NO318819B1 - Horeapparat for a forbedre horeevnen til en person med horselsproblemer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et høreapparat for å forbedre høreevnen til en person med hørselsproblemer, omfattende en gruppe mikrofoner, hvor hver av mikrofonene frembringer et elektrisk utgangssignal som mates til minst en overføringsbane tilhørende et øre, innretninger for å avlede to gruppeutgangssignaler fra utgangssignalene til mikrofonene, hvor gruppen har en hovedsensitivitetsretning, og hvor høreapparatet omfatter to overføringsbaner, en for det venstre øret og en for det høyre øret til en person som har hørselsproblemer, og at hver overføringsbane er forbundet med en av de to gruppeutgangssignaler.

En anordning av denne type er kjent fra artikkelen med tittelen "Development of a directional hearing instrument based on array technology" publisert i Journal of the Acoustical Society of America, nr. 94, utgave 2, Pt. 1, sider 785-798, august 1993.

Det er vanligvis kjent at hørselstap hos folk kan kom-penseres ved hjelp av et høreapparat, hvori forsterkning av den mottatte lyden anvendes. I miljøer med bakgrunnsstøy, for eksempel når flere personer snakker samtidig, som for eksempel av tilfelle på en fest, forsterker høreapparatet både den ønskede tale og støy, og som et resultat er mulig-heten til å høre ikke forbedret.

I den ovenfornevnte artikkelen beskriver forfatterne et forbedringsforslag. Høreapparatet omtalt i artikkelen omfatter en gruppe av for eksempel fire retningsbestemte mikrofoner, og som et resultat av dette er det mulig for personen med hørselsproblemer å forstå noen som snakker direkte foran han eller henne. Bakgrunnsstøy som fremkommer fra andre retninger dempes av gruppen.

Fra USA 4 956 867 er et apparat for å dempe signaler fra støykilder som omgir en målkilde kjent. Dette apparat omfatter en mottakende gruppe omfattende to mikrofoner ordnet fra hverandre med et mellomrom. Utgangene til mikrofonene er kombinert slik at en hovedsignalkanal og en støy-signalkanal oppnås. Utgangssignalene til kanalene er fra-trukket hverandre for å kansellere støyen fra hovedsignal-kanalen.

US 4,773,095 beskriver et høreapparat med en gruppe mikrofoner, hvor det elektriske utgangssignalet mates til minst en overføringsbane tilhørende et øre, ved at midler frembringes for å avlede to utgangsignalgrupper fra utgangssignalet til mikrofonene, hvor gruppen omfatter to hovedsensitivitetsretninger som løper i en vinkel i forhold til hovedaksen til gruppen, og hvor hver er forbundet med et utgangssignal til en gruppe, og hvert utgangssignal til en gruppe mates til sin egen overføringsbane, en til det venstre øret og en til det høyre øret.

Formålet ved oppfinnelsen er å frembringe et høre-apparat av den type som omtalt i innledningen hvorved de ovenfornevnte ulemper unngås og forståelsen og naturlig-heten av gjengivelsen er forbedret på en enkel måte.

Formålet ifølge oppfinnelsen oppnås, som definert i krav 1, ved at hver mikrofon i gruppen er en mikrofon med rundtvirkende sensitivitet, at gruppen har to ulike hovedsensitivitetsretninger som løper i hver sin vinkel i forhold til hovedaksen til gruppen, hvor hver er forbundet med et gruppeutgangssignal, og ved at hvert gruppeutgangssignal blir matet til sin egen overføringsbane.

Foretrukne alternative utførelser er kjennetegnet ved de uselvstendige kravene 2-11, ved at i det minste en del av gruppen er ordnet på fronten til et par briller. At i det minste en del av gruppen er ordnet på en brillestang til et par briller. Hver brillestang omfatter en mikrofongruppe og at utgangssignalene fra gruppene hver blir matet til en eller, respektive, den andre overføringsbanen.

Innretningene for å avlede utgangssignalene fra en gruppe omfatter en summeringsanordning, hvor en utgang til summeringsanordningen kan frigjøres og en inngang til summeringsanordningen mates med mikrofonutgangssignaler via en respektiv belastningsanordning.

Innretningene for å avlede gruppeutgangssignalene omfatter en seriekrets av et antall summeringsanordninger og belastningsanordninger, hvor utgangene til mikrofonene anordnet mellom de to ytterste mikrofonene er koplet til de andre inngangene til summeringsanordningene, hvilke andre innganger ikke er koplet til en belastningsanordning, ved at en av de ytterste mikrofonene i gruppen er koplet via en belastningsanordning til inngangen til summeringsanordningen forbundet med den tilstøtende mikrofonen og at inngangen til en belastningsanordning er koplet til utgangen til summeringsanordningen til mikrofonen tilstøtende den andre ytterste mikrofonen, hvor en inngang til en summeringsanordning er koplet til utgangen til belastningsanordningen, og utgangen til den sistnevnte mikrofonen er koplet til den andre inngangen til summeringsanordningen, og at det er mulig å avlede et gruppeutgangssignal ved utgangen av summeringsanordningen.

Utgangssignalet fra gruppen avledes via en videre belastningsanordning. Belastningsanordningen kan omfatte en forsinkeranordning. Belastningsanordningen kan videre omfatte en amplitudereguleringsanordning. Belastningsanordningen kan omfatte en fasereguleringsanordning. Belastningsanordningen kan omfatte en amplitudereguleringsanordning.

Oppfinnelsen skal nå forklares mer detaljert nedenfor med henvisning til tegningene, hvori: Fig. 1 viser en utførelse av høreapparatet ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser en mer detaljert utførelse av høre-apparatet ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 viser en annen utførelse av høreapparatet ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 viser en utførelse av høreapparatet ifølge fig. 4, hvori en kombinasjon av grupper anvendes, hvilken utførelse er foretrukket anvendt. Fig. 5 viser et polardiagram av en kombinert gruppe fra fig. 1 ved 500 100 Hz.

Fig. 6 viser et polardiagram av en utførelse fra fig.

1 ved 2000 og 4000 Hz., og

fig. 7 viser retningsindeksen til utførelsen i fig. 4 som en funksjon av frekvensen.

Høreapparatet ifølge oppfinnelsen omfatter en mikrofongruppe. Gruppen kan ha hvilken som helst form.

Gruppen omfatter to utgangssignalgrupper som hver mates langs deres egen overføringsbane, en til det venstre øre og den andre til det høyre øret til personen med hørselsproblemet. I overføringsbanen utføres forsterkning og omdanning av elektriske signaler fra gruppen til lyd-vibrasjoner på konvensjonell måte.

Gruppen omfatter to hovedsensitivitetsretninger som løper med en vinkel i forhold til hverandre, hvor ulike trekk er slik at utgangssignalet fra den første gruppen hovedsakelig er refleksjon av lyden fra den første hovedsensitivitetsretningen, mens utgangssignalet fra den andre gruppen hovedsakelig representerer lyden fra den andre hovedsensitivitetsretningen. Som et resultat virker det som om det venstre øret lytter i en begrenset første hovedsensitivitetsretning, mens det høyre øret lytter i den andre hovedsensitivitetsretningen.

Hovedsensitivitetsretningene forbundet med utgangssignalgruppene kan oppnås ved å fokusere eller å samle mikrofonsignalene.

Mikrofongruppen kan på en enkel måte koples til brillerammene. Fig. 1 viser en utførelse av en mikrofongruppe på fronten av brillerammen, hvor sammenbinding anvendes.

I fig. 1 er hodet til en person med hørselsproblem indikert skjematisk med henvisningstall 1. Brillene som bæres av denne personen er vist skjematisk med rette linjer, hvor brillene består av, på vanlig måte, av en fremre del 2 og to brillestenger eller bøyler 3, 4.

Hovedsløyfen 5 for det venstre øret og hovedsløyfen 6 for det høyre øret er også vist i fig. 1 som ellipser. Hovedsløyfene er i en vinkel i forhold til hverandre og i forhold til hovedaksen 7 til brillene.

Som et resultat av hovedsløyfene som anvendes over og den separate tilføring derav til ørene, frembringes kunstig en differanse mellom nivået til utgangssignalgruppene avhengig av plasseringen av lydkilden og også av støyen. Som et resultat av den kunstige forskjellen i nivåene til utgangssignalgruppene, er personen med høreproblemet i stand til å lokalisere lydkilden, men det har vist seg at denne forskjellen også forbedrer forståelsen av tale når støy foreligger.

Posisjonering av mikrofongruppen på en eller begge av brillestengene er også fordelaktig.

Forbindelsen av utgangssignalgruppene til de til-hørende hovedsløyfene til gruppen kan oppnås på en enkel måte ved hjelp av såkalte parallell eller seriekonstruk-sjoner.

Med en parallellkonstruksjon omfatter midlene for å avlede utgangssignalgruppene en summeringsanordning, hvor utgangssignalene fra mikrofonen mates til inngangen til summeringsanordningen via respektivt en frekvensavhengig eller frekvensuavhengig belastningsanordning. Et utgangssignal fra en gruppe kan deretter fjernes fra utgangen til summeringsanordningen. En hovedsensitivitetsretning forbundet med det relevante utgangssignal fra en gruppe kan oppnås ved å regulere belastningsanordningen.

Ved såkalt seriekonstruksjon, inneholder midlene for å avlede utgangssignalene fra en gruppe et antall summeringsanordninger og belastningsanordninger, hvor belastnings-anordningene i hvert tilfelle er koplet i serie med inngang og utgang til summeringsanordningene. Med dette arrange-mentet er en ytterste mikrofon koplet til en inngang til en belastningsanordning, hvor utgangen deretter er koplet til en inngang til en summeringsanordning. Utgangen til mikrofonen tilstøtende til den ytterste mikrofonen er koplet til inngangen til summeringsanordningen. Utgangen til summeringsanordningen er koplet til inngangen til den neste belastningsanordningen, hvor utgangen er koplet til inngangen til den neste summeringsanordningen. Utgangen til den neste mikrofon er igjen koplet til den andre utgangen til denne summeringsanordningen.

Denne sammenstillingen fortsetter helt til den andre ytterste mikrofonen i gruppen. Et utgangssignal fra en gruppe, for eksempel det venstre øresignalet, kan fjernes fra utgangen til den siste summeringsanordningen, hvor inngangen er koplet til utgangen til den sistnevnte ytterste mikrofonen. Det kan også være mulig å avlede utgangssignalet fra gruppen fra utgangen til den siste summeringsanordningen via en ytterligere belastningsanordning.

I en videre utførelse omfatter belastningsanordningen en forsinkeranordning, valgfritt supplementært med en forsterkerregulerende anordning.

I en annen utførelse omfatter belastningsanordningen en fasejusterende anordning, valgfritt supplementert med en forsterkerreguleringsanordning.

Fig. 2 viser parallellkonstruksjonen med forsinkeranordningene. Mikrofonene 8, 9, 10, 11 og 12 er vist til høyre på fig. 2, hvor mikrofonene er koplet ved en linje på tegningen for å indikere at det er en gruppe som herved betraktes. Utgangene til mikrofonene 8-12 er koplet til inngangene til de respektive forsinkeranordningene 13, 14, 15, 16 og 17. Utgangene til forsinkeranordningene 13-17 er koplet til inngangene til summeringsanordningen 18, hvor utgangene til et utgangssignal fra en gruppe, for eksempel et venstre øresignal kan avledes. En forsterkerregulerende anordning, som kan omfatte en forsterker eller en demper, kan innarbeides på en måte som ikke er vist, i hver bane mellom en mikrofon og en inngang til summeringsanordningen, foretrukket er signalet til den nth mikrofonen, forsinket av en periode nxT. Fig. 2 viser at utgangssignalet fra mikrofonen 8 mates til inngangen til summeringsanordningen 8 med en forsinkelsesperiode 0, mens utgangssignalet fra mikrofonen 9 mates til den neste inngangen til summeringsanordningen 18 med en forsinkelse xT. De korresponderende forsinkelsene anvendes i forbindelse med mikrofonene 10, 11 og 12; det vil si forsinkelsesperioder på 2tx, 3tt, og 4tt respektivt. Forsinkelsesperioden tT er valgt slik at lyd som fremkommer fra en retning som utgjør en vinkel 0 i forhold til hovedaksen til gruppen summeres i fase. Således at: tt = dsin Ø/c, hvor d er avstanden mellom to mikrofoner og c er bølgespredningsrate.

Et liknende arrangement kan konstrueres for det høyre øresignalet.

Fig. 3 viser den såkalte seriekonstruksjonen med forsinkeranordningene.

Ved denne utførelsen er det vist anvendt en seriekrets av fire forsinkeranordninger 18-21 og fire summeringsanordninger 22-24. Forsinkeranordningene og summeringsanordningene er koplet alternativt i serie. Mikrofonen 12 er koplet til inngangen til forsinkeranordningen 21, mens utgangene til mikrofonene 8-11 er koplet til de respektive summeringsanordningene 23-26.

Med så vel denne utførelsen forsinkes signalet fra mikrofonen 12 av en forsinkelsesperiode på 4 ganger tt, hvis hver forsinkeranordninger frembringer en forsinkelse av tt. Etter tillegging i summeringsanordningen 26, forsinkes utgangssignalet fra mikrofonen 11 av en forsinkelsesperiode på 3 ganger xT. Korresponderende for-sinkelser gjelder for mikrofonene 9 og 10. Utgangssignalet fra mikrofonen 8, forsinkes ikke. Hvis ønskelig kan ytterligere forsinkeranordninger innarbeides etter summeringsanordningen 23.

Med så vel denne såkalte seriekonstruksjonen er det mulig å innarbeide forsterkerreguleringsanordninger i form av forsterkere eller dempere i hver del av seriekretsen, hvor hver forsterkerreguleringsanordning er forbundet med et utgangssignal fra en spesifikk mikrofon i gruppen. Forsinkeranordningen som anvendes kan kun være et filter av første orden for alle frekvenser, som kan reguleres ved hjelp av et potensiometer.

En 14 cm lang mikrofongruppe kan anvendes som en praktisk utførelse. Som en konsekvens av midlene omtalt ovenfor for å avlede utgangssignalene fra mikrofonene som hver er forbundet med en hovedsensitivitetsretning, kan mikrofonene som anvendes være svært enkle mikrofoner med rundtvirkende sensitivitet. Hvis ønskelig kan kardioide mikrofoner anvendes for å oppnå ekstra retningssensitivi-tet.

Hvis vinkelen mellom de to hovedsensitivitetsretningene eller hovedsløyfene blir større, vil differansen mellom de hørbare signalene, det vil si nivåforskjeller i det indre øret, bli større. Følgelig vil lokaliseringsevnen i hovedsak bli bedre.

Hvis vinkelen mellom hovedsløyfene blir større vil imidlertid dempningen av et lydsignal reduseres i retningen til hovedaksen til gruppen. Valg av vinkel mellom hoved-sløyfen vil således i praksis bli et kompromiss mellom en god nivådifferanse i mellomøret og en akseptabel dempning i hovedretningen til gruppen. Dette valget skal foretrukket bestemmes eksperimentelt.

Videre ved å forstørre vinkelen mellom hovedsløyfene, vil hovedsløyfene hver splittes inn i to sløyfer utover en spesiell vinkel. Dette fenomenet vil kunne unngås ved anvendelse av en amplitudebelastningsfunksjon for mikrofonsignalene.

Ved en utførelse ifølge oppfinnelsen som foretrukket anvendes, er en gruppe festet til fronten av brillerammen og det anvendes to grupper som hver er festet til en brillestang. Et eksempel med elleve mikrofoner er vist i fig. 4. Mikrofonene 26, 27 og 28, som danner den venstre gruppen, er koplet til den venstre brillestangen på mikrofonene 34, 35 og 36 til en høyre gruppe er festet til den høyre brillestangen. Mikrofonene 29-33 er festet til fronten av brillerammen.

Signalene fra mikrofonene 29-33 mates på måten som omtalt ovenfor til overføringsbanene for det venstre og det høyre øret, respektivt. Signalene fra mikrofonene 26, 27 og 28 er koplet til overføringsbanen for det venstre øret, mens signalene fra mikrofonene 34-36 mates via den andre overføringsbanen til det høyre øret.

Ved høye frekvenser frembringes det en nivådifferanse i mellomøret ved hjelp av samling i gruppen i fronten av brillerammen og en skyggeeffekt av gruppene på brillestengene har en innvirkning. Ved lave frekvenser frembringes en tidsdifferanse i mellomøret ved hjelp av gruppene på brillestengene. En tidsdifferanse i mellomøret er definert som differansen i ankomsttid mellom signalene ved ørene som en konsekvens av ulikheten i spredningstid. Fig. 5 viser retningskarakteristikk til kombinasjonen av grupper i fig. 4 ved en frekvens på 50 Hz, indikert ved den stiplede linjen, og ved 100 Hz, indikert ved en heltrukket linje. Retningskarakteristikken i fig. 5 oppnås med gruppene på brillestengene. Gruppen på fronten av brillene er således slått av siden den gir lite tilleggsretnings-effekt ved lave frekvenser. På denne måten frembringes således en tidsdifferanse i mellomøret. Fig. 6 viser retningskarakteristikk til en kombinasjon av grupper ved 2000 Hz, indikert ved en stiplet linje, og ved 4000 Hz, indikert ved en heltrukket linje. I regioner med mellom og høy frekvens i det hørbare lydområdet er hovedsløyfene rettet 11°, slik at det igjen frembringes en nivåforskjell i mellomøret. Fig. 7 viser direktivindeks som en funksjon av frekvensen på 3 optimaliserte frekvensområder. Den heltrukne linjen anvendes for lave frekvenser optimalisert ved 500 Hz. Den stiplede linjen anvendes for optimalisering ved 4000 Hz og prikk-streklinjen for optimalisering ved 2300 Hz.

Det må også påpekes at nivåforskjell i mellomøret også kan frembringes med gruppene på brillestengene som med gruppen på fronten av brillerammen.

Claims (11)

1. Høreapparat for å forbedre høreevnen til en person med hørselsproblemer, omfattende en gruppe mikrofoner (8-12), hvor hver av mikrofonene frembringer et elektrisk utgangssignal som mates til minst en overføringsbane tilhørende et øre, innretninger for å avlede to gruppeutgangssignaler fra utgangssignalene til mikrofonene (8-12;26-36), at gruppen har en hovedsensitivitetsretning, hvor høreapparatet omfatter to overføringsbaner, en for det venstre øret og en for det høyre øret til en person som har hørselsproblemer, og at hver overføringsbane er forbundet med en av de to gruppeutgangssignaler, karakterisert ved at hver mikrofon i gruppen er en mikrofon med rundtvirkende sensitivitet, at gruppen har to ulike hovedsensitivitetsretninger som løper i hver sin vinkel i forhold til hovedaksen til gruppen, hvor hver er forbundet med et gruppeutgangssignal, og ved at hvert gruppeutgangssignal blir matet til sin egen overføringsbane.

2. Høreapparat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at i det minste en del av gruppen (29,23) er ordnet på fronten (2) til et par briller.

3. Høreapparat i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at det minste en del av gruppen er ordnet på en stang (3, 4) til et par briller.

4. Høreapparat i samsvar med krav 3, karakterisert ved at hver brillestang (3, 4) omfatter en mikrofongruppe og at utgangssignalene fra gruppene hver blir matet til en eller, respektive, den andre overføringsbanen.

5. Høreapparat i samsvar med krav 1,2,3 eller 4, karakterisert ved at innretningene for å avlede utgangssignalene fra en gruppe omfatter en summeringsanordning (18), hvor en utgang til summeringsanordningen kan frigjøres og en inngang til summeringsanordningen mates med mikrofonutgangssignaler via en respektiv belastningsanordning (13-17).

6. Høreapparat i samsvar krav 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at innretningene for å avlede gruppeutgangssignalene omfatter en seriekrets av et antall summeringsanordninger (23,24,25,26) og belastningsanordninger (18,19,20,27), hvor utgangene til mikrofonene (9-11) anordnet mellom de to ytterste mikrofonene (8-12) er koplet til de andre inngangene til summeringsanordningene, hvilke andre innganger ikke er koplet til en belastningsanordning, ved at en (12) av de ytterste mikrofonene i gruppen er koplet via en belastningsanordning (27) til inngangen til summeringsanordningen (26) forbundet med den tilstøtende mikrofonen (11) og at inngangen til en belastningsanordning (18) er koplet til utgangen til summeringsanordningen (24) til mikrofonen tilstøtende den andre ytterste mikrofonen (9), hvor en inngang til en summeringsanordning (23) er koplet til utgangen til belastningsanordningen (18), og utgangen til den sistnevnte mikrofonen (8) er koplet til den andre inngangen til summeringsanordningen (23), og at det er mulig å avlede et gruppeutgangssignal ved utgangen av summeringsanordningen (23) .

7. Høreapparat i samsvar med krav 6, karakterisert ved at utgangssignalet fra gruppen avledes via en videre belastningsanordning.

8. Høreapparat i samsvar med krav 5, 6 eller 7, karakterisert ved at belastningsanordningen (13-17, 18, 19, 20, 27) omfatter en forsinkeranordning.

9. Høreapparat i samsvar med krav 8, karakterisert ved at belastningsanordningen (13-17, 18, 19, 20, 27) omfatter en amplitudereguleringsanordning.

10. Høreapparat i samsvar med krav 5, 6 eller 7, karakterisert ved at belastningsanordningen (13-17, 18, 19, 27) omfatter en fasereguleringsanordning.

11. Høreapparat i samsvar med krav 10, karakterisert ved at belastningsanordningen (13-17, 18, 19, 27) omfatter en amplitudereguleringsanordning.