(57)【要約】ポータブルハンドヘルド型の電気試験装置１０は、エンクロージャ１２に収容されるプロセッサ４０を含んでいる。プロセッサ４０は、入力／出力インタフェース３０を通して受信されたサブマイクロボルトの電気信号を処理するため、ユーザによるコマンドを動作するために機器構成される。入力／出力インタフェース３０は、調節可能な利得設定をもつ容量的に結合された増幅器５２Ｃを含んでいる。プロセッサ４０にリンクされるオンボードメモリ４２は、処理データ及び命令を記憶する。表示装置１６は、エンクロージャ１２に搭載され、リアルタイムで処理結果を表示するためプロセッサ４０に作用的に接続される。
2006500120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯用のハンドヘルド型のエンクロージャと、
該エンクロージャにより収容されるプロセッサと、
該プロセッサに作用的に結合され、１以上の動作命令を記憶するメモリと、
該エンクロージャに搭載され、該プロセッサに作用的に接続されるディスプレイ装置と、
該プロセッサに作用的に結合され、外部のサブマイクロボルトの電気信号を受信するために構成されるマルチチャネル入力−出力インタフェースとを備え、
該プロセッサは、該マルチチャネル入力−出力インタフェースから受信された信号に関する１以上の試験を実行し、該ディスプレイ装置に該１以上の試験の結果を表示するため、該１以上の動作命令を利用するために構成される、
ことを特徴とするサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項２】
該外部の電気信号を伝達するため、該マルチチャネル入力−出力インタフェース及び該プロセッサに作用的に接続される双方向の通信チャネルを更に含む、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項３】
該双方向の通信チャネルは、２０ビットの信号分解能を有する、
請求項２記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項４】
該マルチチャネル入力−出力インタフェースは、
１以上の入力チャネルと、
該少なくとも１つの入力チャネルと該双方向の通信チャネルとの間に結合される複数の電気ショックプロテクションコンポーネントと、
該複数の電気ショックプロテクションコンポーネントのそれぞれと該双方向の通信チャネルとの間に結合され、該複数の電極のうちの１つを該双方向の通信チャネルに選択的に結合するために構成されるスイッチングネットワークと、
該スイッチングネットワークと該双方向の通信チャネルとの間に結合され、調節可能な利得設定を有する差動演算増幅器と、
を含む請求項２記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項５】
該差動演算増幅器は、１以上のキャパシタにより、該スイッチングネットワークと該双方向の通信チャネルとの間に結合される、
請求項４記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項６】
該マルチチャネル入力−出力インタフェースは、該電気信号における信号雑音レベルを低減するために構成されるコモンモードキャンセレーション増幅器を含む、
請求項４記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項７】
該マルチチャネル入力−出力ンタフェースは、耳音響放射テストインタフェース及び聴覚脳幹テストインタフェースを含み、
該プロセッサは、テストの被検体のための耳音響放射テスト手順、聴覚脳幹応答テスト手順、及びその組み合わせからなるグループのうちから選択される聴覚テストのための該１以上の記憶されている動作命令により機器構成される、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項８】
該マルチチャネル入力−出力インタフェースは、振動試験インタフェースを含み、
該プロセッサは、該１以上の記憶された動作命令を利用して、該信号から振動情報を抽出するために機器構成される、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項９】
該マルチチャネル入力−出力インタフェースは、アルコールイントクシメータインタフェースを含み、
該プロセッサは、該１以上の記憶された動作命令を利用して、該信号からアルコールレベルを計算するために機器構成される、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項１０】
該プロセッサは、内部メモリを有し、外部バスアクセスからの信号雑音レベルを低減するように、該内部メモリを利用して該１以上の動作命令を実行するために機器構成される、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項１１】
携帯用のハンドヘルド型のエンクロージャと、
該エンクロージャにより収容され、ユーザによるコマンドで動作するコンピュータプログラムであって、テストの被検体のための耳音響放射テスト手順、聴覚脳幹応答テスト手順、及びその組み合わせからなるグループから選択された聴覚テストを生成するコンピュータプログラムで機器構成されるプロセッサと、
該エンクロージャに搭載され、該プロセッサに作用的に接続され、選択された試験の結果をリアルタイムで表示するディスプレイ装置と、
該プロセッサに作用的に結合される耳音響放射テストインタフェースと、
該プロセッサに作用的に結合される聴覚脳幹テストインタフェースと、
を備えることを特徴とする聴覚スクリーニング装置。
【請求項１２】
該プロセッサは、内部メモリを有し、外部バスアクセスからの信号雑音レベルを低減するように、該内部メモリを利用して該コンピュータプログラムを実行するために機器構成される、
請求項１１記載の聴覚スクリーニング装置。
【請求項１３】
該耳音響放射テストインタフェースは、
該プロセッサからの信号を受信するために機器構成される少なくとも１つの出力チャネルと、
該少なくとも１つの出力チャネルに作用的に接続される少なくとも１つのトランスデューサと、
該少なくとも１つの出力チャネルと該少なくとも１つのトランスデューサの間に結合される少なくとも１つの差動演算増幅器とを備え、
該少なくとも１つのトランスデューサは、人間の耳で聞き取ることのできる純音、チャープ波、クリック波及び正弦波からなるグループから選択された音響信号に該受信された信号を変換するために適合される、
請求項１１記載の聴覚スクリーニング装置。
【請求項１４】
該聴覚脳幹テストインタフェースは、
外部の電気信号を受信するためにそれぞれ適合される複数の電極と、
該外部の電気信号を伝達するため、該複数の電極及び該プロセッサに作用的に接続される双方向の通信チャネルと、
該複数の電極のそれぞれと該双方向の通信チャネルとの間に結合される複数の電気ショックプロテクションコンポーネントと、
該複数の電気ショックプロテクションコンポーネントのそれぞれと該双方向の通信チャネルとの間に結合され、該複数の電極のうちの１つを該双方向の通信チャネルに選択的に結合するために機器構成されるスイッチングネットワークと、
該スイッチングネットワークと該双方向の通信チャネルとの間に結合され、調節可能な利得設定を有する差動演算増幅器と、
を備える請求項１１記載の聴覚スクリーニング装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの出力チャネルと、
該少なくとも１つの出力チャネルに作用的に接続される少なくとも１つのトランスデューサと、
該少なくとも１つの出力チャネルと該少なくとも１つのトランスデューサとの間に結合される少なくとも１つの差動演算増幅器とを備え、
該少なくとも１つのトランスデューサは、人間の耳で聞き取ることのできる純音、チャープ波、クリック波、及び正弦波からなるグループから選択された音響信号を生成するために適合される、
ことを特徴とする耳音響放射テストインタフェース。
【請求項１６】
該少なくとも１つの出力チャネルと該少なくとも１つのトランスデューサとの間に結合される少なくとも１つの電気ショックプロテクションコンポーネントを更に備える、
請求項１５記載の耳音響放射テストインタフェース。
【請求項１７】
少なくとも１つの入力チャネルと、
人間の耳からの信号を受信するために該少なくとも１つの入力チャネルに作用的に接続された少なくとも１つのマイクロフォンと、
該少なくとも１つの入力チャネルと該少なくとも１つのマイクロフォンとの間に結合され、該受信された信号に線形増幅を与えるために機器構成されるデュアルステージ増幅器と、
を更に備える請求項１５記載の耳音響放射テストインタフェース。
【請求項１８】
該少なくとも１つの入力チャネルと該少なくとも１つのマイクロフォンとの間に結合される少なくとも１つの電気ショックプロテクションコンポーネントを更に備える、
請求項１６記載の耳音響放射テストインタフェース。
【請求項１９】
外部の電気信号を受信するためにそれぞれ適合される複数の電極と、
該複数の電極に作用的に接続される双方向の通信チャネルと、
該複数の電極のそれぞれと該双方向の通信チャネルとの間に結合される複数の電気ショックプロテクションコンポーネントと、
該複数の電気ショックプロテクションコンポーネントのそれぞれと該双方向の通信チャネルとの間に結合され、該複数の電極のうちの１つを該双方向の通信チャネルに選択的に結合するために機器構成されるスイッチングネットワークと、
該スイッチングネットワークと該双方向の通信チャネルとの間に結合され、調節可能な利得設定を有する差動演算増幅器と、
を備えることを特徴とする聴覚脳幹テストインタフェース。
【請求項２０】
該複数の電気ショックプロテクションコンポーネントは、少なくとも１つのサージ抑圧コンポーネントを含む、
請求項１９記載の聴覚脳幹テストインタフェース。
【請求項２１】
該スイッチングネットワークと該差動演算増幅器との間に結合され、該複数の電極と該双方向の通信チャネルとの間の信号雑音レベルを低減するために機器構成されるコモンモードキャンセレーション増幅器を更に備える、
請求項１９記載の聴覚脳幹テストインタフェース。
【請求項２２】
該差動演算増幅器は、該複数の電極のうちの１つからの信号を増幅するための第一の利得設定で機器構成され、該複数の電極のインピーダンステストを容易にするための第二の利得設定で機器構成される、
請求項１９記載の聴覚脳幹テストインタフェース。
【請求項２３】
該スイッチングネットワークは、該差動演算増幅器での該第一の利得設定と該第二の利得設定との間で選択するために更に機器構成される、
請求項２２記載の聴覚脳幹テストインタフェース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低電圧電気信号測定装置の分野に関し、より詳細には、ハンドヘルド型のサブマイクロボルトの電気信号を測定する装置の設計に関する。本発明は、聴覚検査の応用によるその使用に対する特定の強調により記載され、当業者であれば、以下に開示されるように、ビブレーションモニタリング、ガスモニタリング、血液検査、及びアルコール成分測定器のような本発明の原理の広義の適用性を認識されるであろう。
【０００２】
本出願は、２００２年９月２３日に提出された米国シリアル番号１０／２５２，３４５号に対する優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００３】
サブマイクロボルトのレンジで低電圧の電気信号を正確に測定可能な試験装置は、聴覚システムに見られるような人体における生体電気信号のモニタリングから、振動モニタリング及びより一般にブリーザライザ（ｂｒｅａｔｈａｌｙｚｅｒｓ）と呼ばれるアルコールイントクシメータ（ａｌｃｏｈｏｌ  ｉｎｔｏｘｉｍｅｔｅｒｓ）で見られるような化学反応からの電気信号の測定までの広い範囲の応用を有している。サブマイクロボルトのレンジにおける低電圧の電気信号は、存在する信号雑音レベル及び干渉が所望の信号をマスクする可能性があるので、検出するのが極端に困難となることがある。ハンドヘルド型の検査装置は、様々な電気回路が接近してパッケージされており、かかる信号雑音及び干渉を特に受けやすい。しかし、サブマイクロボルトレンジにおける低電圧の電気信号の測定が要求される多くのアプリケーションは、携帯用、自己完結型のハンドヘルド型試験装置の使用から非常に大きな利益を得ている。
【０００４】
たとえば、一般的な新生児の聴覚検査プログラムは、改善された聴覚測定機能、改善されたリハビリ計画、聴覚障害児のための早期介入の劇的な利益に関する増加された認識、及び政府の政策の変化のために非常に拡張されてきている。しかし、現在の新生児の聴覚検査のアプローチは、このスクリーニングアプローチと遭遇する聴覚異常の多くの異なるタイプ及び程度について適切に考慮されていない。このため、１つの測定に基づいた個々のスクリーニングテストは、様々な個々の聴覚異常のなかでの相互作用により悪影響される可能性がある。
【０００５】
現在のスクリーニングアプローチは、（ｉ）測定装置の物理的な特性、すなわち携帯性、物理的なサイズ及び使用の容易さ、（ｉｉ）装置の動作特性、すなわちバッテリ寿命、レコードの記憶量、要求される動作トレイニング等、及び／又は（ｉｉｉ）プログラムのロジスティクス、すなわちリテスティングメカニズム、リフェラルメカニズム、レコードプロセッシング、ペイシャントトラッキング、リポートライティング、及び他の実用的な態様を含んだ、全体のスクリーニングプログラムを適切に考慮していない。これらの要素は、スクリーニング、テスティングからなる一次経済コスト、更なるテストからなる二次経済コスト、及び誤った情報が提供されたときに被る両親の心配のような非経済的なコストを含めて、聴覚検査プログラムの全体のコストを増加させるために悪く作用する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの実際の人間のコストは、テスト当たりのコストを低減し、偽陽性率を低減し、ホスピタルディスチャージの前にベッドサイドでの偽陽性の検査結果を解決することで低減することができる。スクリーニング当たりのコストは、如何なる位置でのスクリーングのために最適化され、最小にトレイニングされた要員による効果的な動作を可能にするために拡張される専用装置により低減することができる。本発明の装置の性能特性は、低減された測定時間、外部のコンピュータなしでの動作及び機器構成する能力、全ての試験結果を統合及び解釈する能力、大量の数のテスト結果を記憶する能力、長時間のバッテリ寿命、及び外部装置との双方向の無線データ伝送を含んでいる。
【０００７】
偽陽性の結果は、２つのやり方で低減することができる。はじめに、最初のスクリーニングテストのパフォーマンスは、拡張された信号処理、より効率的なテストパラメータで、及び異なるタイプのテストを組み合わせることで改善することができる。第二に、偽陽性率は、最初のスクリーニングの時にベッドサイドで最初のスクリーニングテストの失敗を解決するためのメカニズムを提供することで低減することができる。この能力は、同じ装置により提供される自動化スクリーニングの聴覚脳幹応答（ＡＢＲ：  Ａｕｄｉｔｏｒｙ  Ｂｒａｉｎｓｔｅｍ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）テスト能力の可用性を通して提供することができる。第二に、スクリーニングプログラムの動作処理は、幾つかのオンボードコンピュータベースのエキスパートシステムの使用により改善することができる。これらのコンピュータベースのエキスパートシステムは、小児科医、聴覚機能訓練士、耳鼻咽喉科医、又は看護婦であるかで、特定のタイプのフォロウアップのような、改善された単一のテスト結果の自動解釈、改善された複数のテスト結果の自動解釈、及びローカルリフェラルソースの各種のテスト結果との整合により改善されたリフェラル処理を提供する。以下に開示される装置は、単一のハンドヘルド装置、スティミュラストランスデューサ、シングルプロセッサ、並びに耳音響放射（ＯＡＥ：  ＯｔｏＡｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）及びＡＢＲテストのためのシングルソフトウェアアプリケーションを統合する。
【０００８】
聴覚異常は、単一の原因、単一のリフェラルソース及び単一のインターベンションストラテジーをもつ単一の明確に定義されたエンティティではない。周辺の聴覚システムは、外耳、中耳、並びに内耳及びうずまき管からなる感音部分である３つの個別の部分、及び８つの脳神経を有している。以上は、全ての３つの部分に独立に存在し、これら個々の以上は、異なる介入及び処置を必要とする。従来技術の装置の物理的及び動作的特性、並びにそれらのプログラムロジスティクスへの影響は、聴覚スクリーニングプログラムの全体の費用を増加するために悪く相互作用する。一次経済コストは、経済コストのみではないがそれぞれのスクリーニングテストのコストである。スクリーニングテストの失敗は、リファー（ｒｅｆｅｒ）と呼ばれ、ホスピタルディスチャージ後に数週間スケージュールされた高価な完全な診断テストにより解決される。これらのコストの実質的な部分は、スクリーニングの偽陽性率が高い場合にこれらのコストのかなりの部分が不必要である。非経済的なコストは、偽陽性スクリーニング結果の両親の心配、高い偽陽性率でのプログラムについてプログラムの効率に関する望まれない専門的な感知、及びスクリーニング結果を謝って導出したための不適切な専門的な介入でさえも含んでいる。
【０００９】
単一のハンドヘルド型装置への複数の装置の介入により、既存の新生児の聴覚のスクリーニング装置で利用不可能な非常に重要な新たな機能を可能にする。この機能性は、（１）一般的な外耳及び中耳の異常の検出、（２）外部の毛細胞の異常に関連する一般的ではない聴覚性聴力損失の検出、及び（３）内部の毛細胞又は聴覚神経の異常に関連する一般的ではない聴力性聴力損失の検出を含んでいる。さらに、以下に開示される装置は、ＯＡＥ測定の精度及び信頼性を向上するための潜在能力を有しており、ＯＡＥ及びＡＢＲ結果の両者の最適な介入を可能にし、リフェラルプロセスを改善することができる。
【００１０】
これまで、本発明により提供される機能を提供するために試みが行われてきている。特に、米国特許第５，６０１，０９１号（“０９１”）及び第５，９１６，１７４号（“１７４”）は、ハンドヘルド型の携帯用スクリーニング装置を提供することを意図するオーディオスクリーニング装置を開示する。しかし、これらの特許に開示されているスクリーニング装置は、従来のコンピュータと共に使用され、フルアプリケーションユースのためのドッキングステーションを必要とする。いずれの特許の開示にも如何なる他のコンピュータとは独立に使用することができるハンドヘルド装置を提供することが記載されていない。すなわち、以下に開示される本発明は、ＯＡＥ及びＡＢＲテストを提供可能な、大幅に低減されたサイズの装置、すなわちハンドヘルドを提供することにある。このハンドヘルド装置は、望まれる場合、スタンドアロンモードで、他のコンピュータコネクションとは独立に動作することができる。装置は、名前をもつ患者のデータベース及びフルグラフィックディスプレイ機能を含んでいる。本装置には、好ましくは、無線の赤外線、及びプリンタ又は大容量データベースに直接的に出力を提供するためのＲＳ２３２コネクションポートが設けられている。“１７４”及び“０９１”特許は、バックグランドノイズを除くためのリニアアベレージング方法で動作する。かかる方法は、その意図された目的のために良好に動作するが、リニアアベレージング方法の使用は時間がかかる。
【００１１】
したがって、サブマイクロボルトレンジでの低電圧の電気信号を正確に測定可能な携帯用のハンドヘルド型の試験装置であって、関連されるメモリ記憶装置に情報をアクセス及び記憶するためのオンボードプロセッサを使用して、低減された時間フレームで改善された信号の信頼性を提供可能なハンドヘルド型の試験装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
簡単に言えば、効率的なサブマイクロボルトの電気試験装置が提供される。好適な実施の形態では、装置は、デジタルシグナルプロセッサを含む携帯用のハンドヘルドエンクロージャを含んでいる。プロセッサは、４つの離散出力チャネルでサブマイクロボルトの電気出力信号を発生可能なＣＯＤＥＣコンポーネントの制御のため、及び４つの離散的な入力チャネルでのサブマイクロボルトの電気入力信号を受信するため、該プロセッサに関連されるメモリ及びコンピュータプログラムを有している。ディスプレイ装置は、エンクロージャに搭載され、テスト情報、テストセットアップ手順、及びテスト結果のグラフを含むテスト結果を表示する。エンクロージャは、１以上のプローブのためのコネクションポイントを含んでおり、コネクションポイントは、デジタルシグナルプロセッサに作用的に接続されている。また、装置は、装置を完全に自己完結型にするオンボード電源を含んでいる。
【００１３】
本発明の１実施の形態では、効果的な聴覚スクリーニング装置が提供される。ＯＡＥスクリーニング装置及びＡＢＲスクリーニング装置の単一のハンドヘルド型機器への統合により、ユーザは、外部の毛神経の異常に関連する一般的ではない感音性聴力損失を検出し、内部の毛神経に関連する一般的ではない感音性聴力損失の検出が可能となる。好適な実施の形態では、装置は、デジタルシグナルプロセッサを含む携帯用のハンドヘルド型のエンクロージャを含んでいる。プロセッサは、試験の被検体のための耳音響放射テスト手順及び耳脳幹反応テスト手順の両者を実行可能な、該プロセッサに関連されるコンピュータプログラムを有している。ディスプレイ装置は、エンクロージャに搭載されており、患者の情報、聴覚スクリーニングセットアップ手順、及びグラフィカルアナリシスを含む聴覚スクリーニングテスト結果を表示する。エンクロージャは、プローブのためのコネクションポイントを含んでおり、コネクションポイントは、シグナルプロセッサに作用的に接続されている。また、装置は、装置を完全に自己完結型にする、オンボードの電源を含んでいる。本発明の上述した目的、特徴及び効果、並びに他の目的、特徴及び効果は、その好適な実施の形態と同様に、添付図面と共に以下の記載を読むことから明らかになるであろう。
【００１４】
一致する参照符号は、図面の幾つかの図を通して対応する部材を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下の詳細な説明は、例により本発明を例示するものであって、限定するものではない。説明により、当業者は、本発明を実行する最良のモードであると信じられるものを含めて、本発明を作成及び使用することができ、本発明の幾つかの実施の形態、適応、変形例、代替及び使用を記載することができる。
【００１６】
ここで図１〜図３を参照して、参照符号１０は、本発明のハンドヘルド型のサブマイクロボルトの電気信号の測定装置の１実施の形態を例示している。測定装置１０は、エンクロージャ１を含んでおり、このエンクロージャは、好適な実施の形態では、例示の目的であって限定するものではなく、長さ７１／４”×幅３３／４”×奥行き１１／２”を測定する。装置１０は、妥協することなしにユーザにより運ぶことができ、以下に記載されるように完全な機能を有する携帯用のハンドヘルド型装置を真に表している。装置１０は、キーボード１４及びディスプレイ１６を含んでいる。ＬＥＤパス／リファーインジケータ１８及びＬＥＤ  ＡＣチャージングインジケータ２０のような、１以上のＬＥＤインジケータが任意に含まれる。さらに、例示であって限定するものではなく、ＬＣＤディスプレイ１６は、好適な実施の形態では、近似的に２”×３３／８”を測定する。測定は、ＬＣＤディスプレイ１６がユーザにとって完全に機能的であること、及び装置１０が他のコンピュータシステムとは独立に動作することができることを示すのを除いて、必ずしも重要なものではない。
【００１７】
例示される実施の形態では、エンクロージャ１２は、赤外線ポート２２、互換性のあるＲＳ−２３２ポート２４、イヤプローブのような入力プローブ２８との使用に適したプローブコネクション２６、複数の出力電極３２のためのインタフェース３０を収容している。従来のキャリア３４に付属されて電極３２が示されている。プローブ２８は、従来のものであって、詳細には説明されない。イヤプローブのような適切なプローブは、たとえば、ＥｔｙｍｏｔｉｃＲｅｓｅａｒｃｈ社のＰａｒｔＮｏｓ．ＥＲ−１０Ｃ，ＥＲ−１０Ｄ及びＧＳＩ２００２−３２５０から商業的に入手可能である。
【００１８】
ここで図４を参照して、ハンドヘルド型のサブマイクロボルトの電気信号の測定装置１０のブロック図が示され、説明される。好ましくは、図４に示されるシステムは、アナログ及びデジタル動作の両者向けのミクスドモード設計による、単一のプリント回路ボードで製造される。装置１０は、低電力が投入されることが好ましく、ＬＣＤディスプレイ１６及び装置１０で利用されるアナログ回路の幾つかの低電力部分を除いて、一般に３．３ボルトで動作する。望まれない信号干渉を低減するため、全てのアナログ及びデジタル回路コンポーネントが装置１０内の共通の電気的なグランドポイントを共有することが好ましいことが分かっている。
【００１９】
適切なマイクロプロセッサ４０は、装置１０を制御する。例示される好適な実施の形態では、プロセッサ４０は、Ｍｏｔｏｒｏｌａ社のモデルＮｏ５６３０３のデジタルシグナルプロセッサであるが、当業者であれば、十分な計算能力及び速度を有する適切なマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラが利用される場合があることを認識されるであろう。以下に記載される全ての信号処理機能は、装置１０の全ての入力及び出力機能の制御と同様に、プロセッサ４０により実行される。さらに、グラフィック機能、ユーザインタフェース機能、データストレージ機能、及び他の装置の機能性は、プロセッサ４０により制御される。
【００２０】
従来の設計ロジックでは、デジタルシグナルプロセッサ４０は、信号処理のために使用され、個別のマイクロコントローラは、装置制御のために使用される。装置１０では、デジタルシグナルプロセッサ４０は、信号処理に加えて個別のマイクロコントローラの機能を実行し、個別のマイクロコントローラの必要性を除き、回路ボードスペース、製造コスト及び動作電力消費量におけるかなりの節約となる。
【００２１】
データ取得の動作フェーズの間に望まれない信号干渉を低減するため、装置１０におけるプロセッサ４０は、プロセッサ４０とは独立に実行することができる、データ収集動作の間に、シャットダウンされるか又は「スリープ」モードに切り替えられる。外部の信号雑音における更なる低減は、プロセッサ４０の内部にあるデータ及びプログラムメモリ４０Ｍにおけるソフトウェアの実行により達成され、これにより、外部バスアクセス信号雑音を除くことができる。
【００２２】
メモリサブシステム４２は、プロセッサ４０に作用的に接続される。メモリサブシステム４２は、中間的な結果を記憶し一時的な変数を保持するためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４２Ａ、不揮発性の電気的にプログラム可能な変数、テスト結果データ及びシステムコンフィギュレーション情報を記憶するためのフラッシュメモリ４２Ｂを含んでいる。例示される実施の形態では、フラッシュメモリ４２Ｂは、実質的にオーバサイズされており、装置１０が数百のデータレコードを多数のコンフィギュレーションファイルと同様に含むことを可能にする。
【００２３】
メモリマップされた入力／出力装置４４は、メモリサブシステム４２及びデジタルシグナルプロセッサ４０に作用的に接続される。メモリマップされた入力／出力４４は、次いで、ＬＣＤディスプレイ１６、キーボード１４、出力ＬＥＤインジケータ１８及びリアルタイムクロック４６に作用的に接続される。
【００２４】
ＬＣＤディスプレイ１６は、最小のサイズ１２８×１２８画素を好ましくは有するディスプレイアレイをユーザに提供する。このサイズのディスプレイアレイは、装置１０により実行されるテスト信号の波形を与えるに十分である。装置１０により、ＬＣＤ１６は、データの品質、信号の振幅、信号の周波数、ノイズフロア及び他の関連する信号情報に関するテキスト及び数値情報で補足される、装置１０それ自身にリアルタイムでグラフィカルに信号情報をユーザに与えることが可能である。
【００２５】
キーボード１４は、好ましくは薄膜スイッチキーボードであり、装置１０の動作のために必要な最小のキーのみを組み込んでいる。全てのキーは、オン／オフキー１５を除いてプログラマブルである。リアルタイムクロック４６は、メモリマップされた入力／出力装置４４を通してプロセッサ４０に作用的に接続される。リアルタイムクロック４６により、プロセッサ４０は、実行されるそれぞれのデータ収集又はテストのためのタイムスタンプを提供することが可能である。
【００２６】
出力ＬＥＤ１８は、ＬＣＤグラフィックディスプレイ１６の混乱又は誤った解釈を回避するため、トレイニングされていないユーザにテスト結果を伝達するために使用される。たとえば、プロセッサ４０は、信号強度のような予め決定された入力基準のセットが最小以上であるとき、出力ＬＥＤ１８を照明するためにプログラムされている場合がある。さらに、出力ＬＥＤ１８は、ＬＣＤディスプレイ１６が読取り及び解釈が困難である場合に、低い光領域で装置１０の使用を可能にする。
【００２７】
複数のアナログ−デジタル／デジタル−アナログのコーダ／デコーダ４８（コーデック４８）は、専用のシリアルリンクに沿ってシグナルプロセッサ４０に作用的に接続される。当業者により理解されるように、コーデック４８は、アナログ−デジタル変換及びデジタル−アナログ変換を実行する特別の集積回路チップである。コーデック４８は、プロセッサ４０の制御下で装置１０の機能性を提供する、１以上の入力／出力装置インタフェース５２と作用的に関連される。好ましくは、コーデック４８により生成及び受信されたデジタル信号は、アナログ−デジタル変換及びデジタル−アナログ変換の両方について２０ビットの解像度を有する。
【００２８】
本発明の１実施の形態では、入力／出力インタフェース５２は、サブマイクロボルトの電気信号について適合される４つの入力チャネルと４つの出力チャネルを含んでいる。図５に示されるように、入力／出力インタフェース５２は、多数の離散的な入力チャネル３２から受信された信号をフィルタリングして増幅する、個々に示されていない複数のアナログ信号処理チップから構成される。特に、それぞれの入力チャネル３２から受信された信号は、複数の金属酸化膜バリスタ、抵抗及びキャパシタからなる電気的な絶縁回路５２Ａを通して経路制御され、この電気的な絶縁回路は、入力チャネル３２を危険な電流又は電圧から隔離するためのサージアレスタとして機能する。絶縁回路５２Ａは、光信号経路を利用する従来の絶縁回路を置き換えるために機能し、これにより、電気信号と光信号との間の変換から生じる関連する信号雑音を除くことができる。
【００２９】
入力チャネル３２からの信号は、スイッチングネットワーク５２Ｂを通して経路制御される。個々の信号は、自動的に選択され、高利得を有する容量結合差動増幅器５２Ｃに通過される。コモンモードキャンセレーション増幅器５２Ｄは、信号雑音レベルを更に低減するため、入力／出力インタフェース５２に含まれる。結果的に得られる増幅された信号は、次いで、コーデック４８に経路制御される。入力チャネル３２から個々の信号を選択するのに加えて、スイッチングネットワーク５２Ｂは、増幅器の利得設定を変更することで、同じ差動演算増幅器５２Ｃを使用して、入力チャネル３２での多様な信号測定を実行するのを許容する。
【００３０】
図４を参照して、モードコンフィギュレーションシステム５４、リセットワッチドッグシステム５６、クロッククリスタル５８、好ましくはニッケル−メタル水素化物バッテリである電源６０、及びバッテリチャージャ６２は、エンクロージャ１２内に位置されており、プロセッサ４０に作用的に接続される。これらのブロックのそれぞれは、装置１０の動作のために必要とされ、本質的に標準的であって、詳細には説明されない。
【００３１】
プロセッサ４０は、入力／出力チャネル６４を有しており、赤外線コネクション２２、光ファイバコネクション２３及びアイソレートＲＳ−２３２インタフェース２４を含んでいることが好ましい。装置１０は、赤外線と互換性があるか又はＲＳ−２３２と互換性があるパーソナルコンピュータ、プリンタ、又はデータ伝送のための他のデジタル装置（図示せず）と通信することができる。データ伝送は、テストサブジェクト情報、シグナルプロセッサ４０のためのコンフィギュレーションデータ、又はメモリサブシステム４２における記憶のためのソフトウェアプログラムのアップデートを含んでいる場合がある。
【００３２】
ブザーの形式でのオーディオ出力６６も提供される。オーディオ出力６６は、キーボード操作についてユーザへのオーディオフィードバック、及びエラー状態のためのオーディオ指示を提供する。
【００３３】
シリアルポート６８は、プロセッサ４０に作用的に接続される。シリアルポート６８は、たとえば、パーソナルコンピュータからプロセッサ４０のダイレクトプログラミングを提供するために利用され、プロセッサ４０の最初のソフトウェアダウンロード及び主要なソフトウェアプログラムのアップデートの使用のためにのみ意図されている。
【００３４】
ここで図６を参照して、聴覚スクリーニング装置２００としての使用のために機器構成される、装置１０の１実施の形態のブロック図は示され、記載される。装置２００は、単一のハンドヘルドパッケージでＯＡＥ及びＡＢＲシミュレータ機能を含んでいる。好ましくは、図６に示されるシステムは、アナログ及びデジタル動作の両者向けのミクスドシグナル設計による単一のプリント回路ボードで製造される。装置２００は、好ましくは低電力が投入され、ＬＣＤディスプレイ２１６及び装置２００で利用されるアナログ回路の低電力部分を除いて一般に３．３ボルトで動作する。望まれない信号干渉を低減するため、全てのアナログ及びデジタル回路コンポーネントは、装置２００内で共通の電気的なグランドポイントを共有することが好ましいことが分かっている。
【００３５】
デジタルシグナルプロセッサ２４０は、装置２００を制御する。例示される好適な実施の形態では、プロセッサ２４０は、Ｍｏｔｏｒｏｌａ社のモデルＮｏ５６３０３のＤＳＰである。以下に記載される全ての信号処理機能は、装置２００の全ての入力及び出力機能の制御と同様に、プロセッサ２４０により実行される。さらに、グラフィック機能、ユーザインタフェース、患者データストレージ機能及び他の装置の機能は、プロセッサ２４０により制御される。従来の設計ロジックでは、デジタルシグナルプロセッサ２４０は、信号処理のために使用され、個別のマイクロコントローラは、装置制御のために使用される。装置２００では、デジタルシグナルプロセッサ２４０は、信号処理に加えて個別のマイクロコントローラの機能を実行し、これにより、個別のマイクロプロセッサの必要性を除き、結果的に回路ボードのスペース、製造コスト及び動作電力消費量における大幅な節約となる。動作のデータ取得段階の間の望まれない信号干渉を低減するため、装置２００におけるプロセッサ２４０は、プロセッサ２４０とは独立に実行することができる、データ収集動作の間にシャットダウンされるか又は「スリープモード」に切り替えられる。外部の信号雑音における更なる低減は、プロセッサ２４０の内部にあるデータ及びプログラムメモリ２４０Ｍにおけるソフトウェアの実行により達成され、これにより、外部バスアクセス信号雑音を除くことができる。
【００３６】
メモリサブシステム２４２は、プロセッサ２４０に作用的に接続される。メモリサブシステム２４２は、中間的な結果を記憶し、一時的な変数を保持するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２４２Ａ、不揮発性の電気的にプログラム可能な変数、患者のデータ、及びコンフィギュレーション情報を記憶するためのフラッシュメモリ２４２Ｂを含んでいる。例示される実施の形態では、フラッシュメモリ２４２Ｂは、実質的にオーバサイズされ、装置２００は、数百の完全な患者のレコード、及び複数のコンフィギュレーションファイルを含むのを可能にする。
【００３７】
メモリマップされた入力／出力装置２４４は、メモリサブシステム２４２及びデジタルシグナルプロセッサ２４０に作用的に接続される。メモリマップされた入力／出力２４４は、ＬＣＤディスプレイ２１４、キーボード２１４、パス／リフェラルＬＥＤインジケータ２１８、及びリアルタイムクロック２４６に作用的に接続される。
【００３８】
ＬＣＤディスプレイ２１６は、最小サイズ１２８×１２８画素を好ましくは有しているディスプレイアレイをユーザに提供する。このサイズのディスプレイアレイは、装置２００により行われる聴覚試験の全波形を与えるために十分である。装置２００により、ＬＣＤ２１６は、データ品質、信号の振幅、信号の周波数、ノイズフロア、及び他の関連する信号情報に関するテクスチャ及び数値情報で補足される、装置２００それ自身にリアルタイムでグラフィカルに信号情報をユーザに提供することが可能である。
【００３９】
キーボード２１４は、装置２００の動作のために必要な最小キーのみを組み込んだ、薄膜スイッチキーボードであることが好ましい。オン／オフキー（図示せず）を除いて、全てのキーはプログラマブルである。リアルタイムクロック２４６は、メモリマップされた入力／出力装置２４４を通してプロセッサ２４０に作用的に接続される。リアルタイムクロック２４６により、プロセッサ２４０は、装置２００の内部動作について時間信号を提供するのと同様に、それぞれの患者及び実行されたテストについてタイムスタンプを提供することが可能である。
【００４０】
ＬＥＤパス／リファーダイオード２１８は、試験結果をトレイニングされていないユーザ、すなわち聴覚訓練士又は小児科医と対照的な看護婦に伝達するために使用される。ＬＥＤ２１８の使用は、ＬＣＤグラフィックディスプレイ２１６の混乱又は誤った解釈を回避し、ＬＣＤディスプレイ２１６が解釈困難である低い光領域における装置２００の使用を可能にする。
【００４１】
複数のアナログ−デジタル／デジタル−アナログのコーダ／デコーダ２４８（コーデック２４８）は、専用のシリアルリンクに沿ってシグナルプロセッサ２４０に作用的に接続される。当業者には理解されるように、コーデック２４８は、アナログ−デジタル変換及びデジタル−アナログ変換を実行する特別の集積回路チップである。コーデック２４８は、プロセッサ２４０の制御下で装置２００の機能性を提供する複数の入力／出力装置と作用的に関連される。
【００４２】
耳音響放射インタフェース２５０（ＤＰＯＡＥ  Ｉ／Ｆ）は、関連されるコーデック２４８を通してシグナルプロセッサ２４０に作用的に接続される。耳音響放射インタフェース２５０は、高いコモンモードノイズの阻止をもつ低雑音の差動アナログ回路であることが好ましい。図７に示されるように、耳音響放射インタフェース２５０は、様々な周波数での純音からチャープ波、クリック波、正弦波等までの様々な信号を生成するため、差動演算増幅器２５０Ａ，２５０Ｂのペアを通して２つのサウンドトランスデューサ２５１Ｒ，２５１Ｌを駆動することが意図される。耳音響放射インタフェース２５０は、標準的な音圧レベルでのトーンを与える。耳音響放射インタフェース２５０と共に利用される装置は、耳から戻る信号を集める耳管に挿入されるマイクロフォン２５１Ｍを含んでおり、信号をコーデック２４８に与えるデュアルステージ増幅器２５０Ｃを通して十分な線形増幅を提供する。トランスデューサ及びマイクロフォンインタフェース回路は、電気ショックのプロテクション２５０Ｄを提供するため、複数の静電気放電用のダイオード及び誘導コイルを含んでいる。本発明の各種実施の形態では、耳音響放射インタフェース２５０は、中耳の状態を評価するための耳音響反射測定のために使用することができる。
【００４３】
図８に示されるＡＢＲインタフェース２５２は、個別に示されていない複数のアナログ信号処理チップからなり、このアナログ信号処理チップは、電極ワイヤ２３２を介して被検体のスクラップから受信された信号をフィルタリングして増幅する。特に、それぞれの個々の電極２３４から受信された信号は、複数の金属酸化膜バリスタ、抵抗及びキャパシタからなる電気的な絶縁回路２５２Ａを通して経路制御され、この絶縁回路は、危険な電流又は電圧から電極２５２Ａを隔離する機能を果たす。絶縁回路２５２Ａは、光信号経路を利用する従来の絶縁回路を置き換える役割を果たし、これにより、電気信号と光信号との間の変換から生じる関連される信号雑音を除去する。次いで、電極２３４からの信号は、スイッチングネットワーク２５２Ｂを通して経路制御され、このスイッチングネットワークでは、個々の信号が自動的に選択され、差動演算増幅器２５２Ｃに通過される。コモンモードキャンセレーション増幅器２５２Ｄは、信号雑音レベルを更に低減するため、ＡＢＲインタフェース２５２に含まれる。次いで、結果的に増幅された信号は、コーデック２４８に経路制御される。
【００４４】
動作モードでは、耳には、繰り返される刺激が与えられ、この刺激により、８つの頭部神経で始まり、続いて脳幹から皮質への中枢神経系における聴覚経路での神経を通して点火（ｆｉｒｅ）する。体積伝導のメカニズムを通して、これらの神経の点火から発生された電位は、皮膚の表面に電極２３２により検出することができる。
【００４５】
ＡＢＲインタフェース２５２の更なる機能は、電極２３２の配置に関する自動化されたインピーダンスチェックを提供することにある。ひとたび電極２３２が適切であると、微少な電流が電極２３２を通して被検体のスクラップに注入され、電極２３２間のインピーダンスが測定される。電極２３４から個々の信号を選択するのに加えて、スイッチングネットワーク２５２Ｂは、電極２３４のインピーダンス測定が同じ差動演算増幅器２５２Ｃを使用して、増幅器の利得設定を変更することで実行されるのを許容する。インピーダンスは、電極の配置により変動する。ひとたびインピーダンスが予め決定された動作レンジにあると、ＡＢＲ信号コネクションが始める。インピーダンスチェックは、電極を外すことなしに達成することができる。すなわち、チェックは自動的である。
【００４６】
図６に戻り、モードコンフィギュレーションシステム２５４、リセットワッチドッグシステム２５６、クロッククリスタル２５８、好ましくはニッケル−メタル水素化物バッテリである電源２６０、バッテリチャージャ２６２は全て、プロセッサ２４０に作用的に接続される。これらのブロックのそれぞれが装置２００の動作のために必要とされるが、本質的に標準的なものであって、詳細には説明されない。
【００４７】
プロセッサ２４０は、入力−出力チャネル２６４を有しており、この入力−出力チャネルは、赤外線コネクション２２、光ファイバコネクション２３及びアイソレートＲＳ−２３２インタフェース２４を好ましくは含んでいる。装置２００は、赤外線に互換性があるか又はＲＳ−２３２に互換性があるパーソナルコンピュータ、プリンタ、又はデータ伝送のための（図示されない）他のデジタル装置と通信することができる。データ伝送は、患者情報、シグナルプロセッサ２４０のためのコンフィギュレーションデータ、又はメモリサブシステム２４２における記憶のためのソフトウェアプログラムのアップデートを含んでいる場合がある。
【００４８】
ブザーの形態でのオーディオ出力２６６が設けられる場合がある。オーディオ出力２６６は、キーボードアクション及びエラー状態のためのオーディオインジケーションについてオーディオフィードバックをユーザに提供する。
【００４９】
シリアルポート２６８は、プロセッサ２４０に作用的に接続される。シリアルポート２６８は、たとえば、パーソナルコンピュータからプロセッサ２４０のダイレクトプログラミングを提供するために利用され、プロセッサ２４０の最初のソフトウェアのダウンロード及び主要なソフトウェアプログラムアップデートの使用のみが意図されている。
【００５０】
聴覚スクリーニング装置２００として、本発明は、ディストーションプロダクト・耳音響放射（ＤＰＯＡＥ：  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  ＯｔｏＡｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）として知られている聴覚の現象を利用している。ＤＰＯＡＥは、２つの外部トーンの印加に応答して通常の耳により発生されたトーンである。２つのトーンｆ１及びｆ２が耳に印加されたとき、通常の非線形の外部の毛細胞は、ディストーションプロダクトと呼ばれる第三のトーンｆｄｐを発生する。次いで、ディストーションプロダクトｆｄｐは、外部の毛細胞からそれが放出された耳管に戻って伝播する。ＤＰＯＡＥのレベルは、外部の毛細胞の機能の測定値として使用することができる。外部の毛細胞システムがない場合又は適切に機能しない場合、非線形性が存在しないか又は低減されており、ｆｄｐは生成されないか又は期待されたレベルよりも低く生成される。
【００５１】
測定されたＤＰＯＡＥは、発動する特定のトーンに依存して高い。ｆ１及びｆ２の周波数、耳の管におけるそれらそれぞれのレベルＬ１及びＬ２は、正確に制御される必要がある。公知の信号状態の下で、非常に特別の周波数（ｆｄｐ＝２ｆ１−ｆ２）及びレベルＬｄｐで最も大きなディストーションプロダクトｆｄｐが発生される。Ｌｄｐのレベルを通常の外部の毛細胞システムをもつ個人からの公知の値と比較することで、患者がスクリーニングをパスしたかに関する判定に基づいて、パス／リファーＬＥＤ２１８を照明することを形成するか、又はより完全な診断試験のための紹介者（リフェラル“ｒｅｆｅｒｒａｌ”）を必要とする。
【００５２】
純音以外の信号は、耳に与えることができ、これによりクリック、チャープ等のような耳からの聴覚の応答を呼び起こす。ＤＰＯＡＥ応答は、１つのかかる入力の例として、聴覚のスクリーニング装置２００と使用される。聴覚の応答を発生している他の聴覚の刺激は、ＤＰＯＡＥと同様なやり方で、聴覚スクリーニング装置２００により処理される。
【００５３】
図６に示されるように、動作の間、プロセッサ２４０は、フィルタ２６８からのフィルタリングされた出力信号をコーデック２４８のアナログコンバータ部分２７０に送出する。次いで、出力信号は、ＤＰＯＡＥインタフェース２５０における増幅器のコンポーネント２５０Ａ及び２５０Ｂを通して経路制御され、装置２００と共に利用される耳のプローブ２２８の出力コンポーネント２５１Ｒ及び２５１Ｌに送信される。
【００５４】
図７に示されるように、耳のプローブ２２８は、ＤＰＯＡＥインタフェース２５０における第二の増幅器２５０Ｃを通して信号を戻すマイクロフォン２７０を含んでいる。増幅されたアナログ信号は、コーデック２４８におけるアナログ−デジタルコンバータ２８０を通して経路制御され、プロセッサ２４０に伝達される。
【００５５】
プロセッサ２４０では、到来するアナログ信号は、フレームバッファ２８２を使用してサンプリングされる。フレームバッファ２８２におけるそれぞれの新たなフレームのサイズは、周波数ｆ１及びｆ２での２つの主要なトーンのサンプルの整数として、周波数ｆｄｐで耳により発生される耳音響トーンのサンプルの整数としても計算される。これは、窓掛け技術を回避することで、かなりのアーチファクトを導入する可能性があるその後の信号処理の品質を保証するための重大なステップである。装置２００で利用されるそれぞれ標準的な周波数、及び装置２００において使用中又は意図される使用のための他の周波数のための数のテーブルが利用可能であり、ひとたびユーザが試験周波数を選択するとアルゴリズムにプログラムされる。実際のサイズのフレームにフィットするための共通の整数値を発見することができないために周波数の組み合わせが必要とされ、フレームサイズはｆｄｐに調節され、フーリエ変換の前にフレームが窓掛けされるが、本方法は、通常の動作では要求される周波数が利用可能であるので極端なケースにおいてのみ使用される。
【００５６】
単一のフレームからのデータは、信号の振幅及び位相のコンテンツを計算するが、ノイズフロアを判定するため、ｆ１，ｆ２及びｆｄｐを含む関心のある周波数のみであるポイントの離散フーリエ変換（ＤＦＴ）ブロック２８４に通過される。エッジ作用を低減するために、窓掛けにより他の帯域でエネルギーが生じるが、ＤＦＴを処理する前に窓掛けが行われる。ブロック２８４は、一時的な計算についてのみ使用され、窓掛けされたデータは、再び使用されない。ブロック２８４の出力は、ｆ１及びｆ２での主要な信号の振幅及び位相、並びにｆｄｐでのノイズフロアの数値である。ブロック２８４の出力は、フレームリジェクションブロック２８６への入力、オンラインキャリブレーションブロック２８８への入力を形成する。
【００５７】
各種周波数での振幅に関する情報によれば、ノイズフロアを判定するため、ｆｄｐで、及び／又はｆｄｐの周りでノイズキャリブレーションアルゴリズムが利用される。ノイズフロア及び周波数コンテンツの振幅は、予め決定された状態のセット、すなわちフレームの結果を決定するためにプロセッサ２４０に含まれる経験的に導出されたテーブルに対する比較に対して使用される。その結果は、３つの別個の可能性を有している。第一に、雑音の振幅及びフレームコンテンツが測定された周波数帯域で複数の閾値の条件を超えた場合、新たなフレームが拒否される。第二に、雑音の振幅が拒否される閾値のセットと許容される閾値のセットとの間に含まれる場合、フレームにおけるデータが無視されるが、雑音情報は、ノイズレベルを更新するために平均に維持される。第三の、雑音の振幅が許容される閾値以下である場合、フレームは更なる処理について保持及び通過され、雑音の振幅は、前のフレームの雑音の平均と共に平均される。この情報は、システムが環境的な条件に適合するように、閾値を更新するために使用される。
【００５８】
ｆ１及びｆ２での主要なトーンの振幅に関する情報、及びｆｄｐでの、及び／又はｆｄｐの周りのノイズフロア情報のとき、振幅のレベルのオンラインキャリブレーションが行われる。幾つかのアクションがキャリブレーションブロック２８８で生じる。はじめに、主要なトーンが存在しないときにノイズフロアが大きい場合、主要なトーンの周波数が予め決定された制限内に調節される。新たなｆｄｐが計算され、ｆｄｐへの、及びｆｄｐの周りの周波数ビンのノイズコンテンツが再びチェックされる。この処理は、安定な低いノイズフロアが確立されるまで繰り返される。この処理により、スピーカを通して主要なトーンが再生されない。ひとたび主要なトーンが与えられると、ユーザによりプログラムされ、コーデック２４８の出力を増加することにより耳で較正されるので、主要なトーンは完全な出力振幅にまで増大される。耳からのデータ収集が未だ行われない。このとき、レベルがユーザにより予め決定された時間に到達していない場合、主要なトーンの増加のレートで、耳の管におけるプローブのフィットがないこと、又は該フィットが低品質であることのため、試験が中断される。
【００５９】
ひとたび、耳の管におけるプローブの適切なフィットが達成され、テストが開始すると、データ収集が行われる。データ収集の全体処理の間、試験を通した予め決定された制限内のままでことを保証するため、ｆ１及びｆ２でのトーンのレベルがチェックされる。これらの制限を超えた場合、最大の補償制限に到達するまで補償するため、出力は上下に調節され、その最大の補償制限に到達したとき、試験が中断され、ユーザに通知される。また、低いノイズフロア及び必要であれば主要なトーンの周波数は、高い外部の雑音領域を回避するために予め決定された制限内にオンラインで調節されるのを補償するため、ｆｄｐでの及び／又はｆｄｐの周りでの振幅が連続的に監視される。主要なトーンの周波数における変化は，最小であって、指定された装置２００の許容範囲内であって、ｆｄｐでの耳内でのトーンの振幅に影響を及ぼさないように示されている。
【００６０】
ブロック２９０は、ストア／コピーバッファである。シグナルデータのフレームが新たなフレームバッファ２８２で収集されるので、そのコピーは、その後のフレームの処理のためにストア／コピーバッファ２９０により節約される。ストア／コピーバッファ２９０は、新たなフレームバッファ２８２からフレームデータを受け、互いに平均されたフレーム数に依存して可変の深さを有する。バッファ２９０は、スライドバッファブロック２９２及びアベレージバッファ２９４に出力を提供する。スライドバッファ２９２は、予め決定された量だけスライドされる記憶されている前のフレーム、アベレージバッファ２９４におけるその後の処理のためにゼロで埋められるエンプティスペースで動作する。
【００６１】
アベレージバッファ２９４では、フレームは、相関付けされない存在する雑音を低減するため互いに平均される。理論的に、雑音は、平均化されたフレーム数の平方根分の１の要素、すなわち
【外１】
【００６２】
2006500120.tif 000003
により低減される。フレームは、線形の方式でサンプル毎に平均化され、新たなフレームは。平均演算の終わりで作られる。この方法の利点は、同じ情報コンテンツを平均するのを回避するために十分に離れてスライドされた、それ自身のスライドコピーに対してデータが本質的に相関付けされることである。これは、同じサンプリング時間の量について相関付けされていないノイズエネルギーにおけるかなりの低減、又は標準的なリニアアベレージングに比較されたとき等価なノイズリダクションを得るためにサンプリング時間におけるかなりの低減のいずれかを提供する。
【００６３】
データのスライディング、及び古いデータフレームの再使用に対する最小の制限は、予め決定された又は計算されたオンラインである、フレームにおけるデータの自己相関関数である。この方法は、非常に少ないフレームを取り、それらを互いに平均することに等価である。しかし、その後に行われるフーリエ変換及びフィルタリングのため、ｆ１，ｆ２及びｆｄｐでのトーンのそれぞれの幾つかのフルサイクルを得るために、フレームサイズが大きいことが必要とされる（すなわち４８キロヘルツのサンプリングレートで９６０サンプル）。多くの数の非常に小さなフレームを取ることの問題は、フーリエ変換又は他の信号処理方法が適切な動作のために幾つかのデータサイクルを必要とすることである。本発明の方法は、フーリエ変換の適切な動作を提供するのと同様に、時間的な低減のために、大きなフレームの標準的な線形平均が優れている。
【００６４】
ファイナルアベレージバッファ２９６は、アベレージバッファ２９４から平均化されたデータを得て、その後の処理及び信号統計処理のために使用されるバッファでそれを収集する。ファイナルアベレージバッファ２９６の出力は、最終的なデータ表示のために必要とされない残りの高周波成分又は低周波成分を除くフィルタ２９８においてデジタル処理でフィルタリングされる。
【００６５】
平均化及びフィルタリングされたデータは、ブロック３００で離散フーリエ変換を使用することで、例示される実施の形態において周波数領域に変換され、次いで、結果的に得られたデータは、ブロック３０２で示されるように、オペレータへの表示のために準備される。当業者により理解されるように、他の信号処理方法は、データを変換するために利用可能であり、それらの他の方法は、装置２００と互換性がある。
【００６６】
振動検出器又はアルコールイントクシケータとして利用される、本発明１０の更なる代替的な実施の形態では、入力／出力インタフェース５２は、たとえば、呼吸のアルコール成分を表す振動波形又は電気信号である、所望の試験マテリアルを表す信号を測定するために機器構成される１以上の適切な電気信号センサと置き換えられるか、又は該電気信号センサに結合される。
【００６７】
先の観点において、本発明の幾つかの目的が達成され、他の有利な結果が得られることがわかる。様々な変形例が本発明の範囲から逸脱することなしに先の構成で行われ、先の記載に含まれるか、添付図面に示される全ての問題は、例示として解釈され、意味を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の電気的な試験装置の１つの例示的な上面図である。
【図２】電気的な試験装置の立面図である。
【図３】図２に示されるのと反対の面の電気的な試験装置の立面図である。
【図４】図１に示される電気的な試験装置のブロック図である。
【図５】図４に示される一般的な電気的な入力及び出力チャネルのブロック図である。
【図６】図１に示される電気的な試験装置の聴覚的なスクリーニングの実施の形態のブロック図である。
【図７】図６におけるＤＰＯＡＥインタフェースのブロック図である。
【図８】図６におけるＡＢＲインタフェースのブロック図である。
【図９】図６の装置で利用されるＯＡＥテストの信号出力フェーズのブロック図である。
【図１０】図６の装置で利用されるＯＡＥテストの信号入力フェーズのブロック図である。
【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】
2006500120.tif 000008
【図６】
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【図７】
2006500120.tif 000010
【図８】
2006500120.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月5日(2004.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯用のハンドヘルド型のエンクロージャと、
該エンクロージャにより収容されるプロセッサと、
該プロセッサに作用的に結合され、１以上の動作命令を記憶するメモリと、
該エンクロージャに搭載され、該プロセッサに作用的に接続されるディスプレイ装置と、
該プロセッサに双方向の通信チャネルで作用的に結合され、外部の電気信号を受信し、
該外部の電気信号を該プロセッサに伝達するために少なくとも１つの入力チャネルで構成されるマルチチャネル入力−出力インタフェースと、
該少なくとも１つの入力チャネルと該双方向の通信チャネルとの間に結合される複数の電気ショックプロテクションコンポーネントと、
該複数の電気ショックプロテクションコンポーネントのそれぞれと該双方向の通信チャネルとの間に結合され、該複数の電極のうちの１つを該双方向の通信チャネルに選択的に結合するために構成されるスイッチングネットワークと、
該スイッチングネットワークと該双方向の通信チャネルとの間に結合され、調節可能な利得設定を有する差動演算増幅器とを備え、
該プロセッサは、該マルチチャネル入力−出力インタフェースから受信された信号に関する１以上の試験を実行し、該ディスプレイ装置に該１以上の試験の結果を表示するため、該１以上の動作命令を利用するために構成される、
ことを特徴とするサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項２】
該双方向の通信チャネルは、２０ビットの信号分解能を有する、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項３】
該差動演算増幅器は、１以上のキャパシタにより、該スイッチングネットワークと該双方向の通信チャネルとの間に結合される、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項４】
該マルチチャネル入力−出力インタフェースは、該電気信号における信号雑音レベルを低減するために構成されるコモンモードキャンセレーション増幅器を含む、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項５】
該マルチチャネル入力−出力ンタフェースは、耳音響放射テストインタフェース及び聴覚脳幹テストインタフェースを含み、
該プロセッサは、テストの被検体のための耳音響放射テスト手順、聴覚脳幹応答テスト手順、及びその組み合わせからなるグループのうちから選択される聴覚テストのための該１以上の記憶されている動作命令により構成される、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項６】
該プロセッサは、内部メモリを有し、外部バスアクセスからの信号雑音レベルを低減するように、該内部メモリを利用して該１以上の動作命令を実行するために構成される、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項７】
該マルチチャネル入力−出力インタフェースは、該エンクロージャ内に収容され、
該マルチチャネル入力−出力インタフェースは、該マルチチャネル入力−出力インタフェースに作用的に結合される該エンクロージャの外部にある１以上のセンサから外部の電気信号を受信するために構成される、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項８】
該エンクロージャは、少なくとも１つの外部コネクションポートを含み、該少なくとも１つの外部コネクションポートは、それらの間での電気信号の伝送のために該マルチチャネル入力−出力インタフェースに作用的に結合される、
請求項７記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項９】
少なくとも１つのデジタル回路コンポーネント及び少なくとも１つのアナログ回路コンポーネントを含み、該少なくとも１つのデジタル回路コンポーネント及び少なくとも１つのアナログ回路コンポーネントのそれぞれは、共通の電気的なグランドを有する、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項１０】
該プロセッサは、少なくとも該マルチチャネル入力−出力インタフェースの装置制御、及び該マルチチャネル入力−出力インタフェースから受信された信号のデジタル信号処理のために構成される、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項１１】
該プロセッサは、該マルチチャネル入力−出力インタフェースによる外部の電気信号の取得の間に低減される動作のために構成される、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項１２】
該外部の電気信号はサブマイクロボルトの電気信号である、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項１３】
該外部の電気信号は、増幅されたサブマイクロボルトの電気信号である、
請求項１記載のサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項１４】
携帯用のハンドヘルド型のエンクロージャと、
該エンクロージャにより収容されるプロセッサと、
該プロセッサに作用的に結合され、１以上の動作命令を記憶するメモリと、
該エンクロージャに搭載され、該プロセッサに作用的に接続されるディスプレイ装置と、
該プロセッサに作用的に結合され、外部のサブマイクロボルトの電気信号を受信するために構成される振動試験インタフェースを含むマルチチャネル入力−出力インタフェースとを備え、
該プロセッサは、該マルチチャネル入力−出力インタフェースから受信された該信号から振動情報を抽出し、該ディスプレイ装置に該１以上の試験の結果を表示するための１以上の動作命令を利用するために構成される、
ことを特徴とするサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項１５】
携帯用のハンドヘルド型のエンクロージャと、
該エンクロージャにより収容されるプロセッサと、
該プロセッサに作用的に結合され、１以上の動作命令を記憶するメモリと、
該エンクロージャに搭載され、該プロセッサに作用的に接続されるディスプレイ装置と、
該プロセッサに作用的に結合され、外部のサブマイクロボルトの電気信号を受信するために構成されるアルコールイントクシメータインタフェースを含むマルチチャネル入力−出力インタフェースとを備え、
該プロセッサは、該マルチチャネル入力−出力インタフェースから受信された該信号からアルコールレベルを計算するための該１以上の動作命令を利用し、該ディスプレイ装置に該１以上の試験の結果を表示するために構成される、
ことを特徴とするサブマイクロボルトの電気信号試験装置。
【請求項１６】
携帯用のハンドヘルド型のエンクロージャと、
該エンクロージャにより収容され、ユーザによるコマンドで動作するコンピュータプログラムであって、テストの被検体のための耳音響放射テスト手順、聴覚脳幹応答テスト手順、及びその組み合わせからなるグループから選択された聴覚テストを生成するコンピュータプログラムで構成されるプロセッサと、
該エンクロージャに搭載され、該プロセッサに作用的に接続され、選択された試験の結果をリアルタイムで表示するディスプレイ装置と、
該プロセッサに作用的に結合される耳音響放射テストインタフェースと、
該プロセッサに作用的に結合される聴覚脳幹テストインタフェースであって、外部の電気信号を受信するためにそれぞれ適合される複数の電極、該外部の電気信号を伝達するため、該複数の電極及び該プロセッサに作用的に接続される双方向の通信チャネル、該複数の電極のそれぞれと該双方向の通信チャネルとの間に結合される複数の電気ショックプロテクションコンポーネント、該複数の電気ショックプロテクションコンポーネントのそれぞれと該双方向の通信チャネルとの間に結合され、該複数の電極のうちの１つを該双方向の通信チャネルに選択的に結合するために構成されるスイッチングネットワーク、及び該スイッチングネットワークと該双方向の通信チャネルとの間に結合され、調節可能な利得設定を有する差動演算増幅器を含む聴覚脳幹テストインタフェースと、
を備えることを特徴とする聴覚スクリーニング装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの出力チャネルと、
該少なくとも１つの出力チャネルに作用的に接続される少なくとも１つのトランスデューサと、
該少なくとも１つの出力チャネルと該少なくとも１つのトランスデューサの間に結合される少なくとも１つの電気ショックプロテクションコンポーネントと、
該少なくとも１つの出力チャネルと該少なくとも１つのトランスデューサとの間に結合される少なくとも１つの差動演算増幅器とを備え、
該少なくとも１つのトランスデューサは、人間の耳で聞き取ることのできる純音、チャープ波、クリック波及び正弦波からなるグループから選択された音響信号を生成するために適合される、
ことを特徴とする耳音響放射テストインタフェース。
【請求項１８】
少なくとも１つの入力チャネルと、
少なくとも１つの出力チャネルと、
該少なくとも１つの出力チャネルに作用的に接続される少なくとも１つのトランスデューサと、
該少なくとも１つの出力チャネルと該少なくとも１つのトランスデューサとの間に結合される少なくとも１つの差動演算増幅器と、
人間の耳からの信号を受信するために該少なくとも１つの入力チャネルに作用的に接続される少なくとも１つのマイクロフォンと、
該少なくとも１つの入力チャネルと該少なくとも１つのマイクロフォンとの間に結合される少なくとも１つの電気ショックプロテクションコンポーネントと、
該少なくとも１つの入力チャネルと該少なくとも１つのマイクロフォンとの間に結合され、該受信された信号に線形増幅を与えるために構成される少なくとも１つのデュアルステージ増幅器とを備え、
該少なくとも１つのトランスデューサは、人間の耳に純音、チャープ波、クリック波、及び正弦波からなるグループから選択された音響信号を生成するために適合される、
ことを特徴とする耳音響放射テストインタフェース。
【請求項１９】
外部の電気信号を受信するためにそれぞれ適合される複数の電極と、
該複数の電極に作用的に接続される双方向の通信チャネルと、
該複数の電極のそれぞれと該双方向の通信チャネルとの間に結合される複数の電気ショックプロテクションコンポーネントと、
該複数の電気ショックプロテクションコンポーネントのそれぞれと該双方向の通信チャネルとの間に結合され、該複数の電極のうちの１つを該双方向の通信チャネルに選択的に結合するために構成されるスイッチングネットワークと、
該スイッチングネットワークと該双方向の通信チャネルとの間に結合され、調節可能な利得設定を有する差動演算増幅器と、
を備えることを特徴とする聴覚脳幹テストインタフェース。
【請求項２０】
該複数の電気ショックプロテクションコンポーネントは、少なくとも１つのサージ抑圧コンポーネントを含む、
請求項１９記載の聴覚脳幹テストインタフェース。
【請求項２１】
該スイッチングネットワークと該差動演算増幅器との間に結合され、該複数の電極と該双方向の通信チャネルとの間の信号雑音レベルを低減するために機器構成されるコモンモードキャンセレーション増幅器を更に備える、
請求項１９記載の聴覚脳幹テストインタフェース。
【請求項２２】
該差動演算増幅器は、該複数の電極のうちの１つからの信号を増幅するための第一の利得設定で構成され、該複数の電極のインピーダンステストを容易にするための第二の利得設定で構成される、
請求項１９記載の聴覚脳幹テストインタフェース。
【請求項２３】
該スイッチングネットワークは、該差動演算増幅器での該第一の利得設定と該第二の利得設定との間で選択するために更に構成される、
請求項２２記載の聴覚脳幹テストインタフェース。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低電圧電気信号測定装置の分野に関し、より詳細には、ハンドヘルド型のサブマイクロボルトの電気信号を測定する装置の設計に関する。本発明は、聴覚検査の応用によるその使用に対する特定の強調により記載され、当業者であれば、以下に開示されるように、ビブレーションモニタリング、ガスモニタリング、血液検査、及びアルコール成分測定器のような本発明の原理の広義の適用性を認識されるであろう。
【０００２】
本出願は、２００２年９月２３日に提出された米国シリアル番号１０／２５２，３４５号に対する優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００３】
サブマイクロボルトのレンジで低電圧の電気信号を正確に測定可能な試験装置は、聴覚システムに見られるような人体における生体電気信号のモニタリングから、振動モニタリング及びより一般にブリーザライザ（ｂｒｅａｔｈａｌｙｚｅｒｓ）と呼ばれるアルコールイントクシメータ（ａｌｃｏｈｏｌ  ｉｎｔｏｘｉｍｅｔｅｒｓ）で見られるような化学反応からの電気信号の測定までの広い範囲の応用を有している。サブマイクロボルトのレンジにおける低電圧の電気信号は、存在する信号雑音レベル及び干渉が所望の信号をマスクする可能性があるので、検出するのが極端に困難となることがある。ハンドヘルド型の検査装置は、様々な電気回路が接近してパッケージされており、かかる信号雑音及び干渉を特に受けやすい。しかし、サブマイクロボルトレンジにおける低電圧の電気信号の測定が要求される多くのアプリケーションは、携帯用、自己完結型のハンドヘルド型試験装置の使用から非常に大きな利益を得ている。
【０００４】
たとえば、一般的な新生児の聴覚検査プログラムは、改善された聴覚測定機能、改善されたリハビリ計画、聴覚障害児のための早期介入の劇的な利益に関する増加された認識、及び政府の政策の変化のために非常に拡張されてきている。しかし、現在の新生児の聴覚検査のアプローチは、このスクリーニングアプローチと遭遇する聴覚異常の多くの異なるタイプ及び程度について適切に考慮されていない。このため、１つの測定に基づいた個々のスクリーニングテストは、様々な個々の聴覚異常のなかでの相互作用により悪影響される可能性がある。
【０００５】
現在のスクリーニングアプローチは、（ｉ）測定装置の物理的な特性、すなわち携帯性、物理的なサイズ及び使用の容易さ、（ｉｉ）装置の動作特性、すなわちバッテリ寿命、レコードの記憶量、要求される動作トレイニング等、及び／又は（ｉｉｉ）プログラムのロジスティクス、すなわちリテスティングメカニズム、リフェラルメカニズム、レコードプロセッシング、ペイシャントトラッキング、リポートライティング、及び他の実用的な態様を含んだ、全体のスクリーニングプログラムを適切に考慮していない。これらの要素は、スクリーニング、テスティングからなる一次経済コスト、更なるテストからなる二次経済コスト、及び誤った情報が提供されたときに被る両親の心配のような非経済的なコストを含めて、聴覚検査プログラムの全体のコストを増加させるために悪く作用する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの実際の人間のコストは、テスト当たりのコストを低減し、偽陽性率を低減し、ホスピタルディスチャージの前にベッドサイドでの偽陽性の検査結果を解決することで低減することができる。スクリーニング当たりのコストは、如何なる位置でのスクリーングのために最適化され、最小にトレイニングされた要員による効果的な動作を可能にするために拡張される専用装置により低減することができる。本発明の装置の性能特性は、低減された測定時間、外部のコンピュータなしでの動作及び機器構成する能力、全ての試験結果を統合及び解釈する能力、大量の数のテスト結果を記憶する能力、長時間のバッテリ寿命、及び外部装置との双方向の無線データ伝送を含んでいる。
【０００７】
偽陽性の結果は、２つのやり方で低減することができる。はじめに、最初のスクリーニングテストのパフォーマンスは、拡張された信号処理、より効率的なテストパラメータで、及び異なるタイプのテストを組み合わせることで改善することができる。第二に、偽陽性率は、最初のスクリーニングの時にベッドサイドで最初のスクリーニングテストの失敗を解決するためのメカニズムを提供することで低減することができる。この能力は、同じ装置により提供される自動化スクリーニングの聴覚脳幹応答（ＡＢＲ：  Ａｕｄｉｔｏｒｙ  Ｂｒａｉｎｓｔｅｍ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）テスト能力の可用性を通して提供することができる。第二に、スクリーニングプログラムの動作処理は、幾つかのオンボードコンピュータベースのエキスパートシステムの使用により改善することができる。これらのコンピュータベースのエキスパートシステムは、小児科医、聴覚機能訓練士、耳鼻咽喉科医、又は看護婦であるかで、特定のタイプのフォロウアップのような、改善された単一のテスト結果の自動解釈、改善された複数のテスト結果の自動解釈、及びローカルリフェラルソースの各種のテスト結果との整合により改善されたリフェラル処理を提供する。以下に開示される装置は、単一のハンドヘルド装置、スティミュラストランスデューサ、シングルプロセッサ、並びに耳音響放射（ＯＡＥ：  ＯｔｏＡｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）及びＡＢＲテストのためのシングルソフトウェアアプリケーションを統合する。
【０００８】
聴覚異常は、単一の原因、単一のリフェラルソース及び単一のインターベンションストラテジーをもつ単一の明確に定義されたエンティティではない。周辺の聴覚システムは、外耳、中耳、並びに内耳及びうずまき管からなる感音部分である３つの個別の部分、及び８つの脳神経を有している。以上は、全ての３つの部分に独立に存在し、これら個々の以上は、異なる介入及び処置を必要とする。従来技術の装置の物理的及び動作的特性、並びにそれらのプログラムロジスティクスへの影響は、聴覚スクリーニングプログラムの全体の費用を増加するために悪く相互作用する。一次経済コストは、経済コストのみではないがそれぞれのスクリーニングテストのコストである。スクリーニングテストの失敗は、リファー（ｒｅｆｅｒ）と呼ばれ、ホスピタルディスチャージ後に数週間スケージュールされた高価な完全な診断テストにより解決される。これらのコストの実質的な部分は、スクリーニングの偽陽性率が高い場合にこれらのコストのかなりの部分が不必要である。非経済的なコストは、偽陽性スクリーニング結果の両親の心配、高い偽陽性率でのプログラムについてプログラムの効率に関する望まれない専門的な感知、及びスクリーニング結果を謝って導出したための不適切な専門的な介入でさえも含んでいる。
【０００９】
単一のハンドヘルド型装置への複数の装置の発明により、既存の新生児の聴覚のスクリーニング装置で利用不可能な非常に重要な新たな機能を可能にする。この機能性は、（１）一般的な外耳及び中耳の異常の検出、（２）外部の毛細胞の異常に関連する一般的ではない聴覚性聴力損失の検出、及び（３）内部の毛細胞又は聴覚神経の異常に関連する一般的ではない聴力性聴力損失の検出を含んでいる。さらに、以下に開示される装置は、ＯＡＥ測定の精度及び信頼性を向上するための潜在能力を有しており、ＯＡＥ及びＡＢＲ結果の両者の最適な介入を可能にし、リフェラルプロセスを改善することができる。
【００１０】
これまで、本発明により提供される機能を提供するために試みが行われてきている。特に、米国特許第５，６０１，０９１号（“０９１”）及び第５，９１６，１７４号（“１７４”）は、ハンドヘルド型の携帯用スクリーニング装置を提供することを意図するオーディオスクリーニング装置を開示する。しかし、これらの特許に開示されているスクリーニング装置は、従来のコンピュータと共に使用され、フルアプリケーションユースのためのドッキングステーションを必要とする。いずれの特許の開示にも如何なる他のコンピュータとは独立に使用することができるハンドヘルド装置を提供することが記載されていない。すなわち、以下に開示される本発明は、ＯＡＥ及びＡＢＲテストを提供可能な、大幅に低減されたサイズの装置、すなわちハンドヘルドを提供することにある。このハンドヘルド装置は、望まれる場合、スタンドアロンモードで、他のコンピュータコネクションとは独立に動作することができる。装置は、名前をもつ患者のデータベース及びフルグラフィックディスプレイ機能を含んでいる。本装置には、好ましくは、無線の赤外線、及びプリンタ又は大容量データベースに直接的に出力を提供するためのＲＳ２３２コネクションポートが設けられている。“１７４”及び“０９１”特許は、バックグランドノイズを除くためのリニアアベレージング方法で動作する。かかる方法は、その意図された目的のために良好に動作するが、リニアアベレージング方法の使用は時間がかかる。
【００１１】
したがって、サブマイクロボルトレンジでの低電圧の電気信号を正確に測定可能な携帯用のハンドヘルド型の試験装置であって、関連されるメモリ記憶装置に情報をアクセス及び記憶するためのオンボードプロセッサを使用して、低減された時間フレームで改善された信号の信頼性を提供可能なハンドヘルド型の試験装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
簡単に言えば、効率的なサブマイクロボルトの電気試験装置が提供される。好適な実施の形態では、装置は、デジタルシグナルプロセッサを含む携帯用のハンドヘルドエンクロージャを含んでいる。プロセッサは、４つの離散出力チャネルでサブマイクロボルトの電気出力信号を発生可能なＣＯＤＥＣコンポーネントの制御のため、及び４つの離散的な入力チャネルでのサブマイクロボルトの電気入力信号を受信するため、該プロセッサに関連されるメモリ及びコンピュータプログラムを有している。ディスプレイ装置は、エンクロージャに搭載され、テスト情報、テストセットアップ手順、及びテスト結果のグラフを含むテスト結果を表示する。エンクロージャは、１以上のプローブのためのコネクションポイントを含んでおり、コネクションポイントは、デジタルシグナルプロセッサに作用的に接続されている。また、装置は、装置を完全に自己完結型にするオンボード電源を含んでいる。
【００１３】
本発明の１実施の形態では、効果的な聴覚スクリーニング装置が提供される。ＯＡＥスクリーニング装置及びＡＢＲスクリーニング装置の単一のハンドヘルド型機器への統合により、ユーザは、外部の毛神経の異常に関連する一般的ではない感音性聴力損失を検出し、内部の毛神経に関連する一般的ではない感音性聴力損失の検出が可能となる。好適な実施の形態では、装置は、デジタルシグナルプロセッサを含む携帯用のハンドヘルド型のエンクロージャを含んでいる。プロセッサは、試験の被検体のための耳音響放射テスト手順及び耳脳幹反応テスト手順の両者を実行可能な、該プロセッサに関連されるコンピュータプログラムを有している。ディスプレイ装置は、エンクロージャに搭載されており、患者の情報、聴覚スクリーニングセットアップ手順、及びグラフィカルアナリシスを含む聴覚スクリーニングテスト結果を表示する。エンクロージャは、プローブのためのコネクションポイントを含んでおり、コネクションポイントは、シグナルプロセッサに作用的に接続されている。また、装置は、装置を完全に自己完結型にする、オンボードの電源を含んでいる。本発明の上述した目的、特徴及び効果、並びに他の目的、特徴及び効果は、その好適な実施の形態と同様に、添付図面と共に以下の記載を読むことから明らかになるであろう。
【００１４】
一致する参照符号は、図面の幾つかの図を通して対応する部材を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下の詳細な説明は、例により本発明を例示するものであって、限定するものではない。説明により、当業者は、本発明を実行する最良のモードであると信じられるものを含めて、本発明を作成及び使用することができ、本発明の幾つかの実施の形態、適応、変形例、代替及び使用を記載することができる。
【００１６】
ここで図１〜図３を参照して、参照符号１０は、本発明のハンドヘルド型のサブマイクロボルトの電気信号の測定装置の１実施の形態を例示している。測定装置１０は、エンクロージャ１を含んでおり、このエンクロージャは、好適な実施の形態では、例示の目的であって限定するものではなく、長さ７１／４”×幅３３／４”×奥行き１１／２”を測定する。装置１０は、妥協することなしにユーザにより運ぶことができ、以下に記載されるように完全な機能を有する携帯用のハンドヘルド型装置を真に表している。装置１０は、キーボード１４及びディスプレイ１６を含んでいる。ＬＥＤパス／リファーインジケータ１８及びＬＥＤ  ＡＣチャージングインジケータ２０のような、１以上のＬＥＤインジケータが任意に含まれる。さらに、例示であって限定するものではなく、ＬＣＤディスプレイ１６は、好適な実施の形態では、近似的に２”×３３／８”を測定する。測定は、ＬＣＤディスプレイ１６がユーザにとって完全に機能的であること、及び装置１０が他のコンピュータシステムとは独立に動作することができることを示すのを除いて、必ずしも重要なものではない。
【００１７】
例示される実施の形態では、エンクロージャ１２は、赤外線ポート２２、互換性のあるＲＳ−２３２ポート２４、イヤプローブのような入力プローブ２８との使用に適したプローブコネクション２６、複数の出力電極３１のためのインタフェース３０を収容している。プローブ２８は、従来のものであって、詳細には説明されない。イヤプローブのような適切なプローブは、たとえば、ＥｔｙｍｏｔｉｃＲｅｓｅａｒｃｈ社のＰａｒｔＮｏｓ．ＥＲ−１０Ｃ，ＥＲ−１０Ｄ及びＧＳＩ２００２−３２５０から商業的に入手可能である。
【００１８】
ここで図４を参照して、ハンドヘルド型のサブマイクロボルトの電気信号の測定装置１０のブロック図が示され、説明される。好ましくは、図４に示されるシステムは、アナログ及びデジタル動作の両者向けのミクスドモード設計による、単一のプリント回路ボードで製造される。装置１０は、低電力が投入されることが好ましく、ＬＣＤディスプレイ１６及び装置１０で利用されるアナログ回路の幾つかの低電力部分を除いて、一般に３．３ボルトで動作する。望まれない信号干渉を低減するため、全てのアナログ及びデジタル回路コンポーネントが装置１０内の共通の電気的なグランドポイントを共有することが好ましいことが分かっている。
【００１９】
適切なマイクロプロセッサ４０は、装置１０を制御する。例示される好適な実施の形態では、プロセッサ４０は、Ｍｏｔｏｒｏｌａ社のモデルＮｏ５６３０３のデジタルシグナルプロセッサであるが、当業者であれば、十分な計算能力及び速度を有する適切なマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラが利用される場合があることを認識されるであろう。以下に記載される全ての信号処理機能は、装置１０の全ての入力及び出力機能の制御と同様に、プロセッサ４０により実行される。さらに、グラフィック機能、ユーザインタフェース機能、データストレージ機能、及び他の装置の機能性は、プロセッサ４０により制御される。
【００２０】
従来の設計ロジックでは、デジタルシグナルプロセッサ４０は、信号処理のために使用され、個別のマイクロコントローラは、装置制御のために使用される。装置１０では、デジタルシグナルプロセッサ４０は、信号処理に加えて個別のマイクロコントローラの機能を実行し、個別のマイクロコントローラの必要性を除き、回路ボードスペース、製造コスト及び動作電力消費量におけるかなりの節約となる。
【００２１】
データ取得の動作フェーズの間に望まれない信号干渉を低減するため、装置１０におけるプロセッサ４０は、プロセッサ４０とは独立に実行することができる、データ収集動作の間に、シャットダウンされるか又は「スリープ」モードに切り替えられる。外部の信号雑音における更なる低減は、プロセッサ４０の内部にあるデータ及びプログラムメモリ４０Ｍにおけるソフトウェアの実行により達成され、これにより、外部バスアクセス信号雑音を除くことができる。
【００２２】
メモリサブシステム４２は、プロセッサ４０に作用的に接続される。メモリサブシステム４２は、中間的な結果を記憶し一時的な変数を保持するためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４２Ａ、不揮発性の電気的にプログラム可能な変数、テスト結果データ及びシステムコンフィギュレーション情報を記憶するためのフラッシュメモリ４２Ｂを含んでいる。例示される実施の形態では、フラッシュメモリ４２Ｂは、実質的にオーバサイズされており、装置１０が数百のデータレコードを多数のコンフィギュレーションファイルと同様に含むことを可能にしている。
【００２３】
メモリマップされた入力／出力装置４４は、メモリサブシステム４２及びデジタルシグナルプロセッサ４０に作用的に接続される。メモリマップされた入力／出力４４は、次いで、ＬＣＤディスプレイ１６、キーボード１４、出力ＬＥＤインジケータ１８及びリアルタイムクロック４６に作用的に接続される。
【００２４】
ＬＣＤディスプレイ１６は、最小のサイズ１２８×１２８画素を好ましくは有するディスプレイアレイをユーザに提供する。このサイズのディスプレイアレイは、装置１０により実行されるテスト信号の波形を与えるに十分である。装置１０により、ＬＣＤ１６は、データの品質、信号の振幅、信号の周波数、ノイズフロア及び他の関連する信号情報に関するテキスト及び数値情報で補足される、装置１０それ自身にリアルタイムでグラフィカルに信号情報をユーザに与えることが可能である。
【００２５】
キーボード１４は、好ましくは薄膜スイッチキーボードであり、装置１０の動作のために必要な最小のキーのみを組み込んでいる。全てのキーは、オン／オフキー１５を除いてプログラマブルである。リアルタイムクロック４６は、メモリマップされた入力／出力装置４４を通してプロセッサ４０に作用的に接続される。リアルタイムクロック４６により、プロセッサ４０は、実行されるそれぞれのデータ収集又はテストのためのタイムスタンプを提供することが可能である。
【００２６】
出力ＬＥＤ１８は、ＬＣＤグラフィックディスプレイ１６の混乱又は誤った解釈を回避するため、トレイニングされていないユーザにテスト結果を伝達するために使用される。たとえば、プロセッサ４０は、予め決定された最小値を超える入力信号強度のような予め決定された入力基準に応答して、出力ＬＥＤ１８を照明するためにプログラムされている場合がある。さらに、出力ＬＥＤ１８は、ＬＣＤディスプレイ１６が読取り及び解釈が困難である場合に、低い光領域で装置１０の使用を可能にする。
【００２７】
複数のアナログ−デジタル／デジタル−アナログのコーダ／デコーダ４８（コーデック４８）は、専用のシリアルリンクに沿ってシグナルプロセッサ４０に作用的に接続される。当業者により理解されるように、コーデック４８は、アナログ−デジタル変換及びデジタル−アナログ変換を実行する特別の集積回路チップである。コーデック４８は、プロセッサ４０の制御下で装置１０の機能性を提供する、１以上の入力／出力装置インタフェース５２と作用的に関連される。好ましくは、コーデック４８により生成及び受信されたデジタル信号は、アナログ−デジタル変換及びデジタル−アナログ変換の両方について２０ビットの解像度を有する。
【００２８】
本発明の１実施の形態では、入力／出力インタフェース５２は、サブマイクロボルトの電気信号について適合される４つの入力チャネルと４つの出力チャネルを含んでいる。図５に示されるように、入力／出力インタフェース５２は、多数の離散的な入力チャネル３２から受信された信号をフィルタリングして増幅する、個々に示されていない複数のアナログ信号処理チップから構成される。特に、それぞれの入力チャネル３２から受信された信号は、複数の金属酸化膜バリスタ、抵抗及びキャパシタからなる電気的な絶縁回路５２Ａを通して経路制御され、この電気的な絶縁回路は、入力チャネル３２を危険な電流又は電圧から隔離するためのサージアレスタとして機能する。絶縁回路５２Ａは、光信号経路を利用する従来の絶縁回路を置き換えるために機能し、これにより、電気信号と光信号との間の変換から生じる関連する信号雑音を除くことができる。
【００２９】
入力チャネル３２からの信号は、スイッチングネットワーク５２Ｂを通して経路制御される。個々の信号は、自動的に選択され、高利得を有する容量結合差動増幅器５２Ｃに通過される。コモンモードキャンセレーション増幅器５２Ｄは、信号雑音レベルを更に低減するため、入力／出力インタフェース５２に含まれる。結果的に得られる増幅された信号は、次いで、コーデック４８に経路制御される。入力チャネル３２から個々の信号を選択するのに加えて、スイッチングネットワーク５２Ｂは、増幅器の利得設定を変更することで、同じ差動演算増幅器５２Ｃを使用して、入力チャネル３２での多様な信号測定を実行するのを許容する。
【００３０】
図４を参照して、モードコンフィギュレーションシステム５４、リセットワッチドッグシステム５６、クロッククリスタル５８、好ましくはニッケル−メタル水素化物バッテリである電源６０、及びバッテリチャージャ６２は、エンクロージャ１２内に位置されており、プロセッサ４０に作用的に接続される。これらのブロックのそれぞれは、装置１０の動作のために必要とされ、本質的に標準的であって、詳細には説明されない。
【００３１】
プロセッサ４０は、入力／出力チャネル６４を有しており、赤外線コネクション２２、光ファイバコネクション２３及びアイソレートＲＳ−２３２インタフェース２４を含んでいることが好ましい。装置１０は、赤外線と互換性があるか又はＲＳ−２３２と互換性があるパーソナルコンピュータ、プリンタ、又はデータ伝送のための他のデジタル装置（図示せず）と通信することができる。データ伝送は、テストサブジェクト情報、シグナルプロセッサ４０のためのコンフィギュレーションデータ、又はメモリサブシステム４２における記憶のためのソフトウェアプログラムのアップデートを含んでいる場合がある。
【００３２】
ブザーの形式でのオーディオ出力６６も提供される。オーディオ出力６６は、キーボード操作についてユーザへのオーディオフィードバック、及びエラー状態のためのオーディオ指示を提供する。
【００３３】
シリアルポート６８は、プロセッサ４０に作用的に接続される。シリアルポート６８は、たとえば、パーソナルコンピュータからプロセッサ４０のダイレクトプログラミングを提供するために利用され、プロセッサ４０の最初のソフトウェアダウンロード及び主要なソフトウェアプログラムのアップデートの使用のためにのみ意図されている。
【００３４】
ここで図６を参照して、聴覚スクリーニング装置２００としての使用のために機器構成される、装置１０の１実施の形態のブロック図は示され、記載される。装置２００は、単一のハンドヘルドパッケージでＯＡＥ及びＡＢＲシミュレータ機能を含んでいる。好ましくは、図６に示されるシステムは、アナログ及びデジタル動作の両者向けのミクスドシグナル設計による単一のプリント回路ボードで製造される。装置２００は、好ましくは低電力が投入され、ＬＣＤディスプレイ２１６及び装置２００で利用されるアナログ回路の低電力部分を除いて一般に３．３ボルトで動作する。望まれない信号干渉を低減するため、全てのアナログ及びデジタル回路コンポーネントは、装置２００内で共通の電気的なグランドポイントを共有することが好ましいことが分かっている。
【００３５】
デジタルシグナルプロセッサ２４０は、装置２００を制御する。例示される好適な実施の形態では、プロセッサ２４０は、Ｍｏｔｏｒｏｌａ社のモデルＮｏ５６３０３のＤＳＰである。以下に記載される全ての信号処理機能は、装置２００の全ての入力及び出力機能の制御と同様に、プロセッサ２４０により実行される。さらに、グラフィック機能、ユーザインタフェース、患者データストレージ機能及び他の装置の機能は、プロセッサ２４０により制御される。従来の設計ロジックでは、デジタルシグナルプロセッサ２４０は、信号処理のために使用され、個別のマイクロコントローラは、装置制御のために使用される。装置２００では、デジタルシグナルプロセッサ２４０は、信号処理に加えて個別のマイクロコントローラの機能を実行し、これにより、個別のマイクロプロセッサの必要性を除き、結果的に回路ボードのスペース、製造コスト及び動作電力消費量における大幅な節約となる。動作のデータ取得段階の間の望まれない信号干渉を低減するため、装置２００におけるプロセッサ２４０は、プロセッサ２４０とは独立に実行することができる、データ収集動作の間にシャットダウンされるか又は「スリープモード」に切り替えられる。外部の信号雑音における更なる低減は、プロセッサ２４０の内部にあるデータ及びプログラムメモリ２４０Ｍにおけるソフトウェアの実行により達成され、これにより、外部バスアクセス信号雑音を除くことができる。
【００３６】
メモリサブシステム２４２は、プロセッサ２４０に作用的に接続される。メモリサブシステム２４２は、中間的な結果を記憶し、一時的な変数を保持するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２４２Ａ、不揮発性の電気的にプログラム可能な変数、患者のデータ、及びコンフィギュレーション情報を記憶するためのフラッシュメモリ２４２Ｂを含んでいる。例示される実施の形態では、フラッシュメモリ２４２Ｂは、実質的にオーバサイズされ、装置２００は、数百の完全な患者のレコード、及び複数のコンフィギュレーションファイルを含むのを可能にしている。
【００３７】
メモリマップされた入力／出力装置２４４は、メモリサブシステム２４２及びデジタルシグナルプロセッサ２４０に作用的に接続される。メモリマップされた入力／出力２４４は、ＬＣＤディスプレイ２１４、キーボード２１４、パス／リフェラルＬＥＤインジケータ２１８、及びリアルタイムクロック２４６に作用的に接続される。
【００３８】
ＬＣＤディスプレイ２１６は、最小サイズ１２８×１２８画素を好ましくは有しているディスプレイアレイをユーザに提供する。このサイズのディスプレイアレイは、装置２００により行われる聴覚試験の全波形を与えるために十分である。装置２００により、ＬＣＤ２１６は、データ品質、信号の振幅、信号の周波数、ノイズフロア、及び他の関連する信号情報に関するテクスチャ及び数値情報で補足される、装置２００それ自身にリアルタイムでグラフィカルに信号情報をユーザに提供することが可能である。
【００３９】
キーボード２１４は、装置２００の動作のために必要な最小キーのみを組み込んだ、薄膜スイッチキーボードであることが好ましい。オン／オフキー（図示せず）を除いて、全てのキーはプログラマブルである。リアルタイムクロック２４６は、メモリマップされた入力／出力装置２４４を通してプロセッサ２４０に作用的に接続される。リアルタイムクロック２４６により、プロセッサ２４０は、装置２００の内部動作について時間信号を提供するのと同様に、それぞれの患者及び実行されたテストについてタイムスタンプを提供することが可能である。
【００４０】
ＬＥＤパス／リファーダイオード２１８は、試験結果をトレイニングされていないユーザ、すなわち聴覚訓練士又は小児科医と対照的な看護婦に伝達するために使用される間に、ＬＥＤのＡＣ充電インジケータ２１７は、バッテリの充電状態に関する視覚的なインジケーションを提供する。ＬＥＤ２１８の使用は、ＬＣＤグラフィックディスプレイ２１６の混乱又は誤った解釈を回避し、ＬＣＤディスプレイ２１６が解釈困難である低い光領域における装置２００の使用を可能にする。
【００４１】
複数のアナログ−デジタル／デジタル−アナログのコーダ／デコーダ２４８（コーデック２４８）は、専用のシリアルリンクに沿ってシグナルプロセッサ２４０に作用的に接続される。当業者には理解されるように、コーデック２４８は、アナログ−デジタル変換及びデジタル−アナログ変換を実行する特別の集積回路チップである。コーデック２４８は、プロセッサ２４０の制御下で装置２００の機能性を提供する複数の入力／出力装置と作用的に関連される。
【００４２】
耳音響放射インタフェース２５０（ＤＰＯＡＥ  Ｉ／Ｆ）は、関連されるコーデック２４８を通してシグナルプロセッサ２４０に作用的に接続される。耳音響放射インタフェース２５０は、高いコモンモードノイズの阻止をもつ低雑音の差動アナログ回路であることが好ましい。図７に示されるように、耳音響放射インタフェース２５０は、様々な周波数での純音からチャープ波、クリック波、正弦波等までの様々な信号を生成するため、差動演算増幅器２５０Ａ，２５０Ｂのペアを通して２つのサウンドトランスデューサ２５１Ｒ，２５１Ｌを駆動することが意図される。耳音響放射インタフェース２５０は、標準的な音圧レベルでのトーンを与える。耳音響放射インタフェース２５０と共に利用される装置は、耳から戻る信号を集める耳管に挿入されるマイクロフォン２５１Ｍを含んでおり、信号をコーデック２４８に与えるデュアルステージ増幅器２５０Ｃを通して十分な線形増幅を提供する。トランスデューサ及びマイクロフォンインタフェース回路は、電気ショックのプロテクション２５０Ｄを提供するため、複数の静電気放電用のダイオード及び誘導コイルを含んでいる。本発明の各種実施の形態では、耳音響放射インタフェース２５０は、中耳の状態を評価するための耳音響反射測定のために使用することができる。
【００４３】
図８に示されるＡＢＲインタフェース２５２は、個別に示されていない複数のアナログ信号処理チップからなり、このアナログ信号処理チップは、電極ワイヤ２３２を介して被検体のスクラップから受信された信号をフィルタリングして増幅する。特に、それぞれの個々の電極２３４から受信された信号は、複数の金属酸化膜バリスタ、抵抗及びキャパシタからなる電気的な絶縁回路２５２Ａを通して経路制御され、この絶縁回路は、危険な電流又は電圧から電極２５２Ａを隔離する機能を果たす。絶縁回路２５２Ａは、光信号経路を利用する従来の絶縁回路を置き換える役割を果たし、これにより、電気信号と光信号との間の変換から生じる関連される信号雑音を除去する。次いで、電極２３４からの信号は、スイッチングネットワーク２５２Ｂを通して経路制御され、このスイッチングネットワークでは、個々の信号が自動的に選択され、差動演算増幅器２５２Ｃに通過される。コモンモードキャンセレーション増幅器２５２Ｄは、信号雑音レベルを更に低減するため、ＡＢＲインタフェース２５２に含まれる。次いで、結果的に増幅された信号は、コーデック２４８に経路制御される。
【００４４】
動作モードでは、耳には、繰り返される刺激が与えられ、この刺激により、８つの頭部神経で始まり、続いて脳幹から皮質への中枢神経系における聴覚経路での神経を通して点火（ｆｉｒｅ）する。体積伝導のメカニズムを通して、これらの神経の点火から発生された電位は、皮膚の表面に電極２３４により検出することができる。
【００４５】
ＡＢＲインタフェース２５２の更なる機能は、電極２３４の配置に関する自動化されたインピーダンスチェックを提供することにある。ひとたび電極２３４が適切であると、微少な電流が電極２３４を通して被検体のスクラップに注入され、電極２３４間のインピーダンスが測定される。電極２３４から個々の信号を選択するのに加えて、スイッチングネットワーク２５２Ｂは、電極２３４のインピーダンス測定が同じ差動演算増幅器２５２Ｃを使用して、増幅器の利得設定を変更することで実行されるのを許容する。インピーダンスは、電極の配置により変動する。ひとたびインピーダンスが予め決定された動作レンジにあると、ＡＢＲ信号コネクションが始める。インピーダンスチェックは、電極を外すことなしに達成することができる。すなわち、チェックは自動的である。
【００４６】
図６に戻り、モードコンフィギュレーションシステム２５４、リセットワッチドッグシステム２５６、クロッククリスタル２５８、好ましくはニッケル−メタル水素化物バッテリである電源２６０、バッテリチャージャ２６２は全て、プロセッサ２４０に作用的に接続される。これらのブロックのそれぞれが装置２００の動作のために必要とされるが、本質的に標準的なものであって、詳細には説明されない。
【００４７】
プロセッサ２４０は、入力−出力チャネル２６４を有しており、この入力−出力チャネルは、赤外線コネクション２２、光ファイバコネクション２３及びアイソレートＲＳ−２３２インタフェース２４を好ましくは含んでいる。装置２００は、赤外線に互換性があるか又はＲＳ−２３２に互換性があるパーソナルコンピュータ、プリンタ、又はデータ伝送のための（図示されない）他のデジタル装置と通信することができる。データ伝送は、患者情報、シグナルプロセッサ２４０のためのコンフィギュレーションデータ、又はメモリサブシステム２４２における記憶のためのソフトウェアプログラムのアップデートを含んでいる場合がある。
【００４８】
ブザーの形態でのオーディオ出力２６６が設けられる場合がある。オーディオ出力２６６は、キーボードアクション及びエラー状態のためのオーディオインジケーションについてオーディオフィードバックをユーザに提供する。
【００４９】
シリアルポート２６８は、プロセッサ２４０に作用的に接続される。シリアルポート２６８は、たとえば、パーソナルコンピュータからプロセッサ２４０のダイレクトプログラミングを提供するために利用され、プロセッサ２４０の最初のソフトウェアのダウンロード及び主要なソフトウェアプログラムアップデートの使用のみが意図されている。
【００５０】
聴覚スクリーニング装置２００として、本発明は、ディストーションプロダクト・耳音響放射（ＤＰＯＡＥ：  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  ＯｔｏＡｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）として知られている聴覚の現象を利用している。ＤＰＯＡＥは、２つの外部トーンの印加に応答して通常の耳により発生されたトーンである。２つのトーンｆ１及びｆ２が耳に印加されたとき、通常の非線形の外部の毛細胞は、ディストーションプロダクトと呼ばれる第三のトーンｆｄｐを発生する。次いで、ディストーションプロダクトｆｄｐは、外部の毛細胞からそれが放出された耳管に戻って伝播する。ＤＰＯＡＥのレベルは、外部の毛細胞の機能の測定値として使用することができる。外部の毛細胞システムがない場合又は適切に機能しない場合、非線形性が存在しないか又は低減されており、ｆｄｐは生成されないか又は期待されたレベルよりも低く生成される。
【００５１】
測定されたＤＰＯＡＥは、発動する特定のトーンに依存して高い。ｆ１及びｆ２の周波数、耳の管におけるそれらそれぞれのレベルＬ１及びＬ２は、正確に制御される必要がある。公知の信号状態の下で、非常に特別の周波数（ｆｄｐ＝２ｆ１−ｆ２）及びレベルＬｄｐで最も大きなディストーションプロダクトｆｄｐが発生される。Ｌｄｐのレベルを通常の外部の毛細胞システムをもつ個人からの公知の値と比較することで、患者がスクリーニングをパスしたかに関する判定に基づいて、パス／リファーＬＥＤ２１８を照明することを形成するか、又はより完全な診断試験のための紹介者（リフェラル“ｒｅｆｅｒｒａｌ”）を必要とする。
【００５２】
純音以外の信号は、耳に与えることができ、これによりクリック、チャープ等のような耳からの聴覚の応答を呼び起こす。ＤＰＯＡＥ応答は、１つのかかる入力の例として、聴覚のスクリーニング装置２００と使用される。聴覚の応答を発生している他の聴覚の刺激は、ＤＰＯＡＥと同様なやり方で、聴覚スクリーニング装置２００により処理される。
【００５３】
図９に示されるように、動作の間、プロセッサ２４０は、フィルタ２６９からのフィルタリングされた出力信号をコーデック２４８のアナログコンバータ部分２７０に送出する。次いで、出力信号は、ＤＰＯＡＥインタフェース２５０における増幅器のコンポーネント２５０Ａ及び２５０Ｂを通して経路制御され、装置２００と共に利用される耳のプローブ２２８の出力コンポーネント２５１Ｒ及び２５１Ｌに送信される。
【００５４】
図１０に示されるように、耳のプローブ２２８は、ＤＰＯＡＥインタフェース２５０における第三の増幅器２５０Ｃを通して信号を戻すマイクロフォン２５１Ｍを含んでいる。増幅されたアナログ信号は、コーデック２４８におけるアナログ−デジタルコンバータ２８０を通して経路制御され、プロセッサ２４０に伝達される。
【００５５】
プロセッサ２４０では、到来するアナログ信号は、フレームバッファ２８２を使用してサンプリングされる。フレームバッファ２８２におけるそれぞれの新たなフレームのサイズは、周波数ｆ１及びｆ２での２つの主要なトーンのサンプルの整数として、周波数ｆｄｐで耳により発生される耳音響トーンのサンプルの整数としても計算される。これは、窓掛け技術を回避することで、かなりのアーチファクトを導入する可能性があるその後の信号処理の品質を保証するための重大なステップである。装置２００で利用されるそれぞれ標準的な周波数、及び装置２００において使用中又は意図される使用のための他の周波数のための数のテーブルが利用可能であり、ひとたびユーザが試験周波数を選択するとアルゴリズムにプログラムされる。実際のサイズのフレームにフィットするための共通の整数値を発見することができないために周波数の組み合わせが必要とされ、フレームサイズはｆｄｐに調節され、フーリエ変換の前にフレームが窓掛けされるが、本方法は、通常の動作では要求される周波数が利用可能であるので極端なケースにおいてのみ使用される。
【００５６】
単一のフレームからのデータは、信号の振幅及び位相のコンテンツを計算するが、ノイズフロアを判定するため、ｆ１，ｆ２及びｆｄｐを含む関心のある周波数のみであるポイントの離散フーリエ変換（ＤＦＴ）ブロック２８４に通過される。エッジ作用を低減するために、窓掛けにより他の帯域でエネルギーが生じるが、ＤＦＴを処理する前に窓掛けが行われる。ブロック２８４は、一時的な計算についてのみ使用され、窓掛けされたデータは、再び使用されない。ブロック２８４の出力は、ｆ１及びｆ２での主要な信号の振幅及び位相、並びにｆｄｐでのノイズフロアの数値である。ブロック２８４の出力は、フレームリジェクションブロック２８６への入力、オンラインキャリブレーションブロック２８８への入力を形成する。
【００５７】
各種周波数での振幅に関する情報によれば、ノイズフロアを判定するため、ｆｄｐで、及び／又はｆｄｐの周りでノイズキャリブレーションアルゴリズムが利用される。ノイズフロア及び周波数コンテンツの振幅は、予め決定された状態のセット、すなわちフレームの結果を決定するためにプロセッサ２４０に含まれる経験的に導出されたテーブルに対する比較に対して使用される。その結果は、３つの別個の可能性を有している。第一に、雑音の振幅及びフレームコンテンツが測定された周波数帯域で複数の閾値の条件を超えた場合、新たなフレームが拒否される。第二に、雑音の振幅が拒否される閾値のセットと許容される閾値のセットとの間に含まれる場合、フレームにおけるデータが無視されるが、雑音情報は、ノイズレベルを更新するために平均に維持される。第三の、雑音の振幅が許容される閾値以下である場合、フレームは更なる処理について保持及び通過され、雑音の振幅は、前のフレームの雑音の平均と共に平均される。この情報は、システムが環境的な条件に適合するように、閾値を更新するために使用される。
【００５８】
ｆ１及びｆ２での主要なトーンの振幅に関する情報、及びｆｄｐでの、及び／又はｆｄｐの周りのノイズフロア情報のとき、振幅のレベルのオンラインキャリブレーションが行われる。幾つかのアクションがキャリブレーションブロック２８８で生じる。はじめに、主要なトーンが存在しないときにノイズフロアが大きい場合、主要なトーンの周波数が予め決定された制限内に調節される。新たなｆｄｐが計算され、ｆｄｐへの、及びｆｄｐの周りの周波数ビンのノイズコンテンツが再びチェックされる。この処理は、安定な低いノイズフロアが確立されるまで繰り返される。この処理により、スピーカを通して主要なトーンが再生されない。ひとたび主要なトーンが与えられると、ユーザによりプログラムされ、コーデック２４８の出力を増加することにより耳で較正されるので、主要なトーンは完全な出力振幅にまで増大される。耳からのデータ収集が未だ行われない。このとき、レベルがユーザにより予め決定された時間に到達していない場合、主要なトーンの増加のレートで、耳の管におけるプローブのフィットがないこと、又は該フィットが低品質であることのため、試験が中断される。
【００５９】
ひとたび、耳の管におけるプローブの適切なフィットが達成され、テストが開始すると、データ収集が行われる。データ収集の全体処理の間、試験を通した予め決定された制限内のままでことを保証するため、ｆ１及びｆ２でのトーンのレベルがチェックされる。これらの制限を超えた場合、最大の補償制限に到達するまで補償するため、出力は上下に調節され、その最大の補償制限に到達したとき、試験が中断され、ユーザに通知される。また、低いノイズフロア及び必要であれば主要なトーンの周波数は、高い外部の雑音領域を回避するために予め決定された制限内にオンラインで調節されるのを補償するため、ｆｄｐでの及び／又はｆｄｐの周りでの振幅が連続的に監視される。主要なトーンの周波数における変化は，最小であって、指定された装置２００の許容範囲内であって、ｆｄｐでの耳内でのトーンの振幅に影響を及ぼさないように示されている。
【００６０】
ブロック２９０は、ストア／コピーバッファである。シグナルデータのフレームが新たなフレームバッファ２８２で収集されるので、そのコピーは、その後のフレームの処理のためにストア／コピーバッファ２９０により節約される。ストア／コピーバッファ２９０は、新たなフレームバッファ２８２からフレームデータを受け、互いに平均されたフレーム数に依存して可変の深さを有する。バッファ２９０は、スライドバッファブロック２９２及びアベレージバッファ２９４に出力を提供する。スライドバッファ２９２は、予め決定された量だけスライドされる記憶されている前のフレーム、アベレージバッファ２９４におけるその後の処理のためにゼロで埋められるエンプティスペースで動作する。
【００６１】
アベレージバッファ２９４では、フレームは、相関付けされない存在する雑音を低減するため互いに平均される。理論的に、雑音は、平均化されたフレーム数の平方根分の１の要素、すなわち
【００６２】
【外１】
2006500120.tif 000014
により低減される。フレームは、線形の方式でサンプル毎に平均化され、新たなフレームは。平均演算の終わりで作られる。この方法の利点は、同じ情報コンテンツを平均するのを回避するために十分に離れてスライドされた、それ自身のスライドコピーに対してデータが本質的に相関付けされることである。これは、同じサンプリング時間の量について相関付けされていないノイズエネルギーにおけるかなりの低減、又は標準的なリニアアベレージングに比較されたとき等価なノイズリダクションを得るためにサンプリング時間におけるかなりの低減のいずれかを提供する。
【００６３】
データのスライディング、及び古いデータフレームの再使用に対する最小の制限は、予め決定された又は計算されたオンラインである、フレームにおけるデータの自己相関関数である。この方法は、非常に少ないフレームを取り、それらを互いに平均することに等価である。しかし、その後に行われるフーリエ変換及びフィルタリングのため、ｆ１，ｆ２及びｆｄｐでのトーンのそれぞれの幾つかのフルサイクルを得るために、フレームサイズが大きいことが必要とされる（すなわち４８キロヘルツのサンプリングレートで９６０サンプル）。多くの数の非常に小さなフレームを取ることの問題は、フーリエ変換又は他の信号処理方法が適切な動作のために幾つかのデータサイクルを必要とすることである。本発明の方法は、フーリエ変換の適切な動作を提供するのと同様に、時間的な低減のために、大きなフレームの標準的な線形平均が優れている。
【００６４】
ファイナルアベレージバッファ２９６は、アベレージバッファ２９４から平均化されたデータを得て、その後の処理及び信号統計処理のために使用されるバッファでそれを収集する。ファイナルアベレージバッファ２９６の出力は、最終的なデータ表示のために必要とされない残りの高周波成分又は低周波成分を除くフィルタ２９８においてデジタル処理でフィルタリングされる。
【００６５】
平均化及びフィルタリングされたデータは、ブロック３００で離散フーリエ変換を使用することで、例示される実施の形態において周波数領域に変換され、次いで、結果的に得られたデータは、ブロック３０２で示されるように、オペレータへの表示のために準備される。当業者により理解されるように、他の信号処理方法は、データを変換するために利用可能であり、それらの他の方法は、装置２００と互換性がある。
【００６６】
振動検出器又はアルコールイントクシケータとして利用される、本発明１０の更なる代替的な実施の形態では、入力／出力インタフェース５２は、たとえば、呼吸のアルコール成分を表す振動波形又は電気信号である、所望の試験マテリアルを表す信号を測定するために機器構成される１以上の適切な電気信号センサと置き換えられるか、又は該電気信号センサに結合される。
【００６７】
先の観点において、本発明の幾つかの目的が達成され、他の有利な結果が得られることがわかる。様々な変形例が本発明の範囲から逸脱することなしに先の構成で行われ、先の記載に含まれるか、添付図面に示される全ての問題は、例示として解釈され、意味を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気的な試験装置の１つの例示的な上面図である。
【図２】電気的な試験装置の立面図である。
【図３】図２に示されるのと反対の面の電気的な試験装置の立面図である。
【図４】図１に示される電気的な試験装置のブロック図である。
【図５】図４に示される一般的な電気的な入力及び出力チャネルのブロック図である。
【図６】図１に示される電気的な試験装置の聴覚的なスクリーニングの実施の形態のブロック図である。
【図７】図６におけるＤＰＯＡＥインタフェースのブロック図である。
【図８】図６におけるＡＢＲインタフェースのブロック図である。
【図９】図６の装置で利用されるＯＡＥテストの信号出力フェーズのブロック図である。
【図１０】図６の装置で利用されるＯＡＥテストの信号入力フェーズのブロック図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006500120.tif 000015
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2006500120.tif 000016
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2006500120.tif 000017
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2006500120.tif 000018
【国際調査報告】
2006500120.tif 000019
2006500120.tif 000020