分散出力を散逸する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の音響分析器。３．前記散逸手段は、分路コンデンサおよび直流インダクタを備えることを特徴とする請求項２に記載の音響分析器。４．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段と、前記受信手段と前記出力生成手段との間に接続された増幅手段とを有する音響分析器の改良において、前記増幅手段への信号を生成し、前記複合音響入力と混合する手段を有する前記音響分析器を備えることを特徴とする音響分析器。５．前記入力を生成する手段は、人の耳の低速圧力勾配波に対応する入力を生成することを特徴とする請求項４に記載の音響分析器。６．前記生成された入力は、前記出力生成手段と前記複合音響入力との間のフィードバック接続を含むことを特徴とする請求項４に記載の音響分析器。７．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段とを有する音響分析器の改良において、記憶機能を有する複数の変換器であって、前記複数の変換器は前記受信手段と前記出力生成手段との間に並列に接続されていることを特徴とする音響分析器。８．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段とを有する音響分析器の改良において、前記出力手段は人の耳から放出されるもののような音響歪み成分を生成するための手段を有する音響分析器。９．前記出力手段は、人の耳から放出されるもののような自然放射を生成するための手段を有することを特徴とする請求項８に記載の音響分析器。１０．前記出力手段は、人の耳で発生するもののような前記自然放射と外部音との間の非線形相互作用をシミュレーションする出力を生成する手段を有することを特徴とする請求項９に記載の音響分析器。１１．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段とを有する音響分析器の改良において、前記複合音響入力の前記複数の周波数のうちの各々に対して前記入力と前記出力との間の非線形双方向信号処理に応答して前記分析器の感度を変化させ、前記出力を調節する手段を備えることを特徴とする音響分析器。１２．前記出力は複数の離散出力を有し、前記出力の各々は予め選択された周波数での前記周波数応答の代表的なものであり、前記感度変更手段は特定の周波数範囲について離散出力の数を変化させることを特徴とする請求項１１に記載の音響分析器。１３．前記感度変更手段は、前記離散出力に接続されて前記出力の強度を変化させるための手段を備えることを特徴とする請求項１２に記載の音響分析器。１４．全周波数において出力を選択的に減衰させる手段を備えることを特徴とする請求項１３に記載の音響分析器。１５．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段とを有する音響分析器の改良において、適当な時系列において前記出力生成手段内の異なる位置で前記複数の周波数を加算できるように、前記受信手段と前記出力生成手段との間に接続された非線形加算方向性波増幅器手段を備えることを特徴とする音響分析器。１６．前記増幅器手段は、一対の整合全極格子を備えることを特徴とする請求項１５に記載の音響分析器。１７．前記増幅器手段は、前記一対の格子と相互に接続された複数の非線形カプラーを備えることを特徴とする請求項１６に記載の音響分析器。１８．前記出力手段は、前記複数の格子の１つに打ち込まれた複数のタップを備え、前記タップの各々は特定の周波数での出力を供給することを特徴とする請求項１７に記載の音響分析器。１９．タップの数を選択する手段と、前記タップの各々における出力の周波数を選択する手段とを備えることによって、前記音響分析器の感度および周波数範囲を調節することを特徴とする請求項１８に記載の音響分析器。２０．前記格子のうちの１つは該絡子を介して信号を二方向に伝搬させる手段を有することを特徴とする請求項１９に記載の音響分析器。２１．信号を二方向に伝搬させる手段を有する前記１つの格子は、その他の格子よりも前記入力に近いことを特徴とする請求項２０に記載の音響分析器。２２．複数のタップを有する前記格子は、一方向のみの信号伝搬を利用していることを特徴とする請求項２１に記載の音響分析器。２３．前記格子間に相互接続された可変利得前置増幅器を備えることを特徴とする請求項２２に記載の音響分析器。２４．内耳回路に接続された外耳回路を備え、前記内耳回路の出力は前記格子の各々に接続されていることを特徴とする請求項２２に記載の音響分析器。２５．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段とを有する音響分析器の改良において、入力と出力との間で両方向に信号を処理する手段を備えることを特徴とする音響分析器。２６．前記信号処理手段は、前記信号を非線形増幅する手段を含むことを特徴とする請求項２５に記載の音響分析器。２７．前記出力生成手段と前記増幅手段との間にフィードバック接続を備えることを特徴とする請求項４に記載の音響分析器。２８．前記フィードバック接続は、人の耳の中のコルティ器官に変位する基底膜に対応することを特徴とする請求項２７に記載の音響分析器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，ＪＰ

Claims

【特許請求の範囲】１．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段とを有する音響分析器の改良において、前記受信手段と前記出力生成手段との間に接続された類似の非線形加算方向性波増幅手段を備えることを特徴とする音響分析器。２．前記増幅手段は複数の分散出力を生成する手段を含み、前記音響分析器はさらに前記分散出力間に接続されて前記分散出力を散逸する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の音響分析器。３．前記散逸手段は、分路コンデンサおよび直流インダクタを備えることを特徴とする請求項２に記載の音響分析器。４．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段と、前記受信手段と前記出力生成手段との間に接続された増幅手段とを有する音響分析器の改良において、前記増幅手段への信号を生成し、前記複合音響入力と混合する手段を備えることを特徴とする音響分析器。５．前記生成された入力は、人の耳の低速圧力勾配波に対応していることを特徴とする請求項４に記載の音響分析器。６．前記生成された入力は、前記散逸手段と前記増幅手段との間のフィードバック接続を含むことを特徴とする請求項４に記載の音響分析器。７．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段とを有する音響分析器の改良において、記憶機能を有する複数の変換器であって、前記複数の変換器は前記受信手段と前記出力生成手段との間に並列に接続されていることを特徴とする音響分析器。８．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段とを有する音響分析器の改良において、前記出力手段は人の耳から放出されるもののような音響歪み成分を生成するための手段を有する音響分析器。９．前記出力手段は、人の耳から放出されるもののような自然放射を生成するための手段を有することを特徴とする請求項８に記載の音響分析器。１０．前記出力手段は、人の耳で発生するもののような前記自然放射と外部音との間の非線形相互作用をシミュレーションする出力を生成する手段を有することを特徴とする請求項９に記載の音響分析器。１１．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段とを有する音響分析器の改良において、前記複合音響入力の前記周波数に関して前記分析器の感度を変化させる手段を備えることを特徴とする音響分析器。１２．前記出力は複数の離散出力を有し、前記出力の各々は予め選択された周波数での前記周波数応答の代表的なものであり、前記感度変更手段は特定の周波数範囲について離散出力の数を変化させることを特徴とする請求項１１に記載の音響分析器。１３．前記感度変更手段は、前記離散出力に接続されて前記出力の強度を変化させるための手段を備えることを特徴とする請求項１２に記載の音響分析器。１４．全周波数において出力を選択的に減衰させる手段を備えることを特徴とする請求頂１３に記載の音響分析器。１５．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段とを有する音響分析器の改良において、前記受信手段と前記出力生成手段との間に接続された非線形分布増幅器手段を備えることを特徴とする音響分析器。１６．前記増幅器手段は、一対の整合全極格子を備えることを特徴とする請求項１５に記載の音響分析器。１７．前記増幅器手段は、前記一対の格子と相互に接続された複数の非線形カプラーを備えることを特徴とする請求項１６に記載の音響分析器。１８．前記出力手段は、前記複数の格子の１つに打ち込まれた複数のタップを備え、前記タップの各々は特定の周波数での出力を供給することを特徴とする請求項１７に記載の音響分析器。１９．タップの数を選択する手段と、前記タップの各々における出力の周波数を選択する手段とを備えることによって、前記音響分析器の感度および周波数範囲を調節することを特徴とする請求項１８に記載の音響分析器。２０．前記格子のうちの１つは該格子を介して信号を二方向に伝搬させる手段を有することを特徴とする請求項１９に記載の音響分析器。２１．信号を二方向に伝搬させる手段を有する前記１つの格子は、その他の格子よりも前記入力に近いことを特徴とする請求項２０に記載の音響分析器。２２．複数のタップを有する前記格子は、一方向のみの信号伝搬を利用していることを特徴とする請求項２１に記載の音響分析器。２３．前記格子間に相互接続された可変利得前置増幅器を備えることを特徴とする請求項２２に記載の音響分析器。２４．内耳回路に接続された外耳回路を備え、前記内耳回路の出力は前記格子の各々に接続されていることを特徴とする請求項２２に記載の音響分析器。２５．複数の周波数からなる複合音響入力を受信する手段と、人の耳の周波数応答を代表する出力を生成する手段とを有する音響分析器の改良において、入力と出力との間で両方向に信号を処理する手段を備えることを特徴とする音響分析器。２６．前記信号処理手段は、前記信号を非線形増幅する手段を含むことを特徴とする請求項２５に記載の音響分析器。