JPS61170457A - 聴覚刺激装置 - Google Patents
聴覚刺激装置Info
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- JPS61170457A JPS61170457A JP61007148A JP714886A JPS61170457A JP S61170457 A JPS61170457 A JP S61170457A JP 61007148 A JP61007148 A JP 61007148A JP 714886 A JP714886 A JP 714886A JP S61170457 A JPS61170457 A JP S61170457A
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- JP
- Japan
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- signal
- electrode
- auditory
- filling
- analog signal
- Prior art date
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- Granted
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-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
- A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
- A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
- A61N1/36036—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of the outer, middle or inner ear
- A61N1/36038—Cochlear stimulation
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
- Percussion Or Vibration Massage (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、一般に、聴覚刺激システムに係り、特に、耳
の遠い人の聴覚を電気的に刺激する方法及び装置に係る
。
の遠い人の聴覚を電気的に刺激する方法及び装置に係る
。
従来の技術
「聴覚の刺激等を促進するための多周波数システム及び
方法（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｙｓ
ｔｅｍ ａｎｄＭｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｅｎｈａｎｃｉ
ｎｇ Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎ
ｄ ｔｈｅ Ｌｉｋｅ）Ｊと称する本出願人の米国特許
第４．２８４，８５６号及び第４，３５７，４９７号に
は、別々の音声周波数帯域に対応する電気信号が多チャ
ンネルＲＦ送信手段により皮膚を経て結合される受信器
へ送られるような経皮式の聴覚刺激システムが開示され
ている。受信器は、信号を復調し、次いで、信号は、内
耳の娼牛殻に埋め込まれた多電極充填物にアナログ信号
として送られる。
方法（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｙｓ
ｔｅｍ ａｎｄＭｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｅｎｈａｎｃｉ
ｎｇ Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎ
ｄ ｔｈｅ Ｌｉｋｅ）Ｊと称する本出願人の米国特許
第４．２８４，８５６号及び第４，３５７，４９７号に
は、別々の音声周波数帯域に対応する電気信号が多チャ
ンネルＲＦ送信手段により皮膚を経て結合される受信器
へ送られるような経皮式の聴覚刺激システムが開示され
ている。受信器は、信号を復調し、次いで、信号は、内
耳の娼牛殻に埋め込まれた多電極充填物にアナログ信号
として送られる。
［単一チャンネルの聴覚刺激システム（Ｓｉｎｇｌｅｃ
ｈａｎｎｅｌ Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉ
ｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）Ｊと題する米国特許第４，４１９
，９９５号には、娼牛殻を貫通する必要なく全スピーチ
パターンを与えるように嫡牛殻の基部又はその付近に設
置された電極を使用することが開示されている。
ｈａｎｎｅｌ Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉ
ｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）Ｊと題する米国特許第４，４１９
，９９５号には、娼牛殻を貫通する必要なく全スピーチ
パターンを与えるように嫡牛殻の基部又はその付近に設
置された電極を使用することが開示されている。
最近では、パルス状の信号を使用して音声信号を送信す
ることが提案されている。「スピーチプロセッサ（Ｓｐ
ｅｅｃｈ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）Ｊと題する米国特許第
４，４４１，２０２号を参照されたい、この特許によれ
ば、入力スピーチ信号は、フィルタ回路、ゼロ交差カウ
ンタ及びＲＭＳ測定回路に通され、スピーチ信号の基本
音声成分及び最初の３つの形成音の振幅及び周波数を表
わす信号が発生される０次いで、コンピュータ手段を使
用し、第２の形成音周波数レンジのサブバンドを特定の
電極に指定する際に電極の鋭さをランク付けすることに
より植え込まれた電極の刺激の仕方が決定される。形成
音及び韻律情報は、パルスの形態で電極に送られる。
ることが提案されている。「スピーチプロセッサ（Ｓｐ
ｅｅｃｈ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）Ｊと題する米国特許第
４，４４１，２０２号を参照されたい、この特許によれ
ば、入力スピーチ信号は、フィルタ回路、ゼロ交差カウ
ンタ及びＲＭＳ測定回路に通され、スピーチ信号の基本
音声成分及び最初の３つの形成音の振幅及び周波数を表
わす信号が発生される０次いで、コンピュータ手段を使
用し、第２の形成音周波数レンジのサブバンドを特定の
電極に指定する際に電極の鋭さをランク付けすることに
より植え込まれた電極の刺激の仕方が決定される。形成
音及び韻律情報は、パルスの形態で電極に送られる。
発明が解決しようとする問題点
経皮式の聴覚刺激システムの利用者は、バックグランド
ノイズが存在する場合に著しく聞き取り難くなることが
分かっている。
ノイズが存在する場合に著しく聞き取り難くなることが
分かっている。
問題点を解決するための手段
そこで、本発明の目的は、耳の遠い人が経皮式の聴覚刺
激システムを用いてスピーチを聞き取り易くすることで
ある。
激システムを用いてスピーチを聞き取り易くすることで
ある。
本発明によれば、スピーチ信号を表わす少なくとも１つ
のアナログ信号と、特定のスピーチの特徴を与える少な
くとも１つのパルス状信号とが聴覚刺激のために同時に
与えられる。実験によれば、１つのチャンネルで送られ
る少なくとも１つのアナログ信号を別のチャンネルで送
られる少なくとも１つのパルス状信号と合成するように
して多チヤンネル伝送システムを用いることにより。
のアナログ信号と、特定のスピーチの特徴を与える少な
くとも１つのパルス状信号とが聴覚刺激のために同時に
与えられる。実験によれば、１つのチャンネルで送られ
る少なくとも１つのアナログ信号を別のチャンネルで送
られる少なくとも１つのパルス状信号と合成するように
して多チヤンネル伝送システムを用いることにより。
ノイズの影響について予期せぬ改善を得ることができる
と分かった。
と分かった。
アナログ信号は、音声信号の振幅を圧縮し、この圧縮し
た信号を患者の周波数応答に合致するように調整し、次
いで、１つのチャンネルを経て刺激電極に送って、スピ
ーチを最も聞き取り易いものとすることにより１発生さ
れる。アナログ信号は、帯域中が約１００ないし５００
０ Ｈｚであるのが好ましい。上記の少なくとも１つの
パルス状信号は、第１及び第２の形成音周波数及びスピ
ーチ周波数といった幾つかの選択されたスピーチの特徴
を与えるものである。これらの取り上げられた特徴は、
第１又は第２の形成音周波数をパルス繰り返し周波数と
して使用して、特定の周波数帯域を常に特定の電極チャ
ンネルに送ることにより、患者に与えることができる。
た信号を患者の周波数応答に合致するように調整し、次
いで、１つのチャンネルを経て刺激電極に送って、スピ
ーチを最も聞き取り易いものとすることにより１発生さ
れる。アナログ信号は、帯域中が約１００ないし５００
０ Ｈｚであるのが好ましい。上記の少なくとも１つの
パルス状信号は、第１及び第２の形成音周波数及びスピ
ーチ周波数といった幾つかの選択されたスピーチの特徴
を与えるものである。これらの取り上げられた特徴は、
第１又は第２の形成音周波数をパルス繰り返し周波数と
して使用して、特定の周波数帯域を常に特定の電極チャ
ンネルに送ることにより、患者に与えることができる。
或いは又、形成音周波数は、刺激のパルス繰返し数をピ
ッチ周波数から直接導出するようにして、１つの特定の
電極チャンネルに供給することもできる。パルスの振幅
は、形成音の振幅に比例してもよいし、全スピーチ信号
のＲＭＳ値に比例してもよい。
ッチ周波数から直接導出するようにして、１つの特定の
電極チャンネルに供給することもできる。パルスの振幅
は、形成音の振幅に比例してもよいし、全スピーチ信号
のＲＭＳ値に比例してもよい。
従って１本発明の特徴は、内耳の嫡牛殻を刺激する多電
極充填物と、少なくとも１つのアナログ信号及び少なく
とも１つのパルス状信号を多電極充填物に同時に供給し
て聴覚神経を同時に刺激するための送信及び受信手段と
を備えた聴覚刺激用の多チヤンネルシステムにある。
極充填物と、少なくとも１つのアナログ信号及び少なく
とも１つのパルス状信号を多電極充填物に同時に供給し
て聴覚神経を同時に刺激するための送信及び受信手段と
を備えた聴覚刺激用の多チヤンネルシステムにある。
本発明の他の目的及び特徴は、添付図面を参照した以下
の詳細な説明及び特許請求の範囲から容易に明らかとな
ろう。
の詳細な説明及び特許請求の範囲から容易に明らかとな
ろう。
実施例
第１図は、本発明の一実施例による多チヤンネルスピー
チコードシステムの機能的なブロック図である。この実
施例では、多数の送信及び電極チャンネルが設けられて
いる。スピーチプロセッサは、マイクロホン１０、前置
増幅器１２、処理さるべき音声信号の周波数レンジをス
ピーチの送信に必要な帯域中（１５０Ｈｚないし５ Ｋ
Ｈｚ ）に制限するためのバンドパスフィルタ１４、
音声の増幅度を実際のスピーチレベルに調整するための
低速自動利得制御器（ＡＧＣ）１６．及び子音対母音の
比を増大するための高速ＡＧＣ（音節圧縮器）１８を備
えている。
チコードシステムの機能的なブロック図である。この実
施例では、多数の送信及び電極チャンネルが設けられて
いる。スピーチプロセッサは、マイクロホン１０、前置
増幅器１２、処理さるべき音声信号の周波数レンジをス
ピーチの送信に必要な帯域中（１５０Ｈｚないし５ Ｋ
Ｈｚ ）に制限するためのバンドパスフィルタ１４、
音声の増幅度を実際のスピーチレベルに調整するための
低速自動利得制御器（ＡＧＣ）１６．及び子音対母音の
比を増大するための高速ＡＧＣ（音節圧縮器）１８を備
えている。
スピーチは、マイクロホン１０によって受信され、前置
増幅器１２によって増幅される。増幅されたスピーチ信
号は、バンドパスフィルタ１４と、低速利得制御増幅器
１６と、音節圧縮器として働く高速利得制御増幅器１８
とに通され、電気的に刺激される聴覚系統の狭いダイナ
ミックレンジ内にスピーチ信号を適合させるために子音
と母音の振幅比が増大される。
増幅器１２によって増幅される。増幅されたスピーチ信
号は、バンドパスフィルタ１４と、低速利得制御増幅器
１６と、音節圧縮器として働く高速利得制御増幅器１８
とに通され、電気的に刺激される聴覚系統の狭いダイナ
ミックレンジ内にスピーチ信号を適合させるために子音
と母音の振幅比が増大される。
その後、信号は、並列な多数の経路によって処理される
。アナログ経路においては、信号が、フィルタ回路網２
０の個々に調整された周波数応答によって等化され、使
用される音声帯域内の全ての周波数が同じ大きさの音を
発生するようにされる。このアナログ信号は、次いで、
適応デルタ変調器（ＡＤＭ）２２によって４８ Ｋ Ｈ
ｚのビット流にエンコードされ、オアゲート５２に送ら
れる。
。アナログ経路においては、信号が、フィルタ回路網２
０の個々に調整された周波数応答によって等化され、使
用される音声帯域内の全ての周波数が同じ大きさの音を
発生するようにされる。このアナログ信号は、次いで、
適応デルタ変調器（ＡＤＭ）２２によって４８ Ｋ Ｈ
ｚのビット流にエンコードされ、オアゲート５２に送ら
れる。
このチャンネルは、米国特許第４，３５７゜４９７号に
開示されたように、広帯域のアナログ信号を発生する。
開示されたように、広帯域のアナログ信号を発生する。
パルス刺激チャンネルの信号は、ＡＤＭエンコーダ２２
によって発生された４８ＫＨｚのアナログチャンネル情
報とインターリーブされる。パルス刺激チャンネルは、
スピーチの選択された特徴を表わすものである。
によって発生された４８ＫＨｚのアナログチャンネル情
報とインターリーブされる。パルス刺激チャンネルは、
スピーチの選択された特徴を表わすものである。
この例において取り上げられる特徴は、ピッチ（Ｆ、）
と、第２形成音周波数（Ｆ２）及び振幅 Ａ２である。
と、第２形成音周波数（Ｆ２）及び振幅 Ａ２である。
その他の選択できる特徴としては。
例えば、第１形成音についての特徴Ｆ１、Ａ１及び第３
形成音についての特徴Ｆ、及びＡ３が挙げられる。
形成音についての特徴Ｆ、及びＡ３が挙げられる。
スピーチ対雑音の比が低いようなノイズの多い環境にお
いても患者がピッチ及び形成前を確実に推定できるよう
にするため、明確さ即ちノイズ抑制特性として知られて
いる種々の技術の中から使用される手段が選択される。
いても患者がピッチ及び形成前を確実に推定できるよう
にするため、明確さ即ちノイズ抑制特性として知られて
いる種々の技術の中から使用される手段が選択される。
ピッチ情報は、２０．８ｓのサンプリングインターバル
検出器３１、パルス発生器３２及びＤ型フリップ−フロ
ップ３３においてパルス状の刺激信号（パルス繰返し数
が約１００ないし３００パルス／秒の）を発生するのに
使用される。フリップ−フロップ３３は、ＡＤＭエンコ
ーダに使用されるものと同じクロック２４ （４８ＫＨ
ｚ）によって駆動される。上記の刺激パルスは、刺激の
率を決定するものであり、これらのパルスには。
検出器３１、パルス発生器３２及びＤ型フリップ−フロ
ップ３３においてパルス状の刺激信号（パルス繰返し数
が約１００ないし３００パルス／秒の）を発生するのに
使用される。フリップ−フロップ３３は、ＡＤＭエンコ
ーダに使用されるものと同じクロック２４ （４８ＫＨ
ｚ）によって駆動される。上記の刺激パルスは、刺激の
率を決定するものであり、これらのパルスには。
コード化されたチャンネル番号と振幅情報とが追加され
る。回路４１は、第３図及び第４図について詳細に説明
するが、第２形成音を抽出し、その周波数は、Ａ／Ｄコ
ンバータ４２を経てチャンネルコーダ４４に送られる。
る。回路４１は、第３図及び第４図について詳細に説明
するが、第２形成音を抽出し、その周波数は、Ａ／Ｄコ
ンバータ４２を経てチャンネルコーダ４４に送られる。
振幅情報は、Ａ／Ｄコンバータ４３を経てコード回路４
５に送られる。
５に送られる。
チャンネル番号は、刺激に使用すべき電極接点の鼓室階
内の位置を決定する。これは、アナログチャンネルによ
って与えられる一時的な情報に加えて成る種のドツトピ
ック（振動）情報を与える。
内の位置を決定する。これは、アナログチャンネルによ
って与えられる一時的な情報に加えて成る種のドツトピ
ック（振動）情報を与える。
このようにして得られる冗長度は、ノイズの多い環境に
おいても患者がスピーチの音を認識するように助成する
。チャンネル番号及び振幅情報は、Ｆ２抽出回路４１か
ら得られる。アナログ信号のためにとっておくべきチャ
ンネルの数は、多数のスイッチによってセットされる。
おいても患者がスピーチの音を認識するように助成する
。チャンネル番号及び振幅情報は、Ｆ２抽出回路４１か
ら得られる。アナログ信号のためにとっておくべきチャ
ンネルの数は、多数のスイッチによってセットされる。
フリップ−フロップ３３、コーグ４４及びコーグ４５か
らのデータは、並列／直列コンバータ４７においてマル
チプレクサされ、オアゲート５２へ送られる。種々の全
ての刺激チャンネルについての信号は、送信器５３にお
いて１つのＲＦキャリアによって送信される。
らのデータは、並列／直列コンバータ４７においてマル
チプレクサされ、オアゲート５２へ送られる。種々の全
ての刺激チャンネルについての信号は、送信器５３にお
いて１つのＲＦキャリアによって送信される。
パルス状刺激のためのデジタルコード情報は。
同じチャンネル又は別の送信チャンネルにあるアナログ
刺激信号のためのデジタルコード情報（ＡＤＭ）と合成
される。この合成された信号にはパリティチェック情報
が追加され、これにより得た信号を用いてＲＦ送信器が
変調され、本出願人の米国特許第４，３５７，４９７号
に開示されたように植え込まれた受信器に対して経皮リ
ンクが形成される。
刺激信号のためのデジタルコード情報（ＡＤＭ）と合成
される。この合成された信号にはパリティチェック情報
が追加され、これにより得た信号を用いてＲＦ送信器が
変調され、本出願人の米国特許第４，３５７，４９７号
に開示されたように植え込まれた受信器に対して経皮リ
ンクが形成される。
コイル５４によって送信器５３に結合された植え込み受
信器５５は、同調された受信コイルと、信号復調回路と
、ＲＦキャリアを整流することにより植え込まれた回路
を作動するに必要な直流電力を発生する電源回路と、デ
コード及びエラー検出のための回路と、電極駆動回路と
を備えている。
信器５５は、同調された受信コイルと、信号復調回路と
、ＲＦキャリアを整流することにより植え込まれた回路
を作動するに必要な直流電力を発生する電源回路と、デ
コード及びエラー検出のための回路と、電極駆動回路と
を備えている。
全ての電子回路は、ハーメチックパッケージ内に封入さ
れる。
れる。
復調回路によって発生された直列ビット流を直列／並列
コンバータにより並列形態に変換してエラーチェックを
行なった後、デコード動作を行なうことによって次の情
報が得られる。
コンバータにより並列形態に変換してエラーチェックを
行なった後、デコード動作を行なうことによって次の情
報が得られる。
ａ）アナログ刺激信号（ＡＤＭデコーダ）。
ｂ）正しい振幅及び時間巾の刺激パルス（パルス巾及び
パルス振幅デコーダ）、 Ｃ）チャンネル番号、即ち、刺激場所。
パルス振幅デコーダ）、 Ｃ）チャンネル番号、即ち、刺激場所。
刺激電流を与える特定の電極駆動回路は、マルチプレク
サを適当にアドレスすることによって選択される。
サを適当にアドレスすることによって選択される。
アナログ信号を受信するように選択されたチャンネルと
、パルス状刺激のための２個までのチャンネルを同時に
刺激することができる。
、パルス状刺激のための２個までのチャンネルを同時に
刺激することができる。
どの電極チャンネルでどの信号を供給するかが患者ごと
に個人個人判断される。広帯域のアナログ信号は、患者
がスピーチを最も聞き取り易いようにこの信号で最適な
性能を発揮するチャンネルに送られる。その他のチャン
ネルは、８つの個々の形成音周波数レンジを与える音色
、ひいては、これらの周波数レンジに対応する音色に基
づいてランク付けされる。
に個人個人判断される。広帯域のアナログ信号は、患者
がスピーチを最も聞き取り易いようにこの信号で最適な
性能を発揮するチャンネルに送られる。その他のチャン
ネルは、８つの個々の形成音周波数レンジを与える音色
、ひいては、これらの周波数レンジに対応する音色に基
づいてランク付けされる。
意図される電極にアナログ刺激信号及びパルス状刺激信
号を供給するに必要なチャンネル番号情報は、振幅及び
パルス巾情報と共に送信される。
号を供給するに必要なチャンネル番号情報は、振幅及び
パルス巾情報と共に送信される。
特定の電極チャンネルを選択する場合、対応する音声処
理チャンネルをその特定の電極チャンネルの特性（周波
数応答、不快感限界、ダイナミックレンジ）に適合させ
ることが必要である。これは、又、パルス刺激信号につ
いても同様である。
理チャンネルをその特定の電極チャンネルの特性（周波
数応答、不快感限界、ダイナミックレンジ）に適合させ
ることが必要である。これは、又、パルス刺激信号につ
いても同様である。
種々の電極チャンネルによって選択することのできる応
答の特徴（例えば、ダイナミックレンジ。
答の特徴（例えば、ダイナミックレンジ。
不快感限界、周波数応答）は、音声処理装置の対応チャ
ンネルにおいて考慮しなければならない。
ンネルにおいて考慮しなければならない。
第２Ｎには、絹牛殻を刺激するのに使用できる電極構造
が示されている。一実施例では、複数の電極６２を含む
細長い充填物６０が鍋中殻内に挿入され、米国特許第４
，３５７，４９７号に開示されたように、その周波数応
答に基づいて、鱗牛殻が選択的に刺激される。選択され
た電極は、送信器及び受信器内の多数のチャンネルに接
続される。或いは又、電極５６及び５８のように、絹牛
殻の基部に電極を設けることもできる。米国特許第４，
４１９，９９５号に開示されたように、蝸牛殻の基部の
丸い窓又は突起部に作用電極５８を設けるのが好ましい
。アース電極５６は、電界を画成するように作用電極か
ら２ないし１０ｍ離れて設置される。これら２つの電極
は、多数のチャンネルから刺激することもできるし、或
いは、各チャンネルごとに一対の電極を設けることもで
きる。
が示されている。一実施例では、複数の電極６２を含む
細長い充填物６０が鍋中殻内に挿入され、米国特許第４
，３５７，４９７号に開示されたように、その周波数応
答に基づいて、鱗牛殻が選択的に刺激される。選択され
た電極は、送信器及び受信器内の多数のチャンネルに接
続される。或いは又、電極５６及び５８のように、絹牛
殻の基部に電極を設けることもできる。米国特許第４，
４１９，９９５号に開示されたように、蝸牛殻の基部の
丸い窓又は突起部に作用電極５８を設けるのが好ましい
。アース電極５６は、電界を画成するように作用電極か
ら２ないし１０ｍ離れて設置される。これら２つの電極
は、多数のチャンネルから刺激することもできるし、或
いは、各チャンネルごとに一対の電極を設けることもで
きる。
第２形成音周波数及び振幅を抽出するための第３図及び
第４図の回路について説明する。母音を識別する場合に
は、同様の第１形成音をもつ母音と異なる第２形成音を
もつ母音との間でしばしば混同が生じる。それ故、鱗牛
殻に設けた充填物で母音の識別性を改善するためには、
第１チヤンネルに送られる広帯域のアナログスピーチ信
号に加えて、１つ以上のチャンネルにＦ２情報を与える
ことが適当であると考えられる。母音識別作業のための
第２情報がコンピュータによるスピーチ分析プログラム
によって抽出されて第２チヤンネルを経て患者に送られ
た場合には、この種の作業における患者の理解度が単一
チャンネルのみの場合よりも高くなると考えられる。然
し乍ら、コンピュータや複雑なソフトウェアを用いて形
成音に追従する方法は、着用式のスピーチプロセッサに
は使用できない。そこで、最小数の部品及び最低の消費
電力で形成音を抽出するハードウェアが要求される。
第４図の回路について説明する。母音を識別する場合に
は、同様の第１形成音をもつ母音と異なる第２形成音を
もつ母音との間でしばしば混同が生じる。それ故、鱗牛
殻に設けた充填物で母音の識別性を改善するためには、
第１チヤンネルに送られる広帯域のアナログスピーチ信
号に加えて、１つ以上のチャンネルにＦ２情報を与える
ことが適当であると考えられる。母音識別作業のための
第２情報がコンピュータによるスピーチ分析プログラム
によって抽出されて第２チヤンネルを経て患者に送られ
た場合には、この種の作業における患者の理解度が単一
チャンネルのみの場合よりも高くなると考えられる。然
し乍ら、コンピュータや複雑なソフトウェアを用いて形
成音に追従する方法は、着用式のスピーチプロセッサに
は使用できない。そこで、最小数の部品及び最低の消費
電力で形成音を抽出するハードウェアが要求される。
追従精度と回路の複雑さとの兼ね合いを計ることが必要
である。例えば、第２の形成音は、母音を識別するため
の唯一のキューではなく、スペクトルの重みの中心も又
キ二一となるが、これは。
である。例えば、第２の形成音は、母音を識別するため
の唯一のキューではなく、スペクトルの重みの中心も又
キ二一となるが、これは。
殆どの場合、第２形成音の位置より厳密に若干後となる
。非常に限定されたシステムの場合は、信号エネルギー
の殆どが集中していて第２形成音が予想されるスペクト
ル部分を推定することが容易である。第２形成音を抽出
する方法もしくはスペクトル密度の最大値を探索する方
法について実験を行なった。第３図及び第４図は、これ
ら方法の一方、即ち、「同調式のバンドパスフィルタに
よる方法」の回路図である。
。非常に限定されたシステムの場合は、信号エネルギー
の殆どが集中していて第２形成音が予想されるスペクト
ル部分を推定することが容易である。第２形成音を抽出
する方法もしくはスペクトル密度の最大値を探索する方
法について実験を行なった。第３図及び第４図は、これ
ら方法の一方、即ち、「同調式のバンドパスフィルタに
よる方法」の回路図である。
第３図を説明すれば、ＡＧＣ１８からの入力は、７０に
おいて増幅され、同調式のフィルタ７２（ナショナル・
セミコンダクタ社のＭＦＩＯ）へ送られる。フィルタ７
２からのローパス（ＬＰ）出力、バンドパス（ＢＰ）出
力及びバイパス（ＨＰ）出力は、ａｃコンバータ兼対数
増幅器７４及び７６と、同調式のフィルタ７８とに各々
供給される。コンバータ兼対数増幅器７４及び７６の出
力は、差動増幅器８０によって減算され、この増幅器８
０の出力は、フィルタ８２を経て位相固定ループ８４
（ＰＬＬ４０４５）へ送られる６位相固定ループ８４の
出力は、クロック信号としてフィルタ７２へ送られる。
おいて増幅され、同調式のフィルタ７２（ナショナル・
セミコンダクタ社のＭＦＩＯ）へ送られる。フィルタ７
２からのローパス（ＬＰ）出力、バンドパス（ＢＰ）出
力及びバイパス（ＨＰ）出力は、ａｃコンバータ兼対数
増幅器７４及び７６と、同調式のフィルタ７８とに各々
供給される。コンバータ兼対数増幅器７４及び７６の出
力は、差動増幅器８０によって減算され、この増幅器８
０の出力は、フィルタ８２を経て位相固定ループ８４
（ＰＬＬ４０４５）へ送られる６位相固定ループ８４の
出力は、クロック信号としてフィルタ７２へ送られる。
同調式のフィルタ７８の出力は、Ｆ２周波数出力となる
・ 入力信号の周波数レンジにわたってスイープする簡単な
バンドパスフィルタは、入力信号のスペクトル成分の振
幅（フィルタの帯域中にわたって積分された）を連続的
に出力する。出力電圧を最大とするように同調が制御さ
れる場合には、フィルタの中心周波数がスペクトルの最
大値の周波数を指示する。充分に正確な出力信号を得る
ためには、フィルタの帯域中が、（スピーチ）入力信号
のスペクトルの振幅密度の予想変化率に適合しなければ
ならず、然も、フィルタの予想スイープ率とも適合しな
ければならない。又、スイープ率は。
・ 入力信号の周波数レンジにわたってスイープする簡単な
バンドパスフィルタは、入力信号のスペクトル成分の振
幅（フィルタの帯域中にわたって積分された）を連続的
に出力する。出力電圧を最大とするように同調が制御さ
れる場合には、フィルタの中心周波数がスペクトルの最
大値の周波数を指示する。充分に正確な出力信号を得る
ためには、フィルタの帯域中が、（スピーチ）入力信号
のスペクトルの振幅密度の予想変化率に適合しなければ
ならず、然も、フィルタの予想スイープ率とも適合しな
ければならない。又、スイープ率は。
入力信号の形成音周波数（は−′第２の形成音）の変化
率によっても左右される。中心周波数は、振幅の最大値
が中心周波数にくるように常に同調することができる。
率によっても左右される。中心周波数は、振幅の最大値
が中心周波数にくるように常に同調することができる。
従って、中心周波数は、第２の形成音部ちスペクトルの
重心に追従する。バンドパスフィルタの出力では、制御
回路を直接駆動することができない。°というのは、位
相情報を得ることができず、従って、必要とされる同調
の向きが分からないからである。同調の向きについての
情報は、次のように得られる。
重心に追従する。バンドパスフィルタの出力では、制御
回路を直接駆動することができない。°というのは、位
相情報を得ることができず、従って、必要とされる同調
の向きが分からないからである。同調の向きについての
情報は、次のように得られる。
バイパスフィルタ及びローパスフィルタがバンドパスフ
ィルタに追従する場合、それらのカットオフ周波数は、
バンドパスフィルタの中心周波数と同じである。制御回
路は、バイパス及びローパスフィルタの出力電圧が等し
くなるように、その出力電圧を調整する０種々の二次機
能を果たすことのできるフィルタを、万能フィルタと称
する。
ィルタに追従する場合、それらのカットオフ周波数は、
バンドパスフィルタの中心周波数と同じである。制御回
路は、バイパス及びローパスフィルタの出力電圧が等し
くなるように、その出力電圧を調整する０種々の二次機
能を果たすことのできるフィルタを、万能フィルタと称
する。
ローパス、バイパス及びバンドパス機能の中心周波数は
、外部の抵抗及びキャパシタの値に直接基づくものであ
る。中心周波数は、フィルタの係数Ｑを変えることなく
変更することができる。バンドパスフィルタの係数Ｑは
、４．７に固定される。
、外部の抵抗及びキャパシタの値に直接基づくものであ
る。中心周波数は、フィルタの係数Ｑを変えることなく
変更することができる。バンドパスフィルタの係数Ｑは
、４．７に固定される。
同調式フィルタ７２の中心周波数は、位相固定ループ８
４からのクロック周波数に直接基づくものである。信号
対雑音比は若干低いが、患者のダイナミックレンジも小
さいので、何等影響はない。
４からのクロック周波数に直接基づくものである。信号
対雑音比は若干低いが、患者のダイナミックレンジも小
さいので、何等影響はない。
ローパスフィルタとバイパスフィルタの出力の比較が差
動増幅器８０によって行なわれる。フィルタの出力は、
万能フィルタのクロック入力を駆動する電圧制御発振器
８４に送られる。クロック周波数は、バンドパスフィル
タの中心周波数に比例し、ひいては、抽出した形成前に
も比例する。第４図の回路は、第２形成音の振幅信号を
発生する。
動増幅器８０によって行なわれる。フィルタの出力は、
万能フィルタのクロック入力を駆動する電圧制御発振器
８４に送られる。クロック周波数は、バンドパスフィル
タの中心周波数に比例し、ひいては、抽出した形成前に
も比例する。第４図の回路は、第２形成音の振幅信号を
発生する。
第３図からのＦ２周波数出力は、演算増幅器の整流回路
９０に送られ、この回路９０からの整流出力はローパス
フィルタ９２へ送られる。
９０に送られ、この回路９０からの整流出力はローパス
フィルタ９２へ送られる。
効果
スピーチパターンを表わす連続波のアナログ信号と、ス
ピーチパターンの選択された特徴を表わすパルス状信号
の両方を植え込まれた電極に供給することにより、耳の
遠い人がノイズの影響をあまり受けずにスピーチをより
聞き取り易くすることができる。
ピーチパターンの選択された特徴を表わすパルス状信号
の両方を植え込まれた電極に供給することにより、耳の
遠い人がノイズの影響をあまり受けずにスピーチをより
聞き取り易くすることができる。
特定の実施例について本発明を説明したが。
この説明は、解説のためのものであって１本発明をこれ
に限定するものではない。例えば、米国特許第４，４４
１，２０２号に開示されたスピーチプロセッサを本出願
人の特許第４，３５７，４９７号に開示されたプロセッ
サと結合して、本発明を実施することもできる。従って
、特許請求の範囲で規定された本発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく種々の変更や応用が当業者に明らか
となろう。
に限定するものではない。例えば、米国特許第４，４４
１，２０２号に開示されたスピーチプロセッサを本出願
人の特許第４，３５７，４９７号に開示されたプロセッ
サと結合して、本発明を実施することもできる。従って
、特許請求の範囲で規定された本発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく種々の変更や応用が当業者に明らか
となろう。
第１図は、本発明による多チヤンネル聴覚刺激装置の機
能を示すブロック図、 第２図は、蛸牛殻を刺激するための電極の配置を示す概
略図。 第３図は、第２形成音周波数の抽出回路を示す回路図、
そして 第４図は、第２形成音振幅の抽出回路を示す回路図であ
る。 １０・・・・マイクロホン １２・・・前置増幅器 １４・・・バンドパスフィルタ １６・・・低速自動利得制御器 １８・・・高速自動利得制御器 ２ｏ・・・フィルタ回路網 ２２・・・適応デルタ変調器 ２４・・・クロック ３１・・・サンプリングインターバル検出器３２・・・
パルス発生器 ３３・・・Ｄ型フリップ−フロップ ４１・・・Ｆ２抽出回路 ４２・・・Ａ／Ｄコンバータ ４４・・・チャンネルコーダ ４５・・・コード回路 ４７・・・並列／直列コンバータ ５２・・・オアゲート ５３・・・送信器５４・・・
コイル ５５・・・植え込まれた受信器
能を示すブロック図、 第２図は、蛸牛殻を刺激するための電極の配置を示す概
略図。 第３図は、第２形成音周波数の抽出回路を示す回路図、
そして 第４図は、第２形成音振幅の抽出回路を示す回路図であ
る。 １０・・・・マイクロホン １２・・・前置増幅器 １４・・・バンドパスフィルタ １６・・・低速自動利得制御器 １８・・・高速自動利得制御器 ２ｏ・・・フィルタ回路網 ２２・・・適応デルタ変調器 ２４・・・クロック ３１・・・サンプリングインターバル検出器３２・・・
パルス発生器 ３３・・・Ｄ型フリップ−フロップ ４１・・・Ｆ２抽出回路 ４２・・・Ａ／Ｄコンバータ ４４・・・チャンネルコーダ ４５・・・コード回路 ４７・・・並列／直列コンバータ ５２・・・オアゲート ５３・・・送信器５４・・・
コイル ５５・・・植え込まれた受信器
Claims (6)
- （１）音声信号に応答してアナログ信号及びパルス状信
号を発生する音声処理手段と、 音声を表わす少なくとも１つのアナログ信号と、音声の
特徴を表わす少なくとも１つのパルス状信号とを送信す
るための送信手段と、 上記の少なくとも１つのアナログ信号及び少なくとも１
つのパルス状信号を受信するための受信手段と、 患者の蝸牛殻を刺激するための多電極充填物と、そして 上記アナログ信号及び上記パルス状信号で聴覚神経を同
時に刺激するように受信手段と多電極充填物とを相互接
続する手段とを具備したことを特徴とする聴覚刺激装置
。 - （２）上記音声処理手段は、デジタル化されたアナログ
信号を発生し、このデジタル化された信号と上記パルス
状信号は、マルチプレクスされた合成信号として送信さ
れる特許請求の範囲第（１）項に記載の聴覚刺激装置。 - （３）上記少なくとも１つのアナログ信号と少なくとも
１つのパルス状信号を相互接続する手段は、これらの信
号を上記充填物の同じ電極に供給する特許請求の範囲第
（１）項に記載の聴覚刺激装置。 - （４）上記アナログ信号は、患者によってスピーチが最
もよく聞き取れるように選択された少なくとも１つの充
填電極に送られる特許請求の範囲第（３）項に記載の聴
覚刺激装置。 - （５）上記多電極充填物は、蝸牛殻に挿入され、上記電
極は、別々の音声周波数レンジに対応する特許請求の範
囲第（４）項に記載の聴覚刺激装置。 - （６）耳の遠い人の聴覚神経を電気的に刺激するように
多電極充填物を植え込み、 上記多電極充填物に広帯域のアナログ信号を送信し、そ
して 上記多電極充填物にパルス状の信号を送信して、このパ
ルス状の信号で取り出したスピーチの特徴を表わすよう
にしたことを特徴とする耳の遠い人の聴覚を刺激する方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/692,246 US4593696A (en) | 1985-01-17 | 1985-01-17 | Auditory stimulation using CW and pulsed signals |
| US692246 | 1985-01-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61170457A true JPS61170457A (ja) | 1986-08-01 |
| JPH0323062B2 JPH0323062B2 (ja) | 1991-03-28 |
Family
ID=24779823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61007148A Granted JPS61170457A (ja) | 1985-01-17 | 1986-01-16 | 聴覚刺激装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4593696A (ja) |
| EP (1) | EP0190836B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61170457A (ja) |
| CN (1) | CN1006361B (ja) |
| AT (1) | ATE44873T1 (ja) |
| AU (1) | AU577501B2 (ja) |
| BR (1) | BR8600156A (ja) |
| CA (1) | CA1247227A (ja) |
| DE (1) | DE3664561D1 (ja) |
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- 1986-01-16 CN CN86100219A patent/CN1006361B/zh not_active Expired
- 1986-01-16 CA CA000499716A patent/CA1247227A/en not_active Expired
- 1986-01-16 BR BR8600156A patent/BR8600156A/pt unknown
- 1986-01-16 JP JP61007148A patent/JPS61170457A/ja active Granted
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- 1986-01-17 AT AT86300330T patent/ATE44873T1/de not_active IP Right Cessation
- 1986-01-17 DE DE8686300330T patent/DE3664561D1/de not_active Expired
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