(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
聴覚試験のための聴覚測定装置であって，
少なくとも一つの真のランダム刺激シーケンスを対象内耳に伝えるための刺激発生器と，
前記刺激シーケンスに応答して，対象内耳から戻る応答信号を検出する検出手段と，
を含む，聴覚測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の聴覚測定装置であって，
当該装置は，刺激発生手段を制御し，前記応答信号を分析するための分析器手段を含む，ところの聴覚測定装置。
【請求項３】
聴覚試験のための聴覚測定装置であって，
少なくとも一つの刺激シーケンスを対象内耳に伝えるための刺激発生器と，
前記刺激シーケンスに応答して，対象内耳から戻る応答信号を検出するサンプリング手段と，
を含み，前記応答信号は，少なくとも第一の波形をもち，前記サンプリング手段は，前記第一の波形を再構成するための，波形再構成手段を含み，該波形再構成手段は，複数の真のランダムシーケンスを前記応答信号に適用する手段を含む，
ところの聴覚測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の聴覚測定装置であって，
当該装置は，前記サンプリング手段を制御する分析器手段を含む，ところの聴覚測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の聴覚測定装置であって，
前記分析器手段は前記第一の波形を分析するための手段を含む，ところの聴覚測定装置。
【請求項６】
聴覚試験のための聴覚測定装置であって，
少なくとも一つの刺激シーケンスを対象内耳に伝えるための刺激発生器と，
前記刺激シーケンスに応答して，対象内耳から戻る応答信号を検出するサンプリング手段と，
を含み，前記応答信号は，少なくとも第一および第二の波形をもち，第一の波形は真の応答信号を含み，第二の波形はノイズ信号を含み，前記サンプリング手段は，前記第一の波形を再構成するための，波形再構成手段を含み，該波形再構成手段は，第一の波形を実質的に反映するデータが獲得されるように，複数の真のランダム周波数を前記第一および第二の波形に適用する手段を含む，
ところの聴覚測定装置。
【請求項７】
聴覚試験のための聴覚測定装置であって，
少なくとも一つの真のランダム刺激シーケンスを対象内耳に伝えるための刺激発生器と，
前記刺激シーケンスに応答して，対象内耳から戻る応答信号を検出するサンプリング手段と，
を含み，前記応答信号は，少なくとも第一の波形をもち，前記サンプリング手段は，前記第一の波形を再構成するために，複数の真のランダムシーケンスを前記応答信号に適用する手段を含む，
ところの聴覚測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の聴覚測定装置であって，
当該装置は，前記刺激発生手段を制御する分析器手段を含む，ところの聴覚測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載の聴覚測定装置であって，
前記分析器手段は前記サンプリング手段を制御するための手段を含む，ところの聴覚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は，一般的に聴力測定聴覚スクリーニング装置および関連方法に関する。特に，本発明は，真のランダム刺激シーケンスおよびサンプリング周波数を採用する聴覚測定装置および聴覚スクリーニング方法に関する。
【０００２】
発明の背景
幼児の言語習得には，聴力（人間の発話の周波数範囲に及ぶ）の重要な期間が必要である。その重要な期間は，誕生から二，三歳（幼児が上達レベルの会話を始める）に及ぶ。
【０００３】
しかし，新生児の約３，４％が或る程度の聴覚障害に苦しんでいることが報告されている。この障害は，影響を受けている幼児の社会，情緒および知性の発達に打撃を与える。幼児の聴覚障害を早期に認識することは，重大な発話および言語の欠陥を最小にするため，早期の介入を可能にする。
【０００４】
しかし，幼児は既知の行動聴覚検査に加わることもできず，望んでもいない。さらに，幼児が口頭で応答することができるまで，聴覚スクリーンを遅延することは，多くの場合聴覚障害をもつ幼児にとってしばしば余りにも遅く，長期の問題となる。
【０００５】
連邦政府および民間機関は，二十年にわたって，幼児に対してユニバーサル聴覚スクリーニングを実施していた。幼児へのユニバーサル聴覚スクリーニングの実施の大きな障害はコストと，試験にともなう複雑さである。現在の幼児スクリーニング試験は時間の浪費であり，高額な装置を必要とし，試験を行いその結果を解釈するために訓練された専門家を必要とする。したがって，幼児のユニバーサル聴覚スクリーンは現在のところ，経済的に実施不可能である。
【０００６】
いろいろな企業が，聴覚測定装置（幼児の聴覚をスクリーニングすることができるもの）を開発している。これら既存の装置は一般的に，二つのカテゴリーの一方に該当する。第一のカテゴリーの装置は，聴覚誘発電位（ＡＥＰ）（音響刺激に対する脳の聴覚路内の細胞の電気的応答）を導き出すように構成されている。このような装置は，幼児の聴覚スクリーニングを行うための，非侵入的な聴覚脳幹応答（ＡＢＲ）試験を利用する。イヤホーンが，対象耳に，音響刺激，特に短いクリック音または破裂音を与える。対象頭皮に取り付けられた電極は，頭皮からの聴覚誘発電位（すなわち，応答信号）（脳波形として記録される）を受信する。これらの脳波パターンの解析は，聴覚システムが正常に機能しているどうかを確かめるために使用される。
【０００７】
第二のカテゴリーの装置は，聴覚スクリーニングを行うため，誘発耳音響放出（ＯＡＥ）試験を利用する。イヤホーンが，対象耳に短い音響刺激を与える。イヤホーンの近くの対象耳に配置されたマイクロホンが耳からのＯＡＥを受信し，音響信号として記録される。ＯＡＥ波形の分析は，中耳及び内耳（一緒に聴覚周辺を含む）の機能的な完全さの兆候を与える。
【０００８】
上記の聴覚測定スクリーニング装置は多くの欠点，欠陥をもつ。主な欠点は，不所望の人為的な要素および／またはノイズ（装置自身または幼児の（飲み込み，歯のすり合わせ）から発する）。
【０００９】
当業者には分かるであろうが，誘発電位（または応答信号）の大きさは比較的，一般的なＥＥＧ（すなわち神経電気ノイズ）レベルと比較して小さい（＜１マイクロボルト）。したがって，信号平均化のような技術および擬似ランダムシーケンス（すなわち擬似ランダムパルス列）の展開が，診断評価のために採用され，信号対ノイズ比が強化され，したがって，応答信号が背景ノイズから分離される。
【００１０】
刺激に対する応答信号（誘発電位）を評価するために，何度試行された応答信号の平均化記述は，二つの仮説，すなわち(1)信号が実行ことに変化せず，(2)背景の電気的な活動が刺激に対する時間ロック関係をもたず，かつランダムなプロセスであり，平均電位がゼロとなることに基づく。
【００１１】
試行毎に，基礎的な信号が一様であるという問題のある仮定を受け入れても，平均信号は，基本的（すなわち真の）信号であると評価される。さらに，平均信号は基本的信号とともに，残りのＥＥＧノイズも依然として残る。
【００１２】
最大長シーケンスまたはＭパルスシーケンスのような擬似ランダムシーケンスを採用する技術も同様に，背景の電気的な活動が，刺激に対し時間ロックされた関係をもたないという仮説に基づく。この基本的な仮説にもかかわらず，刺激またはパルスはランダムに間隔が空けられているが，その間隔は典型的に，ある時間間隔の倍数である。
【００１３】
したがって，その環境の下にある多数の刺激（たとえば，３７クリック数／秒）は基本的な信号を悪くし，“同期した人為物”を生成する。同様に，サンプル周波数のどの倍数も“サンプル人為物”を生成する。
【００１４】
したがって，本発明の目的は，人の聴覚の，急速で，低コストの，総合的な非侵入的スクリーニングを提供する聴覚測定装置を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は，同期した人為物を実質的に減少または削除する真のランダム刺激シーケンスを採用する聴覚測定装置を提供することである。
【００１６】
さらに，本発明の目的は，サンプリング人為物を実質的に減少または削除する真のランダムサンプリング周波数を採用する聴覚測定装置を提供することである。
【００１７】
発明の要約
上記目的，ならびにこれから記述し，明らかになる目的にしたがって，本発明の聴覚装置は，少なくとも一つの真のランダム刺激シーケンスを対象内耳に伝えるための刺激発生手段および刺激シーケンスに応答して，対象内耳から戻る応答信号を検出する検出手段を含む。
【００１８】
本発明の他の実施例において，聴覚測定装置は，少なくとも一つの刺激シーケンスを対象内耳に伝えるための刺激発生手段，および刺激シーケンスに応答して，対象内耳から戻る応答信号（応答信号は，少なくとも第一の波形をもつ）を検出するサンプリング手段を含む。サンプリング手段は第一の波形を再構成するための波形再構成手段を含み，再構成手段は，多数の真のランダム周波数を応答信号に適用する手段を含む。
【００１９】
本発明に関連した聴覚スクリーニング方法は，（i）少なくとも一つの真のランダム刺激シーケンスを対象内耳に与える工程と，（ii）刺激シーケンスに応答して，対象内耳から戻る応答信号を検出する工程を含む。
【００２０】
本発明に関連した他の実施例において，対象の聴覚を試験するための方法は，（i）少なくとも一つの刺激シーケンスを前記内耳に与える工程と，（ii）刺激シーケンスに応答して，対象内耳から戻る応答信号を検出する工程（応答信号は少なくとも一つの波形をもつ）と，（iii）複数の真のランダム周波数を応答信号に適用することにより応答信号波形をサンプリングする工程（サンプリングは少なくとも第一のセットの応答信号データを与える）と，（iv）第一のセットの応答信号データから応答信号波形を再構成する工程とを含む。
【００２１】
さらに，他の特徴は，図面（全体を通じて同じ要素について同じ符号が付される）に図示した本発明の好適な実施例の以下の記述から明らかになろう。
【００２２】
好適な実施例
以下で細説するように，本発明は，前記従来技術の装置および方法の欠点，欠陥を実質的になくす。本発明の一実施例にしたがって，聴覚測定装置は，“同期した人為物”を実質的に減少させ，または削除するために，少なくとも一つの“真のランダム”シーケンス（刺激周波数およびレートを変化させているシーケンスを意味する）を採用する。本発明の他の実施例において，装置は，“サンプリング人為物”を除去するための“真のランダム”サンプリング手段を含む。
【００２３】
図１に示されているように，本発明の一実施例の略示図を示す。本装置は，分析器１０（コンピュータ，マイクロプロセッサまたは，平均化，他の分析および制御機能を達成するために採用される他の分析装置であってもよい）を含む。
【００２４】
図１に示されているように，分析器１０は，本発明の刺激発生手段１２と通信して制御する。本発明にしたがって，刺激発生手段１２は分析器とは別個のものでも，一体のものでもよい。
【００２５】
刺激発生手段１２により提供される刺激は，試験される人の耳管へと音波を供給数小さなトランスデューサに伝えられ，入力線１６ａを介して，耳管にフィットするように設計された小さなイやホーン１８に至る。内耳から反射した音（すなわち応答信号）はイヤホーン１８および出力線１６ｂを介して，小さなマイクロホン２０へと伝えられる。
【００２６】
マイクロホン２０は応答信号を信号処理装置２２（典型的に，プリアンプ，フィルターおよび増幅器を含む）へと伝えられる。信号処理装置２２からの出力（すなわち，検知され，処理された応答信号）は，つぎに，選択分析のために分析器１０に伝えられる。
【００２７】
上記したように，図１に図示の装置の主要な特徴は，刺激発生器12により与えられる信号が“真のランダム”シーケンスからなることである。用語“真のランダム”とは，明確なパターンまたは時間との関連性が実質的にないことを意味する。
【００２８】
図２において，本発明の“真のランダム”が図示されている。曲線Ａは（ｉ）徐々に増加する刺激レート（すなわち３６．５から３８．５クリック数／秒）（刺激の間の時間が徐々に増加する）を含む第一のサンプリング，および（ｉｉ）徐々に減少する刺激レート（刺激の間の時間が徐々に増加する）を含む第二のサンプリングを示す。曲線Ｂは二つのサイクル周波数偏差（時間間隔が徐々に増加し，そして減少する）を示す。
【００２９】
曲線AおよびBは本発明にしたがって，刺激変化の二つのフォームを単に示す。当業者であれば，本発明の“真のランダム”シーケンスは，種々の刺激レートおよび時間シーケンスを含むことは理解されよう。
【００３０】
本発明にしたがって，刺激レートの変化は典型的に，＋／‐１０から５０％の範囲，好適には＋／‐３０から５０％の範囲である。この範囲は生物学的に重要なのではなく，信号周波数に関して重要なことである。
【００３１】
当業者には分かるように，同期した信号（すなわち人為物）が基本信号に含まれるならば，その効果は以下のとおりであり，刺激レートに関して非同期となる。
１／（処理中の変化の数）
したがって，この環境下の信号が典型的に一定の周波数を呈することから，本発明の“真のランダム”刺激と同じレートで走引する周波数を受ける確率は，ほとんどゼロである。
【００３２】
図３において，ＥＥＧ応答信号の例示部分が示されている。その信号の周波数が知られ，周知のサンプリングの理論にしたがってデジタルサンプリングにより，周波数の正確な表示を得たいときは，ベース信号周波数の二倍よりも大きなレートでサンプリングしなければならない。
【００３３】
しかし，周波数が知られていないと，デジタルサンプリングは利用できない。このような場合，在来のアプローチは，サンプリング信号の周波数の半分より大きいサンプル成分を除去するために，信号をフィルターにかけることである。多くの場合，上記アプローチは，基本的な信号の周波数の正確な評価を与えるが，そのアプローチは，典型的に信号波形を正確に示さない。一例として，点ＸおよびＹで，５ｋＨｚのレートでサンプリングが行えたとすると，上記サンプリングシーケンスは，ゼロに近い周波数をもつ（図３を参照）波形を示す。点ＸおよびＹでサンプリングすることはまた，たとえあるにせよ，信号波形の情報をほとんど与えない。点Ｘ，ＹおよびＺで，２０ｋＨｚのレートでサンプリングが行えたとしても，代表的な波形が発生することはほとんどない。
【００３４】
しかし，次のシーケンス（（ｉ）点Ａ，ＢおよびＣ（ｉｉ）点ＤおよびＥならびに（ｉｉｉ）点Ｆ，ＧおよびＩ）で，点Ａ−Ｉにおいて，ランダムにサンプリングすることができると，二つの利点が達成される。第一に，異質な人為物が信号に導入されることは事実上不可能である。第二に，信号の波形の良い表示が，高サンプリングレート（典型的に，極端な計算力を必要とする）をもつことなく与えられ得る。
【００３５】
在来の“ランダムサンプラー”の主要な欠点は，しかし，それらサンプラーが典型的に，固定したクロック（すなわち擬似ランダムデジタルサンプルラー）を採用することである。図４において，既知の“固定”周波数（たとえば，２０ｋＨｚ）のクリスタル２６および擬似ランダムプロセッサ２８をもつ在来の擬似ランダムサンプラーの略示図が示されている。
【００３６】
当業者には分かるように，擬似ランダムプロセッサ２８からの出力信号（Ｏｐｒ）のすべては，２０ｋＨｚの倍音または倍数となる。したがって，すべてのデジタル擬似ランダムサンプラーが基本的な周波数を含むことから，そこから生じる信号は，特別な人為物に影響を受けやすい。
【００３７】
在来のランダムサンプラーと対照的に，本発明は，“真のランダム”サンプリング周波数を与え，連続して採用する。本発明にしたがって，“真のランダム”周波数は本発明のサンプリング手段２４により与えられる。図５に図示されているように，サンプリング手段２４は，在来の信号処理装置２２に対して代用され得る。以下で詳説するように，図５の装置（“真のランダム”刺激シーケンスおよび“真のランダム”サンプリング周波数を採用する）は，異質な人為物（すなわち，ノイズ）が事実上ない正確な，再構成された波形を与える。
【００３８】
図６において，“真のランダム”周波数を連続して与えるために好適に採用された，本発明のサンプリング手段２４のブロック図が示されている。本発明にしたがって，真のノイズ発生器３２が好適に，最初で，ランダムな信号シーケンスを与えるために採用される。
【００３９】
図７において，ノイズ（または信号）発生器３２の一実施例のブロック図である。ノイズ発生器３２は好適に，１００，０００から５００，０００オームの範囲にある抵抗３３ａを含む。電流が抵抗３３ａを通過すると，広帯域な“ノイズ”が抵抗器（すなわち１／２ＫＴ）により呈される温度の値に比例して生成される。ここで，
Ｋ＝ボルツマン定数
Ｔ＝温度
【００４０】
図７に示されているように，抵抗器３３ａにより生成された広帯域なノイズはつぎに，好適に，連続した高帯域幅増幅器３３ｂ，３３ｃ（たとえば，＞１００ＭＨｚ）と通って，ハイパスフィルター３３ｄ（たとえば，２‐３ＭＨｚ）に至る。フィルター３３ｄからの出力はつぎに増幅器３３ｆおよびローパスフィルター３３ｇ（たとえば，５‐７ＭＨｚ）に伝えられる。フィルター３３ｇからの出力は最終の高帯域幅増幅器３３ｈ（たとえば，＞１００ＭＨｚ）および比較器３３ｉ（信号をデジタル信号に変換する）に伝えられる。
【００４１】
図６に戻って，ノイズ発生器３２により与えられる広帯域デジタルノイズは，つぎに，好適に，広帯域パスフィルター３４（たとえば，２．５‐５．０ＭＨｚ）を通過する。広帯域フィルター３４からの出力（帯域限定ランダムノイズ）はつぎに，比較器３６に伝えられる。
【００４２】
比較器３６からの出力（ランダムに間隔があけられたデジタルパルスＰ１‐Ｐ４）（図８を参照）はつぎに，カウンター・ドライバー３８に伝えられる。カウンター・ドライバー３８からの出力は単に，ランダムに間隔があけられたデジタルパルスの低周波数セットである。
【００４３】
当業者には分かるように，上記電子処理手段（すなわち，“サンプリングクロック”）は人為物に対し事実上影響を受けない“真のランダム”サンプリングを与える。
【００４４】
本発明のサンプリング手段２４（すなわち，ランダムサンプリング技術）により生成されたスペクトル波形を読むために，平均化器が好適に採用される。図９に示されているように，平均化器（好適に，分析器１０のサブシステムまたはモジュール）は，複数のバケツ４２およびカウンター４２をもつ再構成バッファ４０を含む。
【００４５】
一例として，バケツ４２が２００ｍｓｅｃの時間間隔で間隔があけられ，最初の信号が刺激後に１００ｍｓｅｃで生成されるとすると，カウンター（すなわち同期したクロック）は，信号サンプルが位置するところ（すなわち，バケツ１）を示す。サンプルが第二の間隔（たとえば，３００ｍｓｅｃ）の間，サンプルが生成されると，サンプルは第二のバケツｂ２に位置する。上記工程は，サンプリング工程の間続く。各バケツ（たとえば，ｂ１‐ｂ７）内の応答信号データまたはサンプルは，つぎに試験のために波形を再構成すべく，平均化される。
【００４６】
したがって，同期したクロックが，サンプルがバッファ４２に位置するかどうかを決定するために採用され，非同期のクロックがサンプリング点を決定することから，固定した周波数人為物と同期することはない。
【００４７】
本発明にしたがって，上記観念は，同期レートで走る異質なデータ（すなわちノイズ信号）なしで，実際のデータ（すなわち，真の応答信号）を表す，生理的に時間間隔で生じる，再構成された波形を与える。
【００４８】
当業者には分かるように，上記したスペクトラム拡散技術は，刺激が外部ソースと同期すことを妨げ，データの獲得が環境ソース（たとえばｒｆ信号）と同期することを妨げることから，サンプルおよび刺激のすべての形態と事実上一緒に，採用され得る
【００４９】
本発明の思想および範囲から逸脱することなく，当業者であれば，種々の使用や条件に適合させるために，本発明をいろいろに修正，変化をさせることができる。したがって，これら変化，修正は適切に，公平に特許請求の範囲の均等物に範囲の属するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，本発明にしたがった聴覚測定装置の一実施例の略示図である。
【図２】図２は，本発明にしたがった，真のランダム刺激シーケンスの略示図である。
【図３】図３は，例示のＥＥＧ応答信号のグラフである。
【図４】図４は，擬似ランダムサンプラーの略示図である。
【図５】図５は，本発明にしたがった，聴覚測定装置の他の実施例の略示図である。
【図６】図６は，本発明にしたがった，サンプリング手段のブロック図である。
【図７】図７は，本発明にしたがった，ノイズ（または信号）発生器の一実施例のブロック図である。
【図８】図８は，本発明にしたがった，比較器の出力のグラフである。
【図９】図９は，本発明にしたがった，平均化器の略示図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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