TWI580279B - 耳膜掛持之耳蝸助聽器 - Google Patents

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TWI580279B
TWI580279B TW104115415A TW104115415A TWI580279B TW I580279 B TWI580279 B TW I580279B TW 104115415 A TW104115415 A TW 104115415A TW 104115415 A TW104115415 A TW 104115415A TW I580279 B TWI580279 B TW I580279B
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Description

耳膜掛持之耳蝸助聽器
本發明關於一種耳蝸助聽器，且特別關於一種可安裝於耳膜上的耳蝸助聽器。
有很多人出生就因為各種聽覺器官異常或因為外傷、疾病導致聽覺喪失。對於出生就沒有聽覺的小孩來說，連學習講話都有很大的困難。因此，如何對於聽不到的人提供聽覺重建是一件非常具有價值的工作。
根據本發明第一實施例，提供一種耳蝸助聽器，用於輔助一使用者之聽力。這個耳蝸助聽器包含一耳蝸電極與一驅動電路。該驅動電路具有一殼體，供安裝於使用者一耳膜上之一孔洞。該驅動電路連接於該耳蝸電極，針對一聲音資料進行信號處理，產生對應之一驅動信號。該驅動信號供驅動該耳蝸電極直接在耳蝸產生對應該聲音資料的電流刺激，協助該使用者聽到該聲音資料對應的聲音。
該耳蝸電極可以用不同的電極金屬線搭配穩定的矽膠或其他材質，暴露接觸耳蝸之部分區域，透過施放適當的電流來刺激接觸的聽覺神經細胞。
驅動電路有對應的殼體，其中有一部分安裝掛在耳膜上的孔 洞。相對的電路以及電池供應可以掛在上述的殼體，或是延伸的其他部分的殼體。殼體可使得驅動電路保持在一適當位置，不會隨著內耳清除異物的過程而被帶動。
這裏提到的驅動電路可以有各種不同的設計方式，可以包含各種數位信號處理電路，也可以只包含最簡單的電流、電壓信號處理，例如數位轉類比電路(DAC)。
除了驅動電路跟耳蝸電極，助聽器也可以包含數位處理電路，供產生與調整該聲音資料。例如，對於外在聲音進行降噪的處理，調整聲音波形，解決回音(Echo Cancellation)等。這個數位處理電路可以實作成對應的積體電路晶片。
此外，助聽器也可以包含一聲音收集器與一聲音放大器。該聲音收集器，例如麥克風，用來收集一外在聲音。該聲音放大器則用來放大該外在聲音，以產生該聲音資料。
為了收集清楚的外在聲音，麥克風等聲音收集器可以安裝於耳朵外部，並透過有線或是無線的方式將相關的資料傳給驅動電路，驅動耳蝸電極產生適當的刺激電流。
如果是用無線的方式傳遞資料，可以是各種公開的通訊協定，例如藍芽、無線USB、ZigBee、Wi-Fi，或是針對助聽器特別設計、私人定義的通訊協定。
另一個可能的作法包含在耳蝸助聽器安裝部分無線電路，可用於接收一無線信號，並且將該無線信號轉換成該聲音資料。其中，該無線信號可來自手機或是其他的手持式電子裝置。
或是，耳蝸助聽器也可以包含處理電路安裝於一般眼鏡或智慧眼鏡。該處理電路供產生該聲音資料給該驅動電路。
耳蝸電極可以有多種不同的作業模式，並且針對各個作業模式設計不同的參數與處理聲音的工作演算法。舉例來說，假如耳蝸電極與驅動電路有跟手機等外部的電子裝置連接，部分的運算可以外包給手機等電子裝置進行運算，耳蝸電極與驅動電路和對應安裝於內耳的電路部分只提供最基本的聲音輸出功能，以便節省電力的消耗。此外，聲音資料也可以透過外在的手持裝置作更複雜的加工處理，以更符合各種輔助聽力的設計。
另外，該無線信號也更包含一控制信號，用以調整該耳蝸電極的輸出參數。例如，可調整兩耳配戴的助聽器相對的輸出功率，以避免兩耳聽覺因為差異帶來的不舒適感。
此外，耳蝸助聽器更可包含一耳膜部分電源電路，提供電力給該耳蝸電極與該驅動電路。隨著目前無線充電技術持續改良，各種無線充電的技巧可以搭配上述的助聽器進行結合設計，以提供更具生活便利性的助聽器。
由於聽覺還包括提供人類對於物體方向的認知，因此耳蝸助聽器的聲音處理可以加上提供定位感知的聲音信號。舉例來說，多個不同位置的麥克風可以蒐集同樣的外在聲音。由於其所屬的位置不同，收集到的聲音唯有一定的時間差。人腦可以透過辨識這些時間差，辨識出發出聲音的物體，例如車輛、腳步聲等位置，進而作為其運動或回應的基礎。
甚至，由於定位感知信號還可能影響到平衡，因此，可以針 對不同的雙耳聽覺狀況，提供不同的參數設定與調整，以提供更舒適的耳蝸助聽器配戴結果。由於這種參數調整可能需要針對不同的環境、比較長的調整時間，可以將相關的設定安裝在手機等可持式電子裝置，讓使用者自行根據感覺，存放多組場景參數，以及調整兩耳聽覺相對的輸出參數。舉例來說，在看電視、上課、與人交談、自己跟自己說話學習語言等，都可以作不同的場景設定。透過這樣的作法，使用者可以根據簡單的選擇場景，就可以導入對應的參數提供最適合的聲音輸出。場景的選擇甚至可以透過GPS、Wi-Fi信號、時間等資訊進行智慧型判斷自動選擇。
另外，由於聲音資料是經過處理的信號，理論上未必一定要跟外在原始的聲音信號保持一致。換言之，該聲音資料可經過一轉譯處理，將外在原始的聲音信號轉換成一對應但已經更換內容的聲音資料。
舉例來說，該聲音資料為從該外在原始的聲音信號擷取出部分內容，並且進行重複播放。例如對於外在原始的聲音信號進行分析，找出關鍵字，並且只輸出這些關鍵字。例如，對於認知速度比較慢的老人家來說，如果可以分析外在的聲音內容，並且只重複播放幾次關鍵字，可以讓戴助聽器的老人家更快的理解聲音背後的信息。另外，也可以對於聽到的聲音進行錄製，並且讓使用者可以選擇重播剛才聽到的內容。這些外在原始的聲音信號可以是真的外在物體發出的聲音，也可以是電子裝置產生的聲音信號，例如鬧鐘聲音等。除此以外，聲音信號還可以是經過語言翻譯處理的結果，或是處理方言、強調、速度之後的結果。
例如有些老人家可能只聽得懂方言，但其孫子可能只會說官方語言。這時候可以設定方言翻譯成官方語言，搭配可錄音重新播放的功 能，可以大幅增加老人家跟孫子之間的溝通，對於人類生活品質的提升產生正面的助益。
101‧‧‧驅動電路
102‧‧‧聲音收集器
105‧‧‧耳蝸電極
121‧‧‧耳膜
122‧‧‧耳蝸
201‧‧‧耳膜
202‧‧‧小孔
203‧‧‧小孔
31‧‧‧耳膜
311‧‧‧小孔
32‧‧‧殼體
33‧‧‧信號線
341‧‧‧耳蝸電極
41‧‧‧耳蝸電極
42‧‧‧驅動電路
43‧‧‧數位處理電路
44‧‧‧聲音放大器
45‧‧‧聲音收集器
50‧‧‧內耳部份
51‧‧‧外耳部份
60‧‧‧內耳部份
61‧‧‧外耳部份
70‧‧‧內耳部份
71‧‧‧第一外部裝置
72‧‧‧第二外部裝置
81‧‧‧智能眼鏡
82‧‧‧外耳部份
圖1係耳蝸助聽器第一實施例。
圖2係耳蝸助聽器第二實施例。
圖3例示耳膜上動手術切開的傷口與最後癒合的傷口。
圖4例示根據本發明實施例的耳蝸助聽器的架構。
圖5例示根據本發明實施例的耳蝸助聽器硬體架構範例。
圖6例示另一種耳蝸助聽器的配置方式。
圖7例示另一種耳蝸助聽器的配置方式。
圖8例示另一種耳蝸助聽器與外在裝置的互動方式。
圖9例示部分元件安裝於智慧眼鏡或一般眼鏡的實施例。
請參考圖1之耳蝸助聽器的第一實施例，用於協助一使用者獲得聽力。這個耳蝸助聽器包含一耳蝸電極105、一具有殼體之驅動電路101。該耳蝸電極105供置入使用者之耳蝸122。該驅動電路101係利用其殼體置於使用者一耳膜121，特別是安裝於使用者耳膜121的孔洞，並且電性連接於耳蝸電極105。驅動電路101用以針對一聲音資料進行信號處理，產生對應之一驅動信號，再以該驅動信號驅動該耳蝸電極105，使得該耳蝸電極105對於耳蝸122的聽覺神經細胞進行電流刺激，以協助該使用者聽到該聲音資料對應的聲音。
該耳蝸電極105可以用不同的電極金屬線搭配穩定的矽膠或 其他材質，暴露接觸耳蝸之部分區域，透過施放適當的電流來刺激接觸的聽覺神經細胞。
該驅動電路101之殼體，係用以安裝於耳膜121上的孔洞，以避免該驅動電路101及該耳蝸電極105之滑動，產生固定效果。例如，該殼體之一接觸部分抵接該孔洞對應之耳膜121部分，並且透過該抵接支撐該驅動電路101保持在一適當位置。這裏提到的驅動電路101可以有各種不同的設計方式，可以包含各種數位信號處理電路，也可以只包含最簡單的電流、電壓信號處理，例如數位轉類比電路(DAC)。
除了驅動電路101跟耳蝸電極105，耳蝸助聽器也可以包含數位處理電路，供產生與調整該聲音資料。例如，對於外在聲音進行降噪的處理，調整聲音波形，解決回音(Echo Cancellation)等。這個數位處理電路可以實作成對應的積體電路晶片。
請參考圖2之耳蝸助聽器第二實施例。此外，耳蝸助聽器也可以包含一聲音收集器102與一聲音放大器。該聲音收集器102，例如麥克風，用來收集一外在聲音。該聲音放大器則用來放大該外在聲音，以產生該聲音資料。
如圖2之耳蝸助聽器第二實施例。為了收集清楚的外在聲音。因此，麥克風等聲音收集器102可以安裝於耳朵外部，例如安裝於靠近外耳的部分，並透過有線或是無線的方式將相關的資料傳給亦即耳蝸電極。
此外，隨著現在電子微小化技術的改進，這些相關的電路也可以做成條狀，直接安裝在耳道中。這樣可以讓配戴者不易被發現配戴助聽器，而避免對於配戴助聽器有心理的排斥，也可以更增加行動性。
接著，請參考圖3。在安裝這種耳蝸助聽器需要透過醫生來進行。首先醫生在耳膜201上開出一個小孔202，並且將上述驅動電路101之殼體安裝掛在這個小孔202，當小孔202癒合為小孔203，便能更妥當的支持跟固定助聽器之驅動電路101保持在適當的位置。
請參考圖4，示範助聽器的驅動電路之殼體32跟耳膜31之間的關係。如圖4所示，耳膜31上有醫生協助開啟的小孔311，以掛接助聽器之驅動電路。該驅動電路之殼體往耳蝸方向延伸出耳蝸電極341，以提供使用者聽覺所需的信息。另一方面，為了減輕耳蝸助聽器掛接在耳膜31上的重量，部分元件可以透過信號線33安裝在延伸的外部殼體。此外，朝向耳外的方向也有助於收集所需的外部聲音。
請參考圖5。在這個例子中，助聽器包括耳蝸電極41、驅動電路42、數位處理電路43、聲音放大器44與聲音收集器45。這些電路與裝置可以配置在同一個殼體內，也可以配置在多個殼體透過有線或無線的方式進行連接與信號的傳遞。在圖5的實施例中，聲音放大器44與驅動電路之間不限於有限連接，也可以是透過無線協定連接。
接著，請參考圖6。在圖6中，助聽器由一個內耳部分50跟一個耳塞部分51構成。內耳部分50包括耳膜殼體及驅動電路，並且掛接耳膜的孔洞上。內耳部分50與外耳部分51透過無線的方式進行信號的傳遞，例如設置於外耳部分51的聲音放大器，以無線協定連接設置於內耳部分50的驅動電路，或是透過外耳部分51對於內耳部分50進行充電。另一種可能的作法還包括外耳部分51產生適合的電磁信號，這個電磁信號傳遞到內耳部分50對應的線圈等感應器進行震盪，進而產生對應的聲波。
請參照圖7。除了耳塞的方式，外耳部分61也可以掛接在耳朵上方，而非塞在耳洞裏頭。外耳部分61同樣透過有線或無線的方式將收集到的信號傳送到內耳部分60。
請參照圖8。另一種助聽器的設計可能性也包括一個或一個以上的外部裝置，例如第一外部裝置71與第二外部裝置72直接與內耳部分70進行信息的傳遞，甚至對於內耳部分70進行充電。例如，第一外部裝置71可以是助聽器廠商直接配置的電子裝置，而第二外部裝置72可以是使用者自己的裝置，例如手機、電視等等信號源。內耳部分70可以耦合超過一個以上的信號源，合成聲音信號，甚至可以調整不同來源聲音的權重，以配合使用者的需求。
請參照圖9。在圖9中，外耳部分82安裝於一般或智能眼鏡81上，供使用者配戴。當然，其他的變化也屬於本發明保護的範圍。
如果是用無線的方式傳遞資料，可以是各種公開的通訊協定，例如藍芽、無線USB、ZigBee、Wi-Fi，或是針對助聽器特別設計、私人定義的通訊協定。
另一個可能的作法包含在耳蝸助聽器安裝耳膜部分無線電路，可用於接收一無線信號，並且將該無線信號轉換成該聲音資料。其中，該無線信號可來自手機或是其他的手持式電子裝置。
或是，助聽器也可以包含處理電路安裝於一般眼鏡或智慧眼鏡。該處理電路供產生該聲音資料給該驅動電路。
耳蝸電極可以有多種不同的作業模式，並且針對各個作業模式設計不同的參數與處理聲音的工作演算法。舉例來說，假如耳蝸電極有 跟手機等外部的電子裝置連接，部分的運算可以外包給手機等電子裝置進行運算，耳蝸電極與對應安裝於內耳的電路部分只提供最基本的聲音輸出功能，以便節省電力的消耗。此外，聲音資料也可以透過外在的手持裝置作更複雜的加工處理，以更符合各種輔助聽力的設計。
另外，該無線信號也更包含一控制信號，用以調整該耳蝸電極的輸出參數。例如，可調整兩耳配戴的助聽器相對的輸出功率，以避免兩耳聽覺因為差異帶來的不舒適感。
此外，助聽器更可包含一耳膜部分電源電路，以有線或無線方式提供電力給該耳蝸電極與該驅動電路。隨著目前無線充電技術持續改良，各種無線充電的技巧可以搭配上述的助聽器進行結合設計，以提供更具生活便利性的助聽器。
由於聽覺還包括提供人類對於物體方向的認知，因此耳蝸助聽器的聲音處理可以加上提供定位感知的聲音信號。舉例來說，多個不同位置的麥克風可以蒐集同樣的外在聲音。由於其所屬的位置不同，收集到的聲音唯有一定的時間差，或者是使用者使用一對該助聽器，並且該對助聽器可調整該耳蝸電極的相對輸出參數，使得該對助聽器對應的一對耳蝸電極提供具有方位感知的不同聲音信號給兩個耳膜，以讓使用者產生聽覺。人腦可以透過辨識這些時間差，辨識出發出聲音的物體，例如車輛、腳步聲等位置，進而作為其運動或回應的基礎。
甚至，由於定位感知信號還可能影響到平衡，因此，可以針對不同的雙耳聽覺狀況，提供不同的參數設定與調整，以提供更舒適的耳蝸助聽器配戴結果。由於這種參數調整可能需要針對不同的環境、比較長 的調整時間，可以將相關的設定安裝在手機等可持式電子裝置，讓使用者自行根據感覺，存放多組場景參數，以及調整兩耳聽覺相對的輸出參數。舉例來說，在看電視、上課、與人交談、自己跟自己說話學習語言等，都可以作不同的場景設定。透過這樣的作法，使用者可以根據簡單的選擇場景，就可以導入對應的參數提供最適合的聲音輸出。場景的選擇甚至可以透過GPS、Wi-Fi信號、時間等資訊進行智慧型判斷自動選擇。
另外，由於聲音資料是經過處理的信號，理論上未必一定要跟外在原始的聲音信號保持一致。換言之，該聲音資料可經過一轉譯處理，將外在原始的聲音信號轉換成一對應但已經更換內容的聲音資料。例如，轉譯處理為一外語翻譯，將所接收到的外語轉譯為使用者可以理解的語言，或是方言轉換，將使用者不易理解的方言轉譯為另一種使用者熟悉的方言或官方語言。
舉例來說，該聲音資料為從該外在原始的聲音信號擷取出部分內容，並且進行重複播放；或者是該聲音資料為該外在原始的聲音信號中的關鍵字進行加重播放。例如對於外在原始的聲音信號進行分析，找出關鍵字，並且只輸出這些關鍵字。例如，對於認知速度比較慢的老人家來說，如果可以分析外在的聲音內容，並且只重複播放幾次關鍵字，可以讓戴助聽器的老人家更快的理解聲音背後的信息。另外，也可以對於聽到的聲音進行錄製，並且讓使用者可以選擇重播剛才聽到的內容。這些外在原始的聲音信號可以是真的外在物體發出的聲音，也可以是電子裝置產生的聲音信號，例如鬧鐘聲音等。除此以外，聲音信號還可以是經過語言翻譯處理的結果，或是處理方言、強調、速度之後的結果。
例如有些老人家可能只聽得懂方言，但其孫子可能只會說官方語言。這時候可以設定方言翻譯成官方語言，搭配可錄音重新播放的功能，可以大幅增加老人家跟孫子之間的溝通，對於人類生活品質的提升產生正面的助益。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
101‧‧‧驅動電路
105‧‧‧耳蝸電極
121‧‧‧耳膜
122‧‧‧耳蝸

Claims (17)

  1. 一種耳蝸助聽器，用於協助一使用者獲得聽力，包含：一耳蝸電極，供置入該使用者之耳蝸；一具殼體之驅動電路，其以該殼體安裝於使用者一耳膜上之一孔洞，並電性連接該耳蝸電極，又該驅動電路係用以針對一聲音資料進行信號處理，產生對應之一驅動信號，再以該驅動信號驅動該耳蝸電極；及一耳膜部分無線電路，接收一手持式電子裝置所傳送的一無線信號，並將該無線信號轉換成該聲音資料，其中該手持式電子裝置具有複數組場景參數，該無線信號則包含一控制信號，該耳蝸電極依據該控制信號調整一輸出參數，其中該手持式電子裝置用以協助該具殼體之驅動電路進行部分的運算。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的耳蝸助聽器，其中該殼體之一接觸部分抵接該孔洞對應之耳膜部分，並且透過該抵接支撐該驅動電路保持在一適當位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的耳蝸助聽器，更包含一數位處理電路，供產生調整該聲音資料。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的耳蝸助聽器，更包含一聲音收集器與一聲音放大器，該聲音收集器收集一外在聲音，並且該聲音放大器放大該外在聲音，以產生該聲音資料。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的耳蝸助聽器，其中該聲音放大器與該驅動電路之間透過信號線連接。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的耳蝸助聽器，其中該聲音放大器與該驅動電路之間透過無線協定連接。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的耳蝸助聽器，其中該手持式電子裝置為一手機。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的耳蝸助聽器，更包含一處理電路安裝於一 眼鏡，該處理電路供產生該聲音資料給該驅動電路。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的耳蝸助聽器，更包含一耳膜部分電源電路，提供電力給該耳蝸電極與該驅動電路。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的耳蝸助聽器，其中該耳膜部分電源電路透過無線方式，提供電力給該耳蝸電極與該驅動電路。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的耳蝸助聽器，其中該使用者使用一對該助聽器，並且該對助聽器可調整該耳蝸電極的相對輸出參數。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的耳蝸助聽器，其中該對助聽器對應的一對耳蝸電極提供具有方位感知的不同聲音信號給兩個耳膜，以讓使用者產生聽覺。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的耳蝸助聽器，其中該聲音資料經過一轉譯處理，將外在原始的聲音信號轉換成一對應但已經更換內容的聲音資料。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的耳蝸助聽器，其中該聲音資料為從該外在原始的聲音信號擷取出部分內容，並且進行重複播放。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的耳蝸助聽器，其中該聲音資料為該外在原始的聲音信號中的關鍵字進行加重播放。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的耳蝸助聽器，其中該轉譯處理為一外語翻譯。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的耳蝸助聽器，其中該轉譯處理為一方言轉換。
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