(57)【要約】検出システム。この検出システムは、個人の耳に対して配置可能なハウジング（１５０、１５０’）および個人の耳に少なくとも一部挿入するためのハウジングに対して配置されたマイクロホン（３４、３４’）を備える。このマイクロホンは、個人が開始活動を行っている間に耳内の空気圧変化を検出し、内部で検出された空気圧変化に対応する電気シグナルを生成するように操作可能である。処理回路（１４、１４’、１４”、３６、３６’、４２）は、対応する出力を生成するように、電気シグナルを処理するために、マイクロホンに連結される。耳内の変化を検出する際に使用するための種々の代替的システムおよびセンサもまた、開示される。
2004525572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出システムであって、以下：
個人の耳に対して配置可能なハウジング（１５０、１５０’）；
個人の耳に挿入するために該ハウジングに対して配置されたマイクロホン（３４、３４’）であって、該マイクロホンは、該個人が開始活動を行う間に、該耳内の空気圧変化を検出し、該内部で検出される空気圧変化に対応する電気シグナルを生成するように操作可能である、マイクロホン；および
該電気シグナルを処理して、対応する出力を生成するために、該マイクロホンに連結された処理回路（１４、１４’、１４”、３６、３６’、４２）、
を備える、検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記マイクロホンは、耳甲介に配置するために配置される、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、前記マイクロホンは、耳管に配置するために配置される、システム。
【請求項４】
請求項１に記載の音声認識システム（２２）であって、前記開始活動は、言語であり、前記処理回路は、自動化音声認識を行って、対応する出力を生成するための論理を実行する、システム。
【請求項５】
請求項１に記載の通信システム（３２、３２’、３２”）であって、前記開始活動は、言語であり、該システムは、前記対応する出力を、遠隔地に伝えるための通信デバイスを備える、システム。
【請求項６】
請求項１に記載の医学的診断システム（４０）であって、前記開始活動は生物学的プロセスであり、前記処理回路は、医学的診断を行うための論理を実行する、システム。
【請求項７】
請求項６に記載の医学的診断システムであって、前記ハウジングおよびマイクロホンは、前記処理回路から遠隔に位置し、前記電気シグナルは、通信媒体によって該マイクロホンから該処理回路に伝えられる、システム。
【請求項８】
請求項１に記載の医学的診断システムであって、前記開始活動は、生物学的プロセスであり、該システムは、生物測定情報を医療提供者に提供するための音声出力およびビデオ出力のうちの１つを備える、システム。
【請求項９】
請求項８に記載の医学的診断システムであって、前記ハウジングおよびマイクロホンは、前記処理回路から遠隔に位置し、前記電気シグナルは、該マイクロホンから該処理回路へ通信媒体により伝えられる、システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムであって、前記開始活動は、思考であり、前記処理回路は、前記電気シグナルから該思考を認識するための論理を実行し、前記出力は、計算デバイスまたは機器（２０）の項目を制御するための制御命令である、システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムであって、前記認識論理は、ニューラルネットワークマッチング論理を含む、システム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムであって、前記開始活動は、口腔と関連する動きであり、前記処理回路は、前記電気シグナルから該動きを認識するための論理を実行し、前記出力は、計算デバイスまたは機器の項目を制御するための制御命令である、システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムであって、前記認識論理は、ニューラルネットワークマッチング論理を含む、システム。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれかに記載のシステムであって、前記ハウジングに対して配置され、前記耳に隣接して位置し、そして前記個人の耳に対して外部の空気圧変化を検出し、該外部で検出された空気圧変化に対応する電気シグナルを生成するように操作可能である第２マイクロホン（５４、５４’）をさらに備える、システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムであって、前記処理回路は、前記内部で検出された空気圧変化に対応する電気シグナルと、前記外部で検出された空気圧変化に対応する電気シグナルとを比較して、前記開始活動により生じた空気圧変化の検出と該個人に対して外部の供給源により生成された空気圧変化の検出とを区別するための論理を実行する、システム。
【請求項１６】
請求項１４〜１５のいずれかに記載のシステムであって、前記処理回路は、前記内部で検出された空気圧変化に対応する電気シグナルと、前記外部で検出された空気圧変化に対応する電気シグナルとを比較して、各シグナルの開始活動成分および各シグナルの外部供給源成分を決定するための論理を実行する、システム。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれかに記載のシステムであって、前記処理回路は、前記内部で検出された空気圧変化に対応する電気シグナルの少なくとも外部供給源成分を消去するための論理を実行する、システム。
【請求項１８】
ヒトの耳における空気圧変化を検出するためのセンサ（１２、１２’）であって、該センサは、以下：
個人の耳に少なくとも部分的に挿入するために適合された内部部分（１５４、１５４’）および該耳の耳介の少なくとも一部を係合するように適合された外部部分（１５２、１５２’）を有するハウジング（１５０、１５０’）；
該耳内から生じた空気圧変化を検出するように、該ハウジングの内部部分に関して配置された内部マイクロホン（３４、３４’）；ならびに
該耳に対して外部に生じた空気圧変化を検出するように、該ハウジングの外部部分に対して配置される外部マイクロホン（５４、５４’）、
を備える、センサ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のセンサであって、前記内部マイクロホンは、耳甲介に配置するために配置される、センサ
【請求項２０】
請求項１８に記載のセンサであって、前記内部マイクロホンは、前記耳管に配置するために配置される、センサ。
【請求項２１】
請求項１８〜２０のいずれかに記載のセンサであって、前記内部マイクロホンおよび外部マイクロホンにより生成された電気シグナルを別々に増幅するための増幅器（２４、２４ａ、２４ｂ、２４’、２４ａ’、２４ｂ’）をさらに備える、センサ。
【請求項２２】
請求項１８〜２１のいずれかに記載のセンサであって、前記内部マイクロホンおよび外部マイクロホンにより生成された電気シグナルは、処理回路（１４、１４’、１４”、３６、３６’、４２）に別個のチャネルにより連結される、センサ。
【請求項２３】
請求項１８〜２２のいずれかに記載のセンサであって、前記ハウジングの内部部分を前記耳へ挿入する際、正の圧力が耳管に発生する、センサ。
【請求項２４】
請求項１８〜２３のいずれかに記載のセンサであって、前記個人に音を広めるためのスピーカー（３８，３８’）をさらに備える、センサ。
【請求項２５】
イヤセット（１２、１２’）であって、該イヤセットは、以下：
個人の耳に対して配置可能なハウジング（１５０、１５０’）；
個人の耳へ挿入するために、該ハウジングに対して配置されるマイクロホン（３４、３４’）であって、該マイクロホンは、該個人が話している間に耳内の空気圧変化を検出し、該内部で検出された空気圧変化に対応する電気的マイクロホンシグナルを生成するように操作可能である、マイクロホン；
該ハウジングに対して配置され、そして電気的スピーカーシグナルに対応する音を生成するように操作可能であるスピーカー（３８、３８’）；ならびに
該マイクロホンシグナルおよび該スピーカーシグナルを受容するように連結され、そして該マイクロホンシグナルの低減したフィードバック成分を有する、修正したマイクロホンシグナルを生じるように操作可能である回路（２４’）であって、該フィードバック成分は、修正マイクロホンシグナルを生成するように、前記スピーカーにより生成された音のマイクロホンによる検出から生じる、回路、
を備える、イヤセット。
【請求項２６】
請求項２５に記載のイヤセットであって、前記回路は、以下：
前記マイクロホンシグナルを増幅するための増幅器（５５）；
前記スピーカーシグナルを増幅するための増幅器（６０）；
該増幅されたマイクロホンシグナルおよび該増幅されたスピーカーシグナルを合わせて、前記修正マイクロホンシグナルを生成するための組み合わせ手段（５６）、
を備える、イヤセット。
【請求項２７】
請求項２５〜２６のいずれかに記載のイヤセットであって、前記マイクロホンおよび前記スピーカーは、耳甲介に配置するために配置される、イヤセット。
【請求項２８】
請求項２５〜２６のいずれかに記載のイヤセットであって、前記マイクロホンおよび前記スピーカーは、前記耳管に配置するために配置される、イヤセット。
【請求項２９】
請求項２５〜２８のいずれかに記載のイヤセットであって、前記ハウジングに対して配置され、前記耳に隣接して位置し、そして前記個人の耳に対して外部の空気圧変化を検出し、前記外部で検出された空気圧変化に対応する電気シグナルを生成するように操作可能な第２マイクロホン（５４、５４’）をさらに備える、イヤセット。
【請求項３０】
請求項２９に記載のイヤセットであって、処理回路（１４、１４’、１４”、３６、３６’、４２）は、前記内部で検出された空気圧変化に対応する電気シグナルと、前記外部で検出された空気圧変化に対応する電気シグナルとを比較して、前記個人の言語により生成された空気圧変化の検出と、該個人に対して外部の供給源により生じた空気圧変化の検出を区別するための論理を実行する、イヤセット。
【請求項３１】
組み合わせで、請求項２５〜３０のいずれかに記載のイヤセットを備え、そして通信デバイス（３６、３６’）をさらに備える通信システム（３２、３２’、３２”）であって、該イヤセットおよび該通信デバイスは、前記修正マイクロホンシグナルを受容し、該修正マイクロホンシグナルに対応する出力を遠隔位置に伝えるように連結され、該通信デバイスは、前記スピーカーシグナルが該通信デバイスにより生成されるシグナルを受容するように適合されている、通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００１年３月３０日に提出された米国仮出願番号６０／２８０，２８２、２００１年７月２日に提出された米国特許出願番号０９／８９７，６９６、および２００１年７月３１日に提出された米国特許出願番号０９／９１９，２９１（これらの全ての開示物は、本明細書中に参考として援用される）の利益を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、一般的には、耳に対して配置されるセンサに関する。より詳細には、このセンサは、ヒトの身体的活動または精神的活動（例えば、言語、思考、口腔に関する舌の動き、生物学的機能など）を検出するために使用され、そしてシステム制御機能に変換され得る出力を提供する。さらに、このセンサは、マイクロホンを用いるヒトの言語および他の口頭発声を検出し、そしてスピーカーを用いてヒトの耳に音を送達するために使用されるが、スピーカーからマイクロホンへのフィードバックが減少されている。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
思考（ｔｈｏｕｇｈｔ）を検出するための装置および方法は、米国特許出願第６，０２４，７００号（この全ての開示は、参考として援用される）に開示されている。この思考は、検出器（例えば、マイクロホン）によって検出され得る、使用者の片耳または両耳に検出可能な空気圧または音を導き得る。思考を検出するためのこのようなシステムおよび方法からの例示的な出力は、１つまたは複数の別個の出力（例えば、それぞれの英数字文字、方向などを示す別個の出力）であり得る。
【０００４】
身体的活動（例えば、口および舌の動き）を検出するための装置および方法は、２０００年１１月３日に提出された米国特許出願番号０９／７０６，０９１（この全ての開示は、参考として援用される）に開示されている。この身体的活動は、使用者の片耳または両耳に検出可能な空気圧または音を導く。
【０００５】
ヒトの耳によって生成された音は、時折、自己音響（ａｕｔｏａｃｃｏｕｓｔｉｃ）といわれる。自己音響音は、従来、診断において、例えば、耳の機能または耳の状態を示すために使用されてきた。例えば、耳への音入力に応答して、耳は、検出可能な自己音響出力を提供することが見出されている。
【０００６】
現在、腕または脚を使えない身体障害者が電動車椅子を操作することが可能な利用可能な制御器が存在する。このような制御器としては、トラックボールまたはジョイスティックタイプのデバイスが挙げられ、これらは、個体の口に挿入されており；そして個体は、口および／または舌の動きを使って制御器を操作して、機械的入力を提供する。このようなデバイスは、操作が困難であり、そしてデバイスが口から落ちるかまたは口を刺激する場合、問題がある。
【０００７】
他の制御器は、身体障害の個体が機械的補助により機能を果たせるように存在する。このような制御器の操作は、代表的には、個体に指向される入射電磁シグナル（例えば、赤外または紫外の光／放射）のようなシグナルを必要とし；次いで、特定の活動または活動によって（例えば、目をまばたきする、頭を動かす、またはいくつかのこのような活動によって）、個体は、入射電磁シグナルを変調し得る。入射電磁シグナルについての必要性は、以下のいくつかの理由のために不便である：ある特別な装置が、シグナルを提供するために必要とされ、このシグナルは、適切に指向または整列されなければならず、検出器および変調されたシグナルは、適切に整列されなければならず、このシグナルは、使用者に対する有害な影響（例えば、目の傷害を引き起こす）を有すべきでない、など。
【０００８】
現在、利用可能な音声認識ソフトウェアプログラムが存在し、これは、ヒトの言語を代表する入力シグナルを受け取り、そしてこのシグナルをテキスト形式に変換するか、言語を解釈する際にコマンドを実行する。この入力シグナルは、話し手の口の前に配置されたマイクロホンによって生成される。
【０００９】
さらに、ワイヤレス移動式電話は、携帯電話ともいわれ、これは、非常に人気のある通信デバイスになっている。しかし、大部分の携帯電話は、遠隔位置（例えば、携帯電話タワー）との通信リンクを確立するためのトランシーバー（例えば、無線周波数（すなわち、ＲＦ）トランシーバー）を備える。ワイヤレス電話を使用する別のヒトとの会話を実行するために、使用者は、使用者の耳および口の近くに電話を保持しなければならない。このことは、使用者の手の少なくとも一方の使用を占有するという不利を意味する。多くの状況において、ワイヤレス電話の両手が自由な使用が、望ましい。同じことは、受信者、すなわち有線の電話システムに見られる電話機についても当てはまる。例えば、有線の電話システムの使用者は、電話で話す間にコンピューターをタイプすることを望み得る。さらに、医療専門家および他の人は、使用者の頭の近くでＲＦトランシーバーの長期使用に没頭するワイヤレス電話の使用者の健康に関する問題を示している。
【００１０】
ワイヤレスおよび／または有線の電話システムの使用者に利用可能な多くの市販のヘッドセットが存在する。これらのヘッドセットは、使用者の両手の使用なしに、使用者が会話を実行するのを補助するため、および使用者の頭から離して電話（および任意のＲＦトランシーバー）を位置することが意図される。これらのヘッドセットは、代表的には、スピーカーを含むイヤーピースを備える。このイヤーピースは、使用者の耳に対して取り外し可能に配置され得、そして使用者の耳に音を放送し得る。このヘッドセットはまた、代表的には、支持部材上に配置されたマイクロホンを含み、この支持部材は、使用者の口に対してマイクロホンを配置している。マイクロホンは、使用者の口から発せられる言語および他の発声を検出するために使用される。検出された音は、電気シグナルに変換され、そしてバックボーン遠隔通信ネットワークへの電話および別の人の電話へと伝送される。このようにして、使用者は、他の人との完全に同時送受信の会話を実行し得る。
【００１１】
しかし、ヘッドセットは、使用することが厄介であり得る。より詳細には、マイクロホンが適切に位置し、そしてこのマイクロホンがその位置に維持することを確実にするために、注意を払わなければならない。会話の間、ヘッドセットを調整する必要性は、使用者の気を散らし得る。さらに、マイクロホンの不適切な位置決めは、使用者の言語の検出を乏しいおよび／または信頼できないものにし得る。この問題は、一般的に存在するマイクロホンが検出する環境ノイズ（例えば、車両が通過する音、使用者の近くで生じる会話など）によって悪化される。検出される環境ノイズは、最終的に、電話によって伝送される。
【００１２】
従って、低い音量で会話するときでさえ、使用者の言語を正確に検出し、そして環境ノイズの検出を減少する、電話ヘッドセットを容易に使用するための当該分野における必要性が存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（発明の要旨）
本発明の１つの局面に従って、本発明は、検出システムである。この検出システムは、ヒトの耳に対して配置可能なハウジング；ヒトの耳に少なくとも部分的に挿入するためのハウジングに対して配置されるマイクロホン；ヒトが開始活動をする間、耳の中で空気圧変化を検出するため、そして内部で検出された空気圧変化に相当する電気シグナルを生成するために作動可能なマイクロホン；ならびに相当する出力を生成するような電気シグナルを処理するためのマイクロホンに結合された処理回路、を備える。
【００１４】
本発明のさらに別の局面に従って、本発明は、ヒトの耳における空気圧変化を検出するためのセンサである。このセンサは、ヒトの耳の中に少なくとも部分的に挿入するために適応した内部部分および耳介の少なくとも一部に係合するように適応した外部部分を有するハウジング；耳内から発生する空気圧変化を検出するためのハウジングの内部部分に対して配置する内部マイクロホン；ならびに耳に対して外部から発生する空気圧変化を検出するためのハウジングの外部部分に対して配置する外部マイクロホン、を備える。
【００１５】
本発明の１つの局面に従って、イヤセットは、以下を備える：ヒトの耳に対して位置付け可能なハウジング；ヒトの耳の中に挿入するためのハウジングに対して配置されるマイクロホン、ヒトが話す間、耳内の空気圧変化を検出するため、および内部で検出された空気圧変化に相当する電気マイクロホンシグナルを生成するために作動可能なマイクロホン；ハウジングに対して配置され、そして電気スピーカーシグナルに相当する音を生成するために作動可能なスピーカー；ならびにマイクロホンシグナルおよびスピーカーシグナルを受信するために結合され、そしてマイクロホンシグナルの減少したフィードバック成分を有する修正されたマイクロホンシグナルを生成するために作動可能な回路（フィードバック成分は、修正されたマイクロホンシグナルを生成するために、スピーカーによって生成される音のマイクロホンによる検出から生じる）。
【００１６】
（発明の詳細な説明）
以下は、添付される図面と関連させた本発明の詳細な説明であり、ここで、同様な参照番号は、全体にわたって同様なエレメントをいう。明瞭かつ簡潔な様式で本発明を例証するために、図面は、縮尺で示される必要はなく、そして特定の特徴も、幾分模式的な形態で示されるかもしれない。
【００１７】
本発明の１つの実施形態は、一定時間にわたってヒトの耳の中または付近の空気圧変化をモニタリングすることによって、ヒトの身体的活動および／または精神的活動（例えば、ヒトの思考、ヒトの言語および／または口腔に関連した動きとの関連で生じる活動）を検出するための装置および方法に関する。例として、口腔における舌の動きは、検出または感知されて、有用な出力が提供され得る。別の例として、活動は、米国特許第６，０２４，７００号により詳しく記載されるように、耳の内部および／または付近で検出可能な空気圧変化を生成する、思考を巡らす際のように精神的であり得る。より詳細には、思考は、ヒトの解剖学的構造における反応を引き起こし、これは、耳における変化を（おそらく筋収縮によって）達成し、これによって、耳管（ｅａｒ  ｃａｎａｌ）内または付近の検出可能な空気圧変化を生じる。例示的な出力は、コンピューターマウス、マウス上のクリックボタン、コンピュータジョイスティックなどによって生成される情報シグナルと類似の情報を含み得る。
【００１８】
本発明は、上記の米国特許第６，０２４，７００号および米国特許出願番号０９／７０６，０９１に開示されるシステムよりも、使用者により審美的に魅力的かつ心地よく、そして環境または周囲のノイズをあまり検出しないことが見出されている。以下により詳細に記載されるように、本発明のセンサは、使用者の耳に対してかまたは耳の中に配置されるマイクロホンを備え、そして耳の中の空気圧変化を検出する。このマイクロホンは、内部マイクロホンとして本明細書中で言及される。空気圧変化は、１つ以上の因子によって引き起こされ得、この因子としては、鼓膜の振動、耳内の骨の振動、耳内の他の解剖学的構造の振動ならびに使用者の骨および／または組織によって耳に伝導され、そして耳における空気圧変化を引き起こす振動が挙げられる。結果として、センサは、ヒトが正常レベルまたは非常に低い音量で会話する場合（例えば、通常、ヒトの口の前に配置されたマイクロホンによって十分に検出できないか、または会話しているヒトの近くに位置した別の個体によって検出可能なレベルよりも低い、デシベル、または音量のレベルで）、ヒトの言語を検出するために使用され得る。用語言語（ｓｐｅｅｃｈ）とは、本明細書中で使用される場合、話された単語および発言（ｕｔｔｅｒａｎｃｅ）、歌ならびにヒトによって生成される他の発声を含むように解釈される。このように検出された言語は、多くの目的について使用され得、この目的としては、例えば、音声認識ソフトウェアを用いて検出した言語を処理すること、または携帯電話のような通信デバイスを用いて検出した言語を再伝送すること（それによって、ＲＦトランシーバーからの言語入力デバイスの分離を可能にする）が挙げられる。
【００１９】
用語空気圧変化とは、その最も広い意味において使用され、そして例えば、音波（使用者に可聴であるか否か）、圧力変動、振動、共鳴（ｒｅｓｏｎａｔｉｏｎ）などを含むことは、注意されるべきである。さらに、用語空気圧変化は、本明細書中で使用される場合、耳に伝えられる、使用者の骨および組織によって伝導される振動を含む。これらの伝導された振動は、内部マイクロホンによって音の検出をもたらす内部マイクロホンを支持するハウジングを振動し得る。伝導された振動はまた、耳の解剖学的部分で音を共鳴および／または増幅させ得、それによって、内部マイクロホンによる音の検出をもたらす。空気圧変化は、１つ以上の因子によって引き起こされ得、この因子としては、鼓膜の振動、耳内の骨の振動、耳内の他の解剖学的構造の振動ならびに使用者の骨および／または組織によって耳に伝導され、そして耳における空気圧変化を引き起こす振動が挙げられる。
【００２０】
内部マイクロホンに加えて、本発明はまた、外部マイクロホンを含み得る。この外部マイクロホンは、使用者の耳の外側から生じる、空気圧変化、または音を検出する。以下により詳細に記載されるように、これらの音は、電気シグナルに変換され、そして内部マイクロホンによって検出された音に相当する電気シグナルと比較される。それぞれのシグナルは、耳内の空気圧変化を、外部で生成された周囲のノイズ、言語などと識別するために処理され得る。
【００２１】
本発明はまた、種々の生物学的プロセス（耳内または耳の近くに検出可能な空気圧変化を生じるヒトの心拍、呼吸および胃（ｇａｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌ）の事象が含まれる）を検出およびモニタリングすることによって、医療診断ツールとして使用され得る。従って、耳の近くまたは内部の空気圧をモニタリングすることによって、ヒトの心拍、呼吸およびこれらに関連した任意の不規則性は、研究され得る。本発明のセンサによって検出される音は、あるレベルまで増幅されて、医療関係者によって研究され得、そして／またはこのような生物学的機能を分析するようにプログラムされたデバイスによって処理され得る。
【００２２】
本発明は、例えば、表面に沿ってコンピューターマウスを動かすことによって生成されるシグナルと同様な特徴的な連続性を有する出力を提供し得る。センサによって生成される電気シグナルは、特定の身体部分の２次元または３次元の動きによって（特に、舌、顎、ならびに口腔および鼻腔の動きによって）生成された識別可能な情報を含み得る。センサから得られたシグナル出力は、上、下、左、右、前、および後のシグナル出力を有するコンピュータジョイスティックによって生成されるシグナルと類似する。シグナルの強度または他の成分は、活動のスピード特性の尺度として使用され得る。
【００２３】
別個のセンサを用いて両耳における空気圧を測定することによって、少なくとも２つの電気シグナルは、生成および処理されて、２次元（または立体音響の）情報パターンを生じ得る。データストリームにおける類似性および差異とともに、各々のセンサに由来する情報は、ヒトからのさらなる情報を識別するために使用され得る。いくつかの場合において、さらなる情報は、制御コマンドの生成、思考の検出、言語の認識、生物学的プロセスの検出および本明細書中に記載されるシステムの他の機能を改善する。
【００２４】
本発明は、多くのさらなる目的のために使用され得る。１つの例示的な使用は、コンピューターまたはいくつかの他の電気デバイスもしくは電子デバイスへの入力を提供することである。例示的な入力は、電気シグナルである。しかし、空気圧変化を検出するために使用されるセンサによって生成されるシグナルは、電気的以外であってもよいし、センサによって生成される電気シグナルが電気的でない形態に変換され得ることが理解されるべきである。代替的なシグナルタイプの例としては、例えば、光学シグナル、流体シグナル、無線周波数（ＲＦ）シグナルなどが挙げられる。入力は、コンピューターもしくは他のデバイスを制御し得るか、または入力は、いくつかの他の目的のために使用され得る。本明細書中における本発明の記述を容易にするためかつ複雑さを避けるために、本発明は、コンピューターへの電気入力を提供するための使用（例えば、デジタルタイプであろうとアナログタイプであろうと、コンピューターの演算を制御するためのパーソナルコンピューターまたはいくつかの他のコンピューター）に関して記載される。本発明は、多くの他の目的のために使用され得ることが理解される。
【００２５】
本発明を使用して制御されるコンピューターと組み合わせた本発明の使用の一例は、障害者のために機能および能力を提供することである。例えば、本発明は、障害者または健常者が製造設備における１つの機械の操作を制御すること、電動車椅子または同様なデバイスの操作を制御すること、ビデオゲームの操作を制御することなどを可能にするために使用され得る。これらは、例示に過ぎず、本発明が、多くの他の目的のために使用され得ることが理解される。
【００２６】
本発明において、個体が刺激シグナル（例えば、入射する音響シグナルまたは電磁シグナル）に供される必要はない。むしろ、本発明において、個体の活動（例えば、歯またはパレット（ｐａｌｌｅｔ）に対する舌のクリッキングを含む舌の動き）が、個体の一方または両方の耳に空気圧または音を発するために使用される。これらの空気圧または音は、検出または感知され得、本発明の出力（これは、コンピューターもしくはある他のデバイスへの入力として提供される）として使用される。従って、本発明は、刺激を個体に向ける必要性なく、非刺激シグナル（すなわち、個体の活動により生じるシグナル）を示す。
【００２７】
本発明の実施形態に従って、センサは、空気圧、空気圧の変化、または個体の耳により生じる音を感知または検出する。これらの圧力変化は、個人の鼓膜または耳内の他の解剖学的構造により生じ得る。さらに、この圧力変化は、個人の身体の他の部分において発生し得、そして振動もしくは空気圧変化が生じてセンサにより検出される骨もしくは組織により耳に伝わり得る。
【００２８】
本明細書中での記載を容易にするために、感知または検出の事象は、検出といわれ、検出されるものは、耳内の変化といわれる。また、本明細書中での記載を容易にするために、検出可能な変化を引き起こす活動は、「開始活動」と記載される。開始活動は、１以上の身体活動もしくは精神活動（思考、会話、口腔内の舌の動き（ときおり、「舌活動」といわれる）、口腔もしくは鼻孔内のまたは口腔もしくは鼻孔と関連する他の動きもしくは活動、歯もしくはパレットに対する舌のクリッキングもしくは他の活動、肺による呼出もしくは吸息、心臓の拍動、および鼻の活動が挙げられるが、これらに限定されない）であり得る。例として、舌の動きは、検出可能な空気圧をもたらす。これらの動きは、２次元（例えば、上／下、左／右、入／出など）または３次元（前後、左右および上下の任意の組み合わせ）であり得る。これらは、センサによる対応する出力が、１つのセンサの場合には１次元であるか、または２つのセンサ（片耳につき１つ）の場合に２次元であったとしても、その出力を生成する。
【００２９】
本発明は、実質的にリアルタイムの検出および制御システムを提供するために、開始活動に応じて、瞬間的に、もしくはほぼ瞬間的に生じるヒトの耳内の変化をモニターする。さらに、この変化のモニタリングは、受動的であり、従って、身体が電気シグナルおよび／または照射に供されることに関連した潜在的な健康に関する懸念および／または環境に関する懸念が避けられる。さらに、耳における変化は、独特にも、複数の制御機能を要するシステムが複数の異なる開始活動を検出および区別することを可能にする種々の開始活動の１つに対応する（例えば、独特のシグナルシグネチャを有する）。
【００３０】
本発明の１つの局面に従って、センサは、処理回路と電気的に連絡しており、耳の変化を感知し、感知した変化を電気シグナルへ変換する。次いで、この電気シグナルは、制御命令またはある他の有用な出力（例えば、特定の開始活動に対応する、コンピューターマウスまたはジョイスティックにより生成される出力に類似の出力）を提供するように処理される。例示的な制御機能としては、ビデオゲームディスプレイの制御、１つの医療機器（例えば、車椅子）の制御、および手を必要としない（ｈａｎｄｌｅｓｓ）マウス、キーボード、ジョイスティックをもたらすためのコンピューター機能の制御が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３１】
ここで図面に戻ると、図１Ａは、開始活動を検出し、検出された活動に対応する出力を提供するためのシステム１０を示すブロックレベルの図解である。このシステム１０は、処理回路１４に連結された圧力センサ１２を備える。センサ１２は、以下により詳細に記載されるように、内耳マイクロホンを備える。このセンサ１２は、センサ１２を装着した個人による開始活動から生じる耳内の変化を検出する。処理回路１４は、データ収集回路１６（例えば、コンピューターサウンドカード）を備える。他の例示的なデータ収集回路としては、Ａｄｌｉｎｋ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙにより製造されるＰＣＩ９１１８ＨＧデータ収集カードまたはＩｎｅｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｇｍｂｈ（ドイツ国）により製造されるＤＡＱｉ２５０データ収集カードが挙げられる。このデータ獲得回路は、アナログシグナルデータをデジタルシグナルデータに変換するアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器を備え得る。バッファー１７は、濾過およびシグナル検出が以下にさらに詳細に記載されるように行われ得るまで、（それらのシグナルは、比較的連続し得るとして）データ収集回路１６からのシグナルの一部を保存するために提供され得る。処理回路１４はまた、データ収集回路１６およびバッファー１７からのデジタルシグナルデータを受容し、デジタルシグナルデータに対して種々のシグナル処理関数を実行して、開始活動の発生を検出し、そして開始活動の型を決定するためのプロセッサ１８を備える。このシステム１０はまた、開始活動に対応する、プロセッサ１８により提供される１以上の制御機器を実行するためのプロセッサ１８に連結された出力周辺機器２０を備える。当業者は、適用に依存して、アナログデジタル変換器機能およびバッファー機能が省略され得るかまたはソフトウェアにより行われ得ることを認識する。
【００３２】
図１Ｂは、開始活動を検出し、検出された活動に対応する出力を提供するためのシステム２２の別の実施形態を例示するブロックレベルの図解である。システム２２は、内部マイクロホン（以下により詳細に記載される）を有するセンサ１２を備える。センサ１２により生成される電気シグナルは、必要に応じて、増幅器２４を用いて増幅される。しかし、いくつかの適用において、増幅器２４は、センサ１２による電気シグナル出力を受容および処理する機器に依存して、必要ではない。
【００３３】
次いで、電気シグナルは、インターフェイスアダプター２６により受容される。このインターフェイスアダプター２６は、センサ１２により電気シグナル出力を最終的に受容および処理するデバイス上の対応するジャックにより受容される電気的コネクタのような、機械的接続であり得る。インターフェイスアダプター２６はまた、より複雑な機器（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）アダプター）を備え得る。当業者に明らかなように、センサ１２によって生成される電気シグナルを受容するプロセッサ、デバイスまたはアプリケーションに依存して、インターフェイスアダプター２６は、任意であるか、またはセンサ１２とデバイスとの間の物理的および／または論理的接続を確立して、センサ１２により生成される電気シグナルを受容するための任意のデバイスであり得る。
【００３４】
次いで、電気シグナルは、コンピュータインターフェイス２８により受容される。このコンピュータインターフェイス２８は、増幅器２４およびインターフェイスアダプター２６と同様に、システム２２の構成に依存して、任意である。このコンピュータインターフェイス２８は、ジャックまたはレセプタクルのような機械的接続であり得るか、またはより複雑な機器（例えば、コンピューター用のサウンドボード）であり得る。１つの実施形態において、増幅器２４および／またはインターフェイスアダプター２６は、省略され、センサ１２により生成されたシグナルは、従来のコンピューターサウンドボードを介して処理回路１４’への入力であり、サウンドボードは、センサ１２により生成されたアナログシグナルをデジタルシグナルに変換するために使用される。
【００３５】
次いで、電気シグナルは、処理回路１４’により処理される。処理回路１４’は、図１Ａに例示される処理回路１４の形態をとり得、このようなデバイス（例えば、アナログデジタル変換器、バッファー、および／またはプロセッサ１８’）を必要に応じて含み得る。プロセッサ１８’は、センサ１２により生成されるシグナルを利用する種々の適用のための論理を実行するために構成され得る。
【００３６】
例示的な実施形態において、プロセッサ１８’は、音声認識ソフトウェアプログラムを実行するためにプログラムされる。当該分野で公知のように、音声認識ソフトウェアは、発せられた言語を、例えば、ワード処理プログラムを用いて電子的に操作され得るテキストに変換する。このテキストは、出力周辺機器２０に出力され得る。例えば、テキストは、ディスプレイに表示され得るか、またはプリンタにより印刷され得る。テキストはまた、コンピューター読み取り可能媒体（磁気記憶デバイスおよび光学式記憶デバイスが挙げられるが、これらに限定されない）上の記憶デバイス３０により、後の検索のために保存され得る。あるいは、電気シグナル自体またはこれから得られた認識された言語は、自家動力（ｓｅｌｆ−ｐｏｗｅｒｅｄ）車椅子、ロボットアーム、コンピューター、輸送車、家庭用および産業用の電気機器または機械などのような機械を制御するために使用され得る。
【００３７】
図１Ｃは、開始活動を検出し、検出された活動に対応する出力を提供するためのシステム３２を例示するブロックレベルの図解である。このシステム３２は、内部マイクロホン３４を少なくとも有するセンサ１２を備える。このセンサ１２および内部マイクロホン２４は、以下により詳細に記載される。センサ１２は、増幅器２４により必要に応じて増幅される電気シグナルを出力する。次に、この電気シグナルは、必要であれば、適切なインターフェイスアダプター２６を介して通信デバイス３６により受容される。この通信デバイスは、例えば、例示した実施形態に示されるように、電話システムに配線により接続された電話であり得るか、または携帯電話のようなワイヤレス電話であるかのいずれかであり得る。あるいは、通信デバイス３６は、ラジオ、携帯型計算デバイスなどであり得る。１つの実施形態において、センサ１２により生成されるシグナルは、パーソナルコンピューター、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）などへの入力であり、ネットワーク（例えば、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネットなど）を介して、別の位置またはデバイスへ伝達される。別の構成において、通信デバイスは、他の型のデバイス（例えば、後の検索のためにユーザーの言語を記録するためのレコーダーまたは生の視聴者に言語を広めるための増幅システム）と置き換えられ得る。
【００３８】
さらに、センサ１２は、ユーザーに音を伝える（すなわち、広める）ために使用されるスピーカー３８を備え得る。このようにして、センサ１２および通信デバイス３４は、二方向性通信装置として使用され得る。
【００３９】
図１Ｄは、開始活動を検出し、検出された活動に対応する出力を提供するためのシステム４０を例示するブロックレベルの図解である。このシステム４０は、センサ１２を備え、このセンサは、好ましくは、以下により詳細に記載される内部マイクロホン３４（図２Ｂ）を備える。センサ１２は、所望であれば、増幅器２４、インターフェイスアダプター２６、およびコンピュータインターフェイス２８を介して、医療診断デバイス４２に接続される。この医療診断デバイス４２は、患者の生物学的プロセス（心臓拍動、呼吸音、胃の音（ｇａｓｔｒｏｎｏｍｉｃ  ｓｏｕｎｄ）など）に対応する、センサ１２により空気圧の検出が、医学従事者に聞こえ、研究され得るように、音声出力４４（例えば、スピーカー、聴診器付属品など）を有する。生物学的プロセスを聞く医療従事者を支援するために、医療診断デバイスは、必要に応じて、フィルタ（ハードウェアまたはソフトウェア）を備えて、これらの音を、医学的従事者に音を広める前に分離し得る。別の実施形態において、医療診断デバイス４２は、ビデオ出力４６（例えば、ＬＣＤまたはＣＲＴスクリーン）を有して、例えば、患者の耳内で、心臓により発せられ、センサ１２により検出された音は、グラフ（例えば、振幅  対  時間）に変換され得、心電図のディスプレイと同様の様式で、ビデオ出力４６に表示され得る。
【００４０】
医療診断デバイス４２はまた、患者の生物学的プロセスの検出を保存するための記録デバイス４８（例えば、デジタルデータ記憶媒体またはアナログデータ記憶媒体）を備え得る。記録された音は、引き続く検出と比較され得る。この比較は、個人により行われ得るか、または第１と第２の検出の間の差異を分離するようにプログラムされたソフトウェアにより行われ得る。
【００４１】
医療診断デバイス４２はまた、プログラムされた論理（例えば、ソフトウェア）を実行して、検出された空気圧変化を分析するプロセッサ５０を備え得る。このソフトウェアは、パターン、不規則性（ヒトにより通常は検出不可能なものを含む）、ベースライン検出からの差異などについてセンサにより生成されるシグナルを検索するようにプログラムされ得る。
【００４２】
さらに、センサ１２から医療診断デバイス４２により収集されるデータまたは医療診断デバイス４２により計算されるデータは、他の位置に伝えられ得る。例えば、医療診断デバイス４２は、救急車に配備され得、患者についての情報を搬送先病院へ伝え得る。別の例として、データは、１名の医療作業者により集められ得、別の医療作業者（例えば、別の都市にいる専門家）に伝えられ得る。
【００４３】
別の実施形態において、センサは、医療診断デバイス４２から遠隔に位置し得る。例えば、個人は、彼／彼女の自宅のような位置からセンサ１２を使用し得る。次いで、センサ１２により検出された情報は、遠隔の医療診断デバイス４２に伝えられ得る。伝達は、図１Ｃに例示されるシステム３２に関して上記で議論された電話または他の通信デバイスに関して行われ得る。あるいは、センサ１２により生成されるシグナルは、パーソナルコンピューター、ＰＤＡなどに対する入力であり得、ネットワーク（例えば、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネットなど）を介して医療診断デバイス４２に伝えられ得る。
【００４４】
図１Ｅは、開始活動を検出し、検出された活動に対応する出力を提供するためのシステム５２を例示するブロック図である。このシステム５２は、好ましくは内部センサ３４を有するセンサ１２を備える。センサ１２の例示的実施形態において、センサ１２は、さらなる圧力検出器、または外部マイクロホン５４を有する。外部マイクロホン５４の使用は任意である。図２Ｂに関して以下により詳細に記載されるように、内部マイクロホン３４は、個人の耳へと少なくとも一部の経路に挿入されるハウジング１５０（図２Ｂ）上に配置される。すなわち、内部マイクロホン３４は、耳の外側部分により規定される空洞へ少なくとも挿入される（図２Ａに関して、以下により詳細に記載される）。結果として、内部マイクロホン３４は、耳内に位置した空気圧変化を検出する。これらの空気圧変化は、開始活動、および一部は、外側に発せられた音（例えば、他の人々の言語、環境ノイズなど）に対する開始活動の結果である。外部マイクロホン５４は、ハウジング１５０（図２Ｂ）に配置され、概して、センサ１２を装着した個人から離れて向いている。結果として、外部マイクロホン５４は、耳の外側に位置した空気圧変化を検出する。これらの空気圧変化は、外部から発せられたノイズ（他の人々の言語、環境ノイズなど）、および一部はセンサ１２を装着した個人の開始活動、特にその個人の言語に対するノイズの結果である。
【００４５】
内部マイクロホン３４は、感知した空気圧変化に応じてマイクロホン３４および５４によりそれぞれ生成される電気シグナルを受容するために使用される処理回路１４”または別のデバイスに接続される。各マイクロホン３４および５４は、別個の異なる入力、またはチャネルを使用して処理回路１４”に接続される。１つの実施形態において、内部マイクロホン３４は、コンピューターサウンドカード、またはコンピュータインターフェイス２８ａの左チャネル入力に、増幅器２４ａおよびインターフェイスアダプター２６ａを介して接続される。外部マイクロホン５４は、コンピューターサウンドカード、またはコンピュータインターフェイス２８ｂの右チャネル入力に、増幅器２４ｂおよびインターフェイスアダプター２６ｂを介して接続される。
【００４６】
マイクロホン３４および５４により生成される独特のシグナルの処理は、図３Ｂに関して以下により詳細に記載される。この独特のシグナルは、ユーザーが発した開始活動と外部に発せられた音との間を区別するために使用され得る。システム５２の代替的構成において、システム５２は、内部マイクロホン３４の検出から外側に発せられたノイズを消去するように適応され得る。
【００４７】
試験により、ユーザーが話をする（または開始活動の別の型から耳内の空気圧変化を生じる）場合、言語（または開始活動）に対応する内部マイクロホン３４により生成されるシグナルの強度は、通常、同じ言語（または開始活動）に対応する外部マイクロホン５４により生成されるシグナルの強度より強いことが示された。また、試験により、音がユーザー以外の供給源により発せられる（例えば、別の個人が話している）場合、この音に対応する外部マイクロホン５４により生成されるシグナルの強度は、通常、この音に対応する内部マイクロホン３４により生成されるシグナルの強度より強い。これらの音エネルギー差、または相対的シグナル強度は、検出される空気圧変化の供給源が、ユーザーからであるか、またはこのユーザーに対して外部からであるか否かを決定するために使用され得る。
【００４８】
例えば、ユーザーが話している場合、内部マイクロホン３４は、ユーザーの言語および外部ノイズ（例えば、空気調和機およびコンピューターの雑音）を検出し得る。この例において、外部マイクロホン５４は、ユーザーの言語を検出し得るが、内部マイクロホン３４より小さな程度までしか検出しない。外部マイクロホン５４はまた、外部ノイズを検出し、その外部ノイズは、内部マイクロホン３４による程度よりも、外部マイクロホン５４により大きな程度まで検出される。従って、処理回路１４”は、そのシグナルを比較するようにプログラムされ得、言語の源がユーザーからであることを認識させ得る。さらに、処理回路１４”は、言語成分およびノイズ成分を同定するために、２つのシグナルを比較することによってユーザーの言語を分離するようにプログラムされ得る。結果として、比較的ノイズがない言語シグナルが生成され得、このシグナルは、上記で示されるように、音声認識ソフトウェアとともに使用され得る。代替的実施形態において、前述の技術は、ユーザーの言語と別の個人の言語との間を区別するために使用され得る。次いで、両方の個人の言語が必要に応じて分析され得る。当業者に理解されるように、前述の技術は、開始活動の他の型（思考、口腔に関連する動き、生物学的プロセスなど）の検出に適用され得る。
【００４９】
図２Ａおよび２Ｂを参照すると、耳１００の外観図および断面図が、それぞれ示される。図２Ｂはまた、断面にてセンサ１２を示す。Ｈｅｎｒｙ  Ｇｒａｙの有名な教科書「Ａｎａｔｏｍｙ」によれば、人の耳は、外耳１０２、中耳（鼓室）１０４および内耳（迷路）１０６を含む３つの部分に分けられる。中耳１０４および内耳１０６は、本明細書中にはあまり詳細に記載されていない。外耳１０２は、拡大した部分、すなわち、耳介（ｐｉｎｎａ）１０８（耳介（ａｕｒｉｃｌｅ）ともいわれる）、および耳管１１０（耳道または外耳道ともいわれる）を含む。耳介１０８は、個人の頭を取り囲む空気の振動を集めるように働く。耳管１１０は、鼓室、すなわち、鼓膜１１２にその振動を伝える。
【００５０】
耳介１０８は、より大きな端部が上側を向き、不規則に凹型のわずかに前方に向いた外表面を有する、ほぼ卵形の形状を有する。耳介１０８は、多くの隆起およびくぼみを有する。代表的には、耳１００は、突出したかつ弯曲した縁、すなわち耳輪１１４を有する。耳輪１１４とほぼ平行に、別の弯曲した隆起、すなわち、対輪１１６がある。対輪１１６は、三角形のくぼみ、すなわち、対輪１１８の窩（三角窩ともいわれる）を形成するように分岐している。耳輪１１４と対輪１１６との間の狭く、弯曲したくぼみは、舟状窩（ｆｏｓｓａ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｈｅｌｉｘ）、すなわち、舟状窩（ｓｃａｐｈａ）１２０といわれる。対輪１１６はまた、深く、大きい空洞、すなわち、甲介１２２（甲介１２２は、耳輪１１４の開始（すなわち、耳輪脚）により、耳甲介舟といわれる上部と、耳甲介腔といわれる下部とに分けられる）の周りを弯曲する。甲介１２２は、耳管１１０の開口部に対して内側に向いている。甲介１２２の正面かつ（通常は、耳管１１０の開口部に対して）後ろ側に突出して、とがった隆起、すなわち、耳珠１２４がある。耳珠１２４とは反対側に、結節、すなわち、対珠１２６がある。ノッチ様くぼみ、すなわち、珠間切痕１２８が、耳珠１２４と対珠１２６との間にある。耳垂１３０は、耳珠１２４と対珠１２６の下に存在する。
【００５１】
耳管１１０は、楕円柱状の通路であり、耳甲介１２２の底部から鼓膜１１２まで伸長する。耳管１１０は、耳珠１２４から鼓膜１１２まで計る場合、約１インチ半長である。耳管は、耳甲介１２２の底部から鼓膜１１２まで計る場合、約１インチ長である。耳管１１０は、ゆるやかな「Ｓ字」曲線を形成し、最初は内部に、前方にそしてわずかに上方に（すなわち外部）指向する。次いで、耳管１１０は、内部にそして後方に（すなわち中間部）進行し、次いで、内部に、前方に、そしてわずかに下方に（すなわち内部）進行する。
【００５２】
どの物理的機構、化学的機構または神経機構が、耳の内部または耳の近傍において空気圧変化あるいはユーザーの種々の開始活動に応答して耳から生じる音を引き起こすまたは生じるかは、明らかではない。しかし、口腔がエウスターキオ管を通じて耳に連結していることに起因して、動きおよび言語は、耳へのまたは耳からの気圧、空気圧の変化または気流を引き起こし、センサ１２によって検出され得る検出可能な空気圧を誘導し得る。正確な、物理的機構、化学的機構または神経機構に関わらず、経験的な試験は、本明細書中に記載される開始活動が、ヒトの耳の内部または耳の近傍における空気圧変化を生成すること、およびこの気圧変化が、実質的にそれら自体のサインを有し、従って、個体の所定の開始活動について実質的に特有であることを確認した。従って、空気圧変化は、耳の近傍でモニターされ得、ユーザーの開始活動を検出するために使用され得る。
【００５３】
さらに、いくつかの開始活動（例えば、舌の動き）は、動きの方向、速度および／または強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）に対応する強度（ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を有する検出可能な圧力波を生成し得る。本発明は、１つの耳１００に単一のセンサ１２を使用し得るが、２つのセンサ１２（各耳１００に１つ）は、さらなる情報を得るために使用され、それによって各センサ１２は、プロセッサによって関連付けられ得る、異なる情報および／または累積的情報を検出し得る。
【００５４】
本発明は、種々の形態の用語「空気圧の変化」、「耳内での変化」および「耳から発せられるまたは生じる音」を、これらの最も広い意味で使用し、測定されたパラメーターを特徴付ける。あるいは、空気圧の変化は、音波として特徴付けられ得る。これらの音波（または振動）は、空気以外の媒体（例えば、骨および組織）を通して伝播し得る。当業者に周知であるように、音波がその音源から発散した場合、その強度は減衰する（単位面積あたりのエネルギーは、距離の逆２乗に従って減少する）が、全エネルギーは、一定である。従って、マイクロホン３４を十分音波の音源に近づけ、その結果検出される変化の強度レベルを可能な限り大きくすることは、望ましい。
【００５５】
音波がヒトに可聴な周波数範囲は、約２０Ｈｚ〜約２０ＫＨｚであるが、本発明は、耳内の変化が、可聴であるかどうかには関係しない。なぜなら、マイクロホン３４は、高周波数または低周波数での空気圧変化を検出するに十分な周波数検出範囲に対して十分感度が高く、高周波数または低周波数での空気圧変化を検出するに十分な周波数検出範囲を有するように選択されるからである。従って、任意の開始活動の検出に適した周波数範囲（例えば、約１０Ｈｚ〜約２０ＫＨｚ）は、モニターされ得、このようなバリエーションは、本発明の範囲内に含まれるように企図される。
【００５６】
図２Ｂは、少なくとも部分的にヒトの耳１００（すなわち、耳１００内により深くでない場合（例えば、耳甲介１２２内、耳管１１０の開口部またはわずかに耳管１１０内）、少なくとも耳介１０８によって規定された空洞内）に挿入されたセンサ１２を示す。センサ１２は、ハウジング１５０、内部マイクロホン３４、および必要に応じて、外部マイクロホン５４を備える。示された実施形態において、ハウジング１５０は、外部１５２および内部１５４を有する。しかし、ハウジング１５０は、多くの異なる構成をとり得る。ハウジングは、好ましくは、耳１００および／または耳管１１０に、類似した挿入式または部分的挿入式の、補聴器のハウジングおよび特にデジタル補聴器のハウジングと類似する。外部１５２は、オプションである。示された外部１５２は、プラスチックのような材料から作製され、耳管１１０の開口部より大きく、耳介１０８に係合するか、あるいは、耳１００に係合し、全耳介１０８を覆う（例えば、一般のヘッドホンアセンブリの外部に類似する）。１つの実施形態において、外部１５２は、耳甲介１２２内に適合し、少なくとも部分的には、耳珠１２４および／または対珠１２６によって維持される。このような配置は、少なくとも部分的には、内部マイクロホン３４を、外部的に生成されたノイズおよび空気圧変化から隔離する。
【００５７】
あるいは、ハウジング１５０は、従来の無線電話のヘッドセットにおいて見出されるように、または個人のオーディオ／音楽プレーヤーで使用されるように、小型イヤホンに類似し得る。イヤセット（ｅａｒｓｅｔ）１５０は、耳１００への挿入によって、耳上に配置された部材または耳から吊るされた部材によって、および／あるいはヘッドセットアセンブリによって維持され得る。示されたハウジング１５０は、任意の適切な材料（例えば、プラスチック、ゴムまたはゲル様の材料）から作製される。必要に応じて、ハウジング１５０’またはその部分は、柔軟性材料、音響吸収材（または防音材）から作製され得、そして／または音響絶縁物質（例えば、発泡体）を含有し得る。
【００５８】
内部１５４は、柔軟性材料（例えば、ゴム）から作製され得、耳１００内にきちんと適合するように、寸法決めされ、形作られる。このような材料は、時折、当該分野で、軟固体（ｓｏｆｔ−ｓｏｌｉｄ）といわれる。必要に応じて、ハウジング１５０全体またはその部分は、柔軟性材料、音響吸収材（または防音材）で作製され得、そして／または音響絶縁物質（例えば、発泡体）を含有し得る。
【００５９】
内部マイクロホン３４は、ハウジング１５０の内部１５４に配置される。従って、内部１５４は、耳１００および／または（所望される場合）耳管１１０について、内部マイクロホン３４を配置するように、寸法決めされ、形作られる。１つの実施形態において、内部１５４は、耳甲介１２２に内部マイクロホン３４を配置する。別の実施形態において、内部１５４は、耳管１１０が耳甲介１２２と合わさる、耳管１１０の開口部に内部マイクロホン３４を配置する。内部１５４および／または内部マイクロホン３４が、耳管１１０に入る必要がないことは理解されるべきである。さらに別の実施形態において、そして図２Ｂに例として記載されるように、内部１５４は、耳管１１０内に内部マイクロホン３４を配置する。別の実施形態において、内部１５４は、耳甲介１２２に、マイクロホン３４および／またはスピーカー３８（図１６、以下に記載される）を配置する。別の実施形態において、内部１５４は、耳管１１０が耳甲介１２２と合わさる、耳管１１０の開口部にマイクロホン３４および／またはスピーカー３８を配置する。内部１５４、マイクロホン３４および／またはスピーカー３８は、耳管１１０に入る必要がないことは理解されるべきである。さらに別の実施形態において、内部１５４は、耳管１１０に伸長し、そして耳管１１０内にマイクロホン３４および／またはスピーカー３８を配置する。耳管１１０内に配置された場合、内部マイクロホン３４は、耳管１１０の開口部から計って、約０．１インチ〜約０．５インチの深さで耳管１１０に入る。
【００６０】
外部１５２および内部１５４の両方を備えるハウジング１５０は、個体に対して注文に応じて設計され得、個体の耳への緻密かつ快適な適合を作り上げ得る。あるいは、ハウジングは、多くのサイズで作製される、全個体に対する標準の、すなわち「ストックの」設計を有し得る。当業者が理解するように、ハウジング１５０に対する多くの代替的な構成が可能であり、各々が本発明の範囲内に含まれると考えられる。
【００６１】
１つの実施形態において、マイクロホン３４は、接着剤により適所に保持される。ハウジング１５０の内部１５４は、マイクロホン３４が配置される凹所１５６を有する。好ましくは、鼓膜近傍の空気および／または耳管１１０中の空気は、マイクロホン３４近傍の空気と流体伝達する。このように、耳１００内に生成される音または空気圧変化は、空気媒体を通して直接マイクロホン３４に伝播される。ユーザーの骨および組織によって伝導される他の音は、ハウジング１５０によって機械的にマイクロホン３４に伝播され得る。１つの実施形態におけるマイクロホン３４は、直径が約１ｍｍ〜約６ｍｍである。しかし、当業者は、マイクロホン３４が必ずしも円盤状である必要はないことを認識する。代替的な実施形態において、マイクロホン３４は、ハウジング１５０によって規定される中空の空洞内に配置され、ハウジング１５０の内部１５４の壁における開口部は、ハウジング１５０の内部の空気と耳管１１０の内部の空気との流体伝達を達成するために提供される。
【００６２】
耳１００および／または耳管１１０にマイクロホン３４を挿入することによって、マイクロホン３４は、環境ノイズから遮蔽される。より具体的には、ハウジング１５０およびユーザーの頭は、外部で発生した音波をマイクロホン３４に到達する前に、少なくとも部分的にブロックする。
【００６３】
１つの実施形態において、マイクロホン３４は、特定の方向からの空気圧変化を検出するために改造された指向性マイクロホンである。指向性マイクロホンは、異なる型の開始活動によって発生された種々の異なる空気圧変化を検出することを所望するように指向される。例えば、マイクロホンは、所望される音源（例えば、鼓膜１１２、耳管１１０の壁、または耳管１１０の開口部の周囲の骨構造）に向けて指向され得る。マイクロホンが指向性であるので、マイクロホンは、より少ない環境ノイズ（このノイズの音源は、耳の外側にあり、代表的にマイクロホンの方向感度と一致しない方向からである）を検出する。本発明の他の実施形態において、マイクロホン３４は、ノイズ消去マイクロホンであり、環境ノイズの検出をさらに減少する。
【００６４】
マイクロホン３４が、例えば、快適性、特定の型の開始活動によって引き起こされる特定の空気圧変化の検出、ユーザーの言語の検出を最適化することなどのような因子について所望される場合、耳１００内の種々の解剖学的構造のより近くに動かされ得るかまたはそこからさらに離され得ることは理解されるべきである。マイクロホン３４が、種々の音量で話すユーザーの言語を検出し得ることが留意される。
【００６５】
マイクロホン３４および５４は、多くの異なる形態（例えば、シリコンまたは半導体マイクロホン（圧力センサともいわれる）（例えば、米国特許第４，５３３，７９５号、同第４，９２２，４７１号、および同第６，１５６，５８５号（各々は、その全体を参考として本明細書中に援用される）に開示されるデバイス））を備え得る。前述のデバイスは例示であって、多くの異なる販売業者製の他の電気音響変換器が、使用され得る。
【００６６】
示された実施形態において、センサ１２が耳１００に挿入される場合、わずかに正の圧力が、耳管１００内での空気の圧縮によって発生される。このわずかに正の圧力は、個体で検出不可能であるが、センサ１２の全操作特性および感度を改善すると考えられる。
【００６７】
マイクロホン３４は、種々の形態の開始活動（例えば、種々の音量で話すヒトの言語、うなり声、口笛、歌い声、咳、ヒトの物理的な動き（ヒトの口蓋に対してヒトが舌打ちすること、口を開くこと、ヒトの呼吸、ヒトの心臓の鼓動）などが挙げられる）を検出し得る。さらに、思考によって引き起こされる耳における空気圧変化は、訓練された個体が思考する場合、耳内の変化を検出することによって認識され得る。
【００６８】
個体の耳１００の一方での内部マイクロホン３４のみを備える（すなわち、外部マイクロホン５４なしで）センサの使用は、本明細書中に記載される開始活動を検出するために使用され得ることを示した。しかし、経験的試行が、２つのこのようなセンサ１２を、個体の各耳で１つ使用することによって、システム１０、２２、３２、４０および５２のようなシステムの性能は、より多くの情報の検出に起因して、約６倍改善することが示された。特定の環境（例えば、車を運転しながらの携帯電話の使用の場合）において、両耳でのセンサ１２の使用は、思いとどまらされることに注意する。本明細書中で記載される回路ルーチン、処理ルーチンおよび論理ルーチンは、第２イヤセット１２またはセンサ１２（外部マイクロホン５４を備えるセンサ１２または備えていないセンサ１２）からのシグナルを処理するように改変され得る。このような改変は、当業者に明らかである。
【００６９】
図２Ｂに示されていないけれども、スピーカー３８（図１Ｃおよび１６）は、センサ１２のハウジング１５０上またはその内部に配置され、個体に音を伝播する。例えば、通信デバイス３６のためのマイクロホンとしてセンサ１５０を使用する場合、センサ１２はまた、ユーザーに受信音を放送するために使用され得る。
【００７０】
示されるように、センサ１２はまた、外部マイクロホン５４を備える。外部マイクロホン５４は、ハウジング１５０の外部１５２に配置され、センサ１２アセンブリの装着者の外側に向けられる。外部マイクロホン５４は、接着剤でハウジング１５０に固定され得、外部１５２によって規定される凹所に配置され得る。内部マイクロホン３４に類似して、外部マイクロホン５４は、小さい（例えば、約１ｍｍ〜約６ｍｍであるが、円盤状である必要はない）。
【００７１】
外部マイクロホン５４の位置は、外部マイクロホン５４が、装着者の耳の近傍に存在するがセンサ１２の装着者の外部に音源を有する、空気圧変化を検出することを可能にする。１つの実施形態において、外部マイクロホン５４は、当該分野で公知であるように、必要に応じて、ノイズ消去マイクロホンであり得る。
【００７２】
内部マイクロホン３４は、導線１５８により増幅器２４に電気的に連結され、外部マイクロホン５４は、導線１６０により増幅器２４に電気的に連結される。図２Ｂに単一のユニットとして示されるけれども、増幅器２４は、内部マイクロホン３４および外部マイクロホン５４の両方によって生成された各シグナルそれぞれに対する、別々の増幅回路２４ａおよび増幅回路２４ｂ（図１Ｅ）を備える。
増幅器２４は、導線１６２によりインターフェイスアダプター２６（図２Ｂに示さず）に電気的に連結される。より具体的には、導線１６２は、マイクロホン３４および５４から別々に、異なるインターフェイスアダプター２６ａおよび２６ｂへと増幅されたシグナルを運ぶ。当業者が理解するように、増幅器２４が省略された場合、マイクロホン３４および５４ならびに／またはスピーカー３８は、導線を介してインターフェイスアダプター２６に直接連結され得る。２つのセンサ１２が、ヒトの各耳１００に１つのセンサ１２を配置することによって使用される場合、処理回路またはセンサ１２からのシグナルを受容する他のデバイスは、各センサ１２の内部マイクロホン３４および外部マイクロホン５４それぞれに対応する４つのシグナルを受容する。
【００７３】
センサ１２のマイクロホン３４および５４は、空気圧変化をモニターし、この空気圧変化を図２Ｃに示されるようなアナログの電気シグナル１９０へと変換する。シグナル１９０において、少なくとも２つのシグナル成分（高周波数成分１９２および低周波数成分１９４）が存在する。さらに、他の周波数はまた、電気シグナル１９０内に存在し得、本発明は、本明細書中に記載されるように、種々のシグナル周波数を分析するように調節され得る。
【００７４】
代替的な実施形態において、内部マイクロホン３４および外部マイクロホン５４は、ユーザーの頭の周囲に配置されるバンドおよびユーザーの一方または両方の耳１００に配置されるハブを有するヘッドホン型のアセンブリに備えられる。使用され得る、１つの例示的なヘッドホンおよび内部マイクロホンアセンブリは、デンマークのＢｒｕｅｅｌ＆Ｋｊａｅｒによって製造されたモデル４１９０マイクロホンである。
【００７５】
本発明を実施するための方法２００が、図３Ａに開示される。方法２００は、工程２０２でセンサ１２の内部マイクロホン３４を使用して耳１００内の変化をモニターすることによって、開始活動を検出する工程を包含する。外部マイクロホン５４は、方法２００の実施においてオプションである。一旦、開始活動が工程２０２で検出されると、１つ以上の制御命令または検出された開始活動に対応する他の出力が工程２０４にて提供され、所望される出力機能を実施する。
【００７６】
本発明を実施するための方法２００’が、図３Ｂに開示される。方法２００’は、内部マイクロホン３４および外部マイクロホン５４の両方を用いて、空気圧変化を検出することを包含する。より具体的には、工程２０２’において、耳１００および／または耳管１１０内の空気圧変化は、内部マイクロホン３４によって検出される。これらの検出は、開始活動の結果であり得るが、センサ１２を装着するヒトの外部で発生した音成分および／または装着者の言語によって発生し装着者の口から空気を通って装着者の耳１００領域に伝播される音成分もまた含み得る。工程２０２’ではまた、センサ１２を装着するヒトの耳１００の近傍（しかし、外部である）の空気圧変化は、外部マイクロホン５４によって検出される。これらの検出は、主に、センサ１２を装着するヒトの外部で発生した音成分および／または装着者の言語によって発生し装着者の口から空気を通って装着者の耳１００領域に伝播される音成分の結果である。検出は、マイクロホン３４および５４によって各電気シグナル（本明細書中では、内部シグナルおよび外部シグナルといわれる）に変換される。
【００７７】
次に、工程２０６において、内部シグナルと外部シグナルとが比較される。ユーザーが言語するかまたは他の型の開始活動から耳１００において空気圧変化を発生する場合、開始活動に対応する内部マイクロホン３４によって発生されるシグナルの強度は、通常、外部マイクロホン５４によって発生される対応するシグナルの強度より強い。試験は、音がユーザー以外の音源（例えば、別のヒトの言語）によって発生される場合、この音に対応する外部マイクロホン５４によって発生されるシグナルの強度は、通常、内部マイクロホン３４によって発生される対応するシグナルの強度より強いこともまた示された。
【００７８】
シグナル強度差を使用して、検出された空気圧変化の音源（すなわち、ユーザーまたはユーザーの外部からの音源）は、信頼度高く決定され得る。内部シグナルと外部シグナルとのさらなる比較から、各シグナル由来の２つの成分は、誘導される。各シグナルに対応する２つの成分は、開始活動によって引き起こされる空気圧変化に関連する成分ならびに外部で発生したノイズおよび／または音（センサ１２が使用されるシステムに依存して外部マイクロホン５４によって検出されるユーザーの言語を含んでも含まなくてもよい）に関連する成分を包含する。言語以外の開始活動について、外部シグナルの開始活動成分は、ほとんど検出不可能であり得ることは留意される。
【００７９】
内部シグナルおよび外部シグナルの続いての処理は、センサ１２が使用されるシステムおよびどの型の開始活動が検出されるかに依存する。例えば、シグナルは、プロセッサまたはシグナルを受容する他のデバイスによって使用され、対応する出力シグナルを生じ得る。しかし、ほとんどの適用において、開始活動によって発生した内部シグナルの成分を単離し、そして必要な場合、内部シグナルにおける外部で生成された任意の成分を、可能な最大限の範囲で削除することは有利である。従って、工程２０８において、方法２００’は、内部マイクロホンシグナルの開始活動成分を区別する。工程２０８の別の実施形態において、方法２００’は、内部マイクロホン３４の検出から、外部マイクロホン５４によって検出されたノイズ（または全ての音）を消去し得る。より具体的には、内部シグナルの外部で生成された成分は、内部シグナルからフィルタリングされるかまたは機械的に除去される。工程２０８で得られたシグナルは、工程２０４’で使用され、制御命令または開始活動に対する適切な出力応答を提供する。
【００８０】
外部シグナルを処理するための類似する処理は、工程２１０において実施され、外部で発生した音のシグナルを誘導する（例えば、ノイズおよびセンサ１２を装着するヒトの言語から別のヒトの言語を単離する）。その後、工程２１２において、制御命令または外部で発生した音に対して適切な出力応答が、生成され得る。
【００８１】
耳１００での変化を検出する方法（工程２０２）は、図４に示される。マイクロホン３４は、ユーザーの耳１００に配置され、そのユーザーの開始活動は工程２１４で検出されるべきである。しかし、開始活動は、体の他の部分でまたはその近傍で変化を生じ得る。従って、本発明の代替的な実施形態において、センサ１２は、体の他の部分上に、その中に、またはその近傍に配置され得、生理学的変化または空気圧変化を分析することによって任意の開始活動を検出することは、本発明の範囲内に含まれることが企図される。
【００８２】
耳１００における変化は、工程２１６においてマイクロホン３４でモニターされ、工程２１８で、以降の分析のために電気シグナルに変換される。工程２１８で電気シグナルに変換された後、電気シグナルは、工程２２０で開始活動を検出するように分析される。開始活動は、さらなるデータ処理なしに、空気圧変化または耳１００内の変化に対応するシグナルを、単に分析することによって、工程２２０で検出され得ることは考えられるけれども、工程２２０は、代表的には、シグナル分析と共にデータ処理を包含する。外部マイクロホンを有するセンサが使用される場合、前述の論理は、耳１００の外側の気圧変化に対応する電気シグナルを捕捉し、このシグナルを上記に記載される工程２２０の分析に使用することを含むように改変され得る。
【００８３】
モニタリングされた圧力に対応する電気シグナルを分析および処理する例示的な方法（工程２２０）が、図５に示される。再度、分析論理は、本明細書中に記載されるように、外部マイクロホン５４から送達された第２の電気シグナルの処理を包含するように、適合され得る。アナログ電気シグナル（これの例が、図２Ｃに示される）が、工程２２２において、図６の例によって示されるようなデジタルシグナルに変換される。当業者に周知であるように、アナログシグナルは、選択された周波数においてアナログシグナルをサンプリングし、そして各サンプリング点におけるシグナルの振幅を同定することによって、デジタルシグナルに変換され得る。次いで、各サンプリングされたデータ点は、メモリにおけるデジタル語として働き、そしてさらなる分析のために使用される。図６において、サンプリングされたアナログシグナルが示され、ここで、点線は、特定の期間についての例示的なアナログシグナルを示し、そしてこの点線上の複数の点は、メモリ中に保存されるサンプリングされた振幅値を表す。サンプリングの頻度が、アナログシグナルを十分に表すために十分なデータ点を捕捉するために十分であることが望ましい。例として、サンプリング速度は、３２ｋＨｚであり得、そして分析される全シグナル時間長は、２０４８ｍ秒であり得る。しかし、あるいは、他のサンプリング速度およびデータ獲得時間枠が利用され得、そしてこのような変動は、本発明の範囲内に入ることが企図される。
【００８４】
一旦、工程２２２において、アナログシグナルがデジタルシグナルデータに変換されると、工程２２４において、このデジタルデータは、例えば、シグナルプロセッサによって分析および処理されて、開始行為の存在を検出する。上に示されるように、工程２２４は、内部シグナルおよび外部シグナルの比較、ならびにこの比較に基づくシグナルのフィルタリングまたは数学的操作（検出の所望の成分を単離するため、および／または検出の所望でない成分を除去するため）を包含し得る。さらに、または代替的に、データの分析および処理は、複数のセグメント（例えば、図７および８に示されるような）で実行され得る。図７に示されるように、工程２２４の処理は、工程２２６における第１データセグメントの分析、続いて工程２２８における第２データセグメントの分析を包含し得る。一旦、種々のデータセグメントが別個に分析されると、これらのデータセグメントは、工程２３０において、一緒に分析される。全てのデータセグメントが工程２３２においてまだ分析されていない場合、この方法は工程２２８に戻り、そして次のデータセグメントが分析され、その後、全ての先行するセグメントが、工程２３０において一緒に分析される。このプロセスは、全てのデータセグメントが工程２３２において分析されるまで継続し、これによって、工程２３４において、分析されたデータセグメントを使用して、結果が作成されることを可能にする。
【００８５】
データセグメント分析は、図８にグラフで見られ得、ここで、デジタルシグナルデータ２３６は、単純にするために、連続であるように示される。分析のためのデータの全長は、６４のセグメントに分離され得、これらは各々、長さが３２ｍ秒である。シグナル２３６は、高周波数成分２３８と低周波数成分２４０との両方を含むことに注目のこと。開始行為に関連するデータは、おそらく、いずれかの成分において見出され得るか、または開始行為のデータは、複数のデータセグメントにまたがり得るので、データセグメントは、別個におよび一緒に分析され得る。従って、図７の工程２２６において、第１データセグメントが分析され（領域２４２）、次いで、工程２２８において、第２データセグメントが分析され（領域２４４）、そして工程２３０において、両方のデータセグメントが一緒に分析される（領域２４６）。次いで、このプロセスは、全てのデータセグメントについて継続し、その結果、本発明のデータ分析は、高周波数と低周波数との両方のシグナルを分析して、開始行為を検出し得る。
【００８６】
図５に戻ると、工程２２４において、一旦、センサから、初期のデータであるとみなされるデータがデータシグナルにおいて見出されると、工程２４８において、引き続く分析が実行されて、開始行為の型を決定する。このような分析は、それぞれのシグナル／このようなシグナルのフィーチャーを認識するように調整された、ニューラルネットを使用する、フィーチャーの抽出および分析を包含し得る。このニューラルネットが、シグナルが特定の特徴の開始行為を表すことを決定する場合、このニューラルネットは、本明細書中に記載されるような用途のために、出力を提供するか、またはそれを表す出力の発生を生じる。しかし、あるいは、一旦、開始行為が検出されると、その開始行為の型を同定するために、他の技術が利用され得、そして任意のこのような技術は、本発明の範囲に入ることが企図される。
【００８７】
データセグメントにおいてデジタルシグナルを分析する（工程２２４）１つの例示的な方法が、図９に示される。３２ｍ秒の各データセグメントについて、これらのデータは、工程２５０において、例えば、当業者に周知であるように、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用して、時間領域から周波数領域へと変換される。周知であるように、時間領域シグナルｆ（ｔ）は、以下の方程式に従って、周波数領域ｆ（ｊω）に結び付けられる：
Ｆ（ｆ（ｔ））  ＝  ∫ｆ（ｔ）ｅ−ｊωｔｄｔ  ＝  ｆ（ｊω）      方程式１
ここで、Ｆ（ｆ（ｔ））は、伝統的なフーリエ変換である。当業者に周知であるように、高速フーリエ変換は、伝統的なフーリエ変換に関連する。なぜなら、高速フーリエ変換は、離散フーリエ変換を計算するための効率的なアルゴリズムであるからである。デジタルシグナルデータが高速フーリエ変換によって周波数領域に変換された後に、この周波数領域データは、工程２５２において、ノイズデータと開始行為に関連するデータとを区別するために、処理される。当業者に周知であるように、ノイズからのデータの分離は、しばしば、周波数領域において平易にされる。なぜなら、ノイズとは異なり、データシグナルは、何らかの物理的特徴を有するからである。時間領域におけるデータシグナルは、ノイズより小さい振幅を有するが、データシグナルは、周波数領域において、ノイズより大きい振幅を有する。従って、高速フーリエ変換は、ノイズ分離のための代表的な方法である。さらに、または代替として、外部マイクロホン５４からのシグナルデータは、上にさらに詳細に記載されるように、シグナル成分を誘導するために使用され得る。
【００８８】
デジタルシグナルデータのデータ処理の周囲の細部は、当業者に周知のように、種々のデータ処理技術を介して達成され得、そして任意のデータ処理方法論は、本発明の範囲に入ることが企図される。多くの異なるデータ処理方法論が使用され得るが、例示的な方法論が、以下の方法およびシステムと共に、以下に開示される。
【００８９】
図１０を参照すると、システム２７０および方法が説明される。１つ以上のセンサ１２は、ユーザーの耳１００、および所望であれば、ユーザーの耳１００の外部の変化を感知する。センサからのアナログシグナルは、データ獲得カード、アナログデジタル変換器、およびバッファー１６／１７を介して、プロセッサ１８に提供される。センサから受信されたシグナルは、少なくとも、開始行為が実施される間の各期間にわたって、実質的に連続である；従って、バッファー１７は、プロセッサ１８による分析のために十分なシグナルの部分を格納し得る。
【００９０】
１つの実施形態において、プロセッサ１８は、帯域フィルター２７２、振動数スペクトルフィルタ２７４、シグナル検出器２７６、シグナル比較器２７８、フィーチャー抽出部分２８０、およびニューラルネットワーク２８２を備え得る。システム２７０はまた、出力２８４を備え、これは、所望の出力周辺機器２０に接続され得る。
【００９１】
システム２７０全体の作動を要約すると、センサ１２およびデータ獲得、Ａ／Ｄ、およびバッファー１６／１７は、シグナルを、帯域フィルター２７２に供給する。帯域フィルター２７２に供給される生データまたは生シグナルの例が、図１１のグラフ２８６に示される。生シグナルは、帯域フィルターに提示され、そしてこの帯域フィルターによって、高速フーリエ変換技術を使用して、周波数領域に指向される。この高速フーリエ変換は、デジタルシグナルを、周波数領域に変換する。帯域フィルターにおいて、例えば、開始行為を表す周波数範囲より高いかまたは低い周波数が、シグナルから除去される。目的の周波数範囲より高い周波数および低い周波数は、代表的に、ノイズに起因する。帯域フィルターによってフィルタリングされた後のシグナルの例が、図１２のグラフに２８８において示される。種々の帯域フィルターが、所望の周波数範囲より高いシグナル周波数および低いシグナル周波数から除く、帯域フィルタリングを提供するために使用され得る。
【００９２】
２８８において表されるシグナルの部分（例えば、部分２８８ａおよび２８８ｂ）は、開始行為を表さないかもしれない、例えば、なぜなら、これらは比較的低い電力であり、従って、なおノイズであり得るからである。従って、振動数スペクトルフィルタ２７４は、シグナルの種々の部分の電力に従って、さらなるフィルタリングを行い、開始行為に起因し、従って、さらなる分析について考慮されるべきである部分を決定する。電力フィルタリングは、図１２のシグナルを複数のウィンドウまたはセグメント（例えば、図１３で２９０ａ、２９０ｂ、・・・２９０ｉにおいて表されるもの）にスライスすることによって、実施され得る。図１２および１３のグラフは、異なる縮尺であることが理解される。従って、ウィンドウ２９０ａ〜２９０ｉは、時間ｔａと時間ｔｂとの間の時間枠（これは、図１２のシグナル部分２８８ｃについて示される時間ｔａと時間ｔｂとの間の時間枠と同じである）をスライスする。
【００９３】
周波数フィルタリングは、シグナルの電力が所定の閾値または値を超えず、従ってノイズを表すようである、周波数を抑制または排除する。これらのノイズ成分を排除することによって、開始行為を表すシグナルが得られ得る。周波数フィルタリングを実施するために、例えば、シグナルについての周波数スペクトルが、以下の式を使用して計算される：
Ｐｆ  ＝  Ｍａｇｆ２  ＋  Ｐｈａｓｅｆ２      方程式２
ここで、ｆ＝Ｆ０・・・Ｆｉであり、そして［Ｆ０；Ｆｉ］は、舌の動作から生じるシグナルが予測される周波数範囲を表す。
【００９４】
文言上は、電力は、絶対値の二乗に位相の二乗を加算したものの関数である。それぞれのウィンドウ２９０ａ、２９０ｂ、・・・２９０ｉについて上で計算される場合の電力は、図１４に示されるグラフ２９２を作成するために再構築される。グラフ２９２は、言及された計算からの値２９２ａ、２９２ｂ、・・・２９２ｉを示す。曲線２９２は、比較的滑らかであり、そして開始行為によって引き起こされるシグナルが図１２のグラフ２８８において見出され得る周波数スペクトルを表す。通常、開始行為によって引き起こされるシグナルは、比較的高電力であり、そしてグラフ２９２のおよそ中央の時間に（例えば、図１３に示される時間枠Ｔにわたって）生じる。シグナルを検出するか、またはシグナル２８８が開始行為を表す時点の位置を決定するものは、この時間枠が存在する時点およびその持続時間である。従って、事実上、システム２７０のシグナル検出器構成要素２７６は、図１２および１３のグラフと、シグナル検出関数を提供するためにちょうど記載された分析との組合せである。時間枠Ｔはまた、図１２のグラフに示され、従って、シグナル２８８ｃの、開始行為によって生じるとみなされる部分２８８ｄ（示されるブロックされたウィンドウ２８８ｅ）を指定する。
【００９５】
周波数スペクトルフィルタ２７４、シグナル検出器２７６およびフィーチャー抽出２７８のフィルタリングおよび検出の作動の代わりとして、またはこの作動に加えて、シグナル比較器２７８は、方法２００’を実施して、開始行為を示すシグナル（すなわち、シグナル部分２８８ｄ）を生じ得る。次いで、シグナル部分２８８ｄまたは少なくともそのシグナルのフィーチャーは、ニューラルネットワーク２８２に供給され得る。フィーチャー抽出の原理を使用して、シグナル部分２８８ｄのフィーチャーは、このニューラルネットワークに供給される。ニューラルネットワーク２８２において、このフィーチャーは、ニューラルネットワークが調整された他のフィーチャーと比較される。ニューラルネットワークの調整は、周知の手順である。このニューラルネットワークは、入力フィーチャー（例えば、シグナル部分２８８ｄを表すフィーチャー）が、認容可能な適合であるか、ニューラルネットワークの調整のために認容可能に相関するかを決定し得る；そうであれば、このニューラルネットワークは、出力２８４の発生を生じる。出力２８４は、コンピューターマウス、ジョイスティック、または他のデバイスによって作製される型のシグナルと類似の、電気シグナルであり得る。従って、１つの例において、ユーザーの舌が口の前部の左下から口の後部の右上に移動する舌の動作は、マウスパッドの左下から右上へのマウスの移動と類似の出力シグナルの発生を生じ得る。
【００９６】
例えば、シグナル２８８から抽出されるフィーチャーは、シグナルを表す曲線を他のものから区別する、何らかの特徴またはフィーチャーを示す特徴であり得る。種々のフィーチャーが、フィーチャー抽出方法において使用され、これらは周知である。本発明において、例示的なフィーチャーは、シグナル部分２８８ｄの平滑化周波数スペクトルである。他のフィーチャーは、周波数スペクトルの対数、周波数スペクトル自体などであり得る。
【００９７】
ニューラルネットワーク２８２は、代表的な様式で調整された、従来のニューラルネットワークであり得る。ニューラルネットワーク２８２は、シグナル部分２８８ｄのフィーチャーを、その調整と比較し得、そしてそのフィーチャーが、１つの調整されたフィーチャーにより類似しているか、別の調整されたフィーチャーにより類似しているかを決定し得る。シグナル部分２８８ｄの入力フィーチャーが１つの調整されたフィーチャーに有意に類似である場合、このニューラルネットワークは、例えば、上記のように、およそ出力でのシグナルの発生を生じる。入力フィーチャーが、調整されたフィーチャーのいずれにも十分に類似ではない場合、または２つ以上の調整されたフィーチャーに比較的類似である場合、ニューラルネットワークは、出力に出力シグナルを発生させない。なぜなら、そうでなければ、不確定性が、所望でない出力シグナルの発生を生じ得るからである。
【００９８】
上記のように、２つのセンサ１２が使用される場合、システム２７０は、それぞれのセンサ１２からの各シグナルを連続的に操作し得るか、または並行処理能力を有し得、その結果、両方のセンサからのシグナルが、実質的に同時に処理され得る。出力２８４は、両方のセンサから発生するシグナルのシグナル分析の結果を反映し得、そして事実上三次元のデータを反映する出力シグナルを、出力２８４において提供するために使用され得る。
【００９９】
本発明の別の実施形態は、通信デバイスおよびイヤーマイクロホン（すなわち、イヤセット）アセンブリを備える、通信システムに関する。この通信システムは、ユーザーが遠隔に位置する人物と話すことを可能にする。このイヤーマイクロホンアセンブリ（本明細書中でイヤセットともまた称される）は、ハウジングによって支持される、マイクロホンおよびスピーカーを備える。このハウジングは、ユーザーの耳によって保持され、そして遠隔に位置する人物と会話している間に、この通信システムのユーザーが手を自由に使うことを可能にする。このマイクロホンは、ユーザーの耳管の方に向いており、そして耳から発生するかまたは出てくる音（あるいは耳の内部で生じる空気圧変化）を検出し、ユーザーの話を正確にかつ信頼性高く検出する。このマイクロホンの位置もまた、外部から発生する音の検出を減少させることを補助し得る。このイヤーマイクロホンアセンブリは、携帯電話または無線電話の話入力デバイスの、電話のＲＦトランシーバーからの分離を可能にする。
【０１００】
さらに、本発明のイヤセットアセンブリは、ユーザーが従来のヘッドセットを用いるより静かに（例えば、ささやきまたはほぼささやきで）話すことを可能にする。このことは、より個人的な会話および他者へのより少ない混乱を可能にする。より穏やかに話すほど、その会話を維持するために必要とされる集中がより少なくなり、これによって、個人が、話をする間の他の活動への従事を少なくとも部分的に可能にすることを示す、多数の証拠もまた存在する。
【０１０１】
本発明のイヤセットは、マイクロホンの方向性にも、ユーザーの口から生じる音の検出にも依存しない。従って、このイヤセットの位置を繰り返し調節する必要性（これはそうでなければ、ユーザーの注意が逸れ、そしてユーザーの手の使用を必要とする）。また、このイヤセットの大きさおよび配置は小さく、美的により魅力的なデバイスが生じる。このようなデバイスは、控えめに使用され得る。例えば、このデバイスは、公衆の場で使用される場合に、他者によって、または他者に見られる人物（例えば、テレビのニュースキャスターまたは諜報機関のエージェント）によって、さほど注意を引かない。
【０１０２】
その結果、ヒトの話を検出するために、センサが使用され得る。用語話とは、その最も広い意味で使用され、そして話された言葉および発言、ならびにユーザーによって生じる他の発声（例えば、不平、口笛、歌、咳、唇または舌の動きによって生じる「舌打ち」音などが挙げられる）を包含することにもまた、注目される。本明細書中の説明を容易にするために、マイクロホンによる感知または検出の事象は、検出と称され、そして検出されるものは、耳の内部での変化、または単純に空気圧の変化と称される。本発明は、ヒトの話に応答して即座に、またはほぼ即座に起こる、ヒトの耳の内部の変化をモニタリングして、実質的にリアルタイムの話検出システムを提供する。
【０１０３】
ここで図面を参照すると、図１５は、２人以上の個人間での二重（二方向）のオーディオ通信を確立するための、通信システム３２’を示すブロック図である。通信システム３２’は、通信ネットワーク３７、または骨格ネットワークを備える。通信ネットワーク３７は、少なくとも１つの通信デバイス３６’との通信リンクを確立し、これによって、通信デバイス３６’のユーザーが、当該分野において公知のように、遠隔に位置する電話３１を使用して、遠隔に位置する人物との会話を行うことを可能にする。図示される実施形態において、通信デバイス３６’および遠隔電話３１は、無線電話（例えば、携帯電話）である。しかし、当業者は、通信デバイス３６’および／または遠隔電話３１が、他の型のデバイス（ハードワイヤード（陸線）電話、ラジオ、個人情報機器（ＰＤＡ）、携帯型コンピューターまたは定置コンピューターなどが挙げられる）であり得ることを理解する。通信ネットワーク３７はまた、代替の型のネットワーク（例えば、インターネット、ＷＡＮ、またはＬＡＮ）であり得る。
【０１０４】
通信システム３２’は、イヤーマイクロホンアセンブリ（またはイヤセット１２’）を備え、これはハウジング１５０’（図１６）によって支持される、マイクロホン３４’およびスピーカー３８’を有する。イヤセット１２’の物理的配置は、以下にさらに詳細に記載される。マイクロホン３４’は、ユーザーの話の結果である、ユーザーの耳から発生するかまたは出てくる音（時々、耳における空気圧変化と称される）を検出するために使用される。マイクロホン３４’は、これらの検出を電気シグナルに変換する。この電気シグナルは、必要に応じて、増幅器２４’によって増幅される。次に、この増幅された電気シグナルは、適切なインターフェイスアダプター２６’を介して、通信デバイス３６’によって受信される。インターフェイスアダプター２６’は、例えば、通信デバイス３６’の対応するレセプタクルによって受容される、ジャックまたは他の電気コネクタであり得る。
【０１０５】
ハウジング１５０’の内側部分１５４’は、凹部１５６’を有し、この凹部の中に、マイクロホン３４’が配置される。好ましくは、鼓膜１１２に隣接する空気および／または耳管１１０内の空気は、マイクロホン３４’に隣接する空気と流体連絡する。この様式で、耳１００の内部で発生した音または空気圧変化は、空気媒体を通して、マイクロホン３４’に直接伝達される。ユーザーの骨および組織によって伝わる他の音は、ハウジング１５０’を介して機械的に、マイクロホン３４’に伝達され得る。１つの実施形態において、マイクロホン３４’は、接着剤を用いて、適所に保持される。マイクロホン３４’は、１つの実施形態において、大きさが２ｍｍより小さい。代替の実施形態において、マイクロホン３４’は、ハウジング１５０’によって規定される中空の空洞内に配置され、そしてこの空洞を規定するハウジング１５０’の壁の開口部が、この空洞内の空気と耳管１１０内の空気との流体連絡を確立するために、提供される。
【０１０６】
ハウジング１５０’の内側部分１５４’は、第２の凹部１５７を有し、この凹部の中に、スピーカー３８’が配置される。好ましくは、スピーカー３８’は、遠隔電話３１を使用している遠隔に位置するヒトの話に対応し、そして通信デバイス３６’によって受信される音を放送する。この音は、遠隔に位置するヒトの話の再生であり、そしてスピーカー３８’によって、ユーザーに可聴にされる。
【０１０７】
マイクロホン３４’は、導線１５８’を用いて、増幅器２４’に電気的に接続される。スピーカー３８’もまた、導線１６０’を使用して、増幅器２４’に電気的に接続される。増幅器２４’は、導線１６２’を用いて、インターフェイスアダプター２６’（図１５）に電気的に接続される。より具体的には、導線１６２’は、増幅されたシグナルを、マイクロホン３４’からインターフェイスアダプター２６’へと伝え、そして音に変換されるべきシグナルを、インターフェイスアダプター２６’からスピーカーへと運ぶ。当業者が理解するように、増幅器２４’は、省略または迂回され得、そしてマイクロホン３４’および／またはスピーカー３８’は、導線によって、インターフェイスアダプター２６’に直接結合され得る。
【０１０８】
スピーカー３８’は、ユーザーに音を伝達（すなわち、放送）するために使用される。これらの音としては、通信ネットワーク３７を通じて通信デバイス３６’によって受信されたシグナルに応答して発生する音が挙げられる。この様式で、イヤセット１２’および通信デバイス３６’は、双方向通信装置として使用され得る。
【０１０９】
１つの実施形態において、イヤセット１２’は、３つの導線を使用して、通信デバイスに結合される。これらの導線の第１のものは、通常の接地として使用される。これらの導線の第２のものは、音波に変換されるべき電気シグナルをスピーカー３８’に運ぶ。これらの導線の第３のものは、通信ネットワーク３７への伝達のために、検出された音を表す電気シグナルを、マイクロホン３４’から通信デバイス３６’へと運ぶ。第３の導線はまた、マイクロホン３４’および増幅器２４’のための電力を運ぶ。この実施形態において、インターフェイスアダプター２６’は、２．５ｍｍのジャッキを使用して、当該分野において公知であるように、実装され得る。
【０１１０】
マイクロホン３４’を個人の耳１００の一方に入れて、１つのイヤセット１２’を使用することは、通信デバイス３６’による通信を生じるように、話を検出するために使用され得、遠隔に位置するヒトが、遠隔電話３１を使用して、このユーザーの話を聞くことを可能にすることが示された。しかし、経験的な試験は、２つのこのようなイヤセットを、１つを個人の耳の各々に入れて使用することによって、より多くの情報の検出に起因して、システム３２’の性能が改善されることを示した。
【０１１１】
イヤーマイクロホンアセンブリ、および特に、増幅器２４’のブロック図が、図１７に示される。マイクロホン３４’は、スピーカー３８’のすぐ近くに配置されるので、マイクロホン３４’は、スピーカー３８’によって発生する音を検出する傾向がある。これらの検出は、ユーザーの話の検出に加えてである。スピーカー３８’によって発生され、そしてマイクロホン３４’によって検出される音は、本明細書中においてフィードバックと称され、そして図１７において、矢印５１によって示される。１つの実施形態において、イヤセット１２’の感度は、スピーカー３８’からの音の検出を最小にするように、そして／または通信デバイス３６’へのフィードバック成分の送達を最小にするように、調整される。例えば、所望の場合、増幅器２４’の利得を調節するために、電位差計が使用され得る。フィードバックの検出を減少させるための、スピーカー３８’とマイクロホン３４’との物理的分離もまた、可能である。
【０１１２】
例示的実施形態において、増幅器２４’は、マイクロホン３４’により生成された電気シグナルのフィードバック成分の少なくともいくらか（全てではないとしても）を消去するように構成される。この実施形態において、スピーカー３８’およびマイクロホン３４’は、マイクロホン３４’により検出されたフィードバックが、スピーカー３８’により生成される音とよく似ているように、密に物理的に近位に配置される。図１７は、フィードバック成分の少なくとも一部を消去するための例示的な増幅器回路２４’を例示する。当業者に明らかなように、種々の代替的アナログ回路またはデジタル回路が使用され得、各々、本発明の範囲内に入る。
【０１１３】
例示された増幅器回路２４’は、マイクロホン３４’からの電気シグナル出力（本明細書中、マイクロホンシグナルという）を受容する。このマイクロホンシグナルは、フィルター５３によりフィルタリングされる。このフィルター５３は、例えば、マイクロホンシグナルの低周波数成分（例えば、約４００Ｈｚ未満の周波数）を除去するためのフィルターであり得る。次いで、このフィルタリングされたマイクロホンシグナルは、増幅器５５（例えば、低出力の、非反転演算増幅器）により増幅される。増幅器５５の増加は、マイクロホンシグナルを通信デバイス３６’の入力要件を満たす電圧レベルに調整するように選択される。
【０１１４】
示されるように、スピーカー３８’は、イヤセット１２’のユーザーに広められる音へ変換するための電気シグナルを受容するように、通信デバイス３６’に連結される。このシグナルは、本明細書中でスピーカーシグナルといわれる。このスピーカーシグナルはまた、フィルター５８によりフィルタリングされる。フィルター５８は、例えば、スピーカーシグナルの低周波数成分（例えば、約４００Ｈｚ未満の周波数）を除去するためのフィルターであり得る。次いで、フィルタリングされたスピーカーシグナルは、増幅器６０により増幅される。増幅器６０は、例えば、低出力の反転演算増幅器であり得る。増幅器６０の増加は、マイクロホンシグナルの増幅されたフィードバック成分に等しいか、またはほぼ等しい振幅を有するようにスピーカーシグナルを調整するように選択される。
【０１１５】
次いで、増幅されたマイクロホンシグナルおよび増幅されたスピーカーシグナルは、マイクロホンシグナルのフィードバック成分を消去し、修正されたマイクロホンシグナルを生成するように組み合わされる。増幅されたマイクロホンシグナルおよび／または増幅されたスピーカーシグナルの極性または位相は、シグナルを正しく組み合わせるように調節され得ることに注意すべきである。シグナルの組み合わせは、加算器５６により行われ得る。当業者に明らかなように、アナログシステムにおいて、シグナルは、シグナルをともに単純に送ることにより組み合わされ得る。一例において、シグナルを運ぶ導線は、  直接ともに接続される。あるいは、アナログまたはデジタルの回路または処理は、加算器５６の組み合わせ機能を行うために使用され得る。
【０１１６】
スピーカーシグナルが、フィードバック５１の任意の伝搬遅延を補償する必要がある場合、遅延要素により遅延され得ることに注意する。加算器５６の出力は、修正されたマイクロホンシグナルのさらなる調整（例えば、修正されたマイクロホンシグナルの高周波数成分（例えば、本明細書中に記載の通信システムについて約４ＫＨｚを上回る周波数）を除去する）のためにフィルター６２に連結される。
【０１１７】
例示的な増幅器回路２４’の多くの代替手段が意図され、各々は、本発明の範囲内に入るとみなされる。
【０１１８】
別の例として、高周波数フィルターおよび低周波数フィルターは、バンドパスフィルタにより置き換えられ得る。別の例の改変において、スピーカーシグナルは、スピーカーに適用される前に、増幅および／またはフィルタリングされ得る。
【０１１９】
なお別の例の改変において、アナログマイクロホンシグナルおよびスピーカーシグナルは、デジタルシグナルに変換され得、フィードバック成分が全くないまたはほとんどないマイクロホンシグナルを得るために、デジタルシグナル処理技術を使用して処理され得る。
【０１２０】
伝達のための通信デバイス３６’によるマイクロホンシグナルの処理は、当該分野で周知であり、より詳細には記載されていない。
【０１２１】
さらに図１８を参照すると、本発明の別の実施形態において、イヤセット１２’は、ユーザーの耳管へ向けられたマイクロホン３４’（本明細書中で内部マイクロホン３４’といわれる）に加えて、外部マイクロホン５４’を備え得る。外部マイクロホン５４’は、ユーザーの耳の外側で発生した空気圧変化、すなわち、音を検出する。以下により詳細に記載されるように、これらの音は、電気シグナルに変換され、内部マイクロホン３４’により検出された音に対応する電気シグナルと比較される。それぞれのシグナルは、外部で生じたノイズ、言語などから、耳内での空気圧変化を識別するために処理され得る。
【０１２２】
外部マイクロホン５４’は、ハウジング１５０’の外部部分７２’上に配置され、イヤセット１２’アセンブリの装着者から離れて向けられる。外部マイクロホン５４’は、ハウジング１５０’に接着剤で固定され得、外部部分７２’により規定される凹部中に配置され得る。内部マイクロホン３４’と同様に、外部マイクロホン５４’は小さい（例えば、サイズ２ｍｍ未満）。
【０１２３】
外部マイクロホン５４’の位置は、外部マイクロホン５４’が、装着者の耳の近辺にあるが、イヤセット１２’のユーザーに対して外部の供給源を有する空気圧変化を検出することを可能にする。１つの実施形態において、外部マイクロホン５４’は、無指向性マイクロホンである。
【０１２４】
図１８は、ユーザーの会話を検出するためのシステム３２”を例示するブロック図である。このシステム３２”は、上記により詳細に記載されるように、内部マイクロホン３４’、スピーカー３８’および増幅器２４ａ’を有するイヤセット１２’を備える。さらに、システム３２”のイヤセット１２’は、外部マイクロホン５４’を有する。当業者に明らかなように、外部マイクロホン５４’の使用は、任意である。この外部マイクロホン５４’は、ハウジング１５０’（図１６）上に配置され、概して、イヤセット１２’を装着した個人から離れて向けられる。結果として、外部マイクロホン５４’は、耳の外にある空気圧変化を検出する。これらの空気圧変化は、主に、外部で生成されたノイズ（他の人々の会話、環境ノイズなど）、および一部は、ユーザーの口から、空気を介して外部マイクロホン５４’へと会話が伝わる場合、イヤセット１２’を装着した個人の会話に対して生成されたノイズの結果である。
【０１２５】
外部マイクロホン５４’は、外部マイクロホン５４’により検出される音に対応する電気シグナルを生成する。外部マイクロホン５４’は、内部マイクロホン３４’について使用されるものとは別々かつ異なる入力、すなわち、チャネルを使用して、通信デバイス３６’と電気的に連結される。外部マイクロホンにより生成されるシグナルは、増幅器２４ｂ’により増幅され得、インターフェイスアダプター２６ｂ’を使用して通信デバイス３６’に連結され得る。通信デバイス３６’は、以下に記載のように、マイクロホン３４’、５４’により生成された２つのシグナルを相関させる。あるいは、内部マイクロホン３４’および外部マイクロホン５４’は、それぞれ、以下に議論されるように、シグナルを相関させる処理回路の左側チャネル入力および右側チャネル入力に接続される。
【０１２６】
内部マイクロホン３４’および外部マイクロホン５４’により生成される独特のシグナルを使用して、ユーザーの発した会話と外部が生成した音との間を区別し得る。システム３２”の代替的構成において、システム３２”は、内部マイクロホン３４’の検出から、外部で発生したノイズを消去するように調節され得る。
【０１２７】
ユーザーが話をする場合、内部マイクロホン３４’および外部マイクロホン５４’の両方が会話を検出する。ユーザー以外の源により生成された音（例えば、別の個人の話、通行車、機械、空気調整器またはコンピューターの雑音など）は、本明細書中でノイズといわれる。外部マイクロホン５４’および内部マイクロホン３４’の両方が、ノイズを検出する。従って、通信デバイス３６’（または他の処理回路）は、会話成分とノイズ成分とを同定（すなわち、分離）することにより、ユーザーの会話を分離するようにプログラムされ得る。結果として、比較的ノイズのない会話シグナルが生成され得、このシグナルは、通信デバイス３６’により、通信ネットワーク３７（図１５）に伝えられ得る。当業者は、システム３２”について本明細書中に記載される様式にて、開始活動成分およびノイズ成分の分離を補助するために（例えば、以下に記載される方法３００を使用することによって）、イヤセット１２’が他のシステム（例えば、上記のシステム１０、２２、３２、４０および５２）とともに使用され得ることを認識する。
【０１２８】
１つの実施形態において、シグナル分離は、音成分シグナル（「Ｓ」）およびノイズ成分シグナル（「Ｎ」）について以下に示される方程式１および２を解くことにより行われ得る。内部マイクロホンのインパルス応答（ＦＭＩ）および外部マイクロホンのインパルス応答（ＦＭＥ）は、マイクロホンの感度、マイクロホンの周波数応答、耳およびハウジングの共鳴特徴などを反映する。ＹＩは、内部マイクロホンにより生成されたシグナル全体を表し、ＹＥは、外部マイクロホンにより生成されたシグナル全体を表す。システム全体が線形であるとすると（システムの特徴は、加算的かつ同次である）、このシステムは、以下のように、方程式３および４により表され得る（アスタリスク、すなわち「＊」は、たたみこみ演算子をあらわす）：
ＦＭＩ＊Ｓ＋ＦＭＩ＊Ｎ＝ＹＩ          方程式３
ＦＭＥ＊Ｓ＋ＦＭＥ＊Ｎ＝ＹＥ          方程式４。
【０１２９】
出力シグナルＹＩおよびＹＥならびに既知のインパルス応答ＦＭＩおよびＦＭＥを使用することにより、２つの方程式が、２つの未知のシグナルＳおよびＮについてリアルタイムで解かれ得る。
【０１３０】
システム３２”を使用して会話を検出するための方法３００は、図１９に例示される。方法３００は、内部マイクロホン３４’および外部マイクロホン５４’の両方を使用して、空気圧変化を検出することを包含する。より具体的には、工程３０２において、耳１００内の空気圧変化は、内部マイクロホン３４’により検出される。これらの検出は、ユーザーが話している結果であり得るが、イヤセット１２’を装着した個人の外部で生成されたノイズ成分ならびに／またはユーザーの会話により生成された音成分ならびにユーザーの口から空気を介してユーザーの耳１００領域へ伝わる音成分もまた含み得る。また、工程３０２において、ユーザーの耳１００近辺であるが、ユーザーの耳の外側の空気圧変化は、外部マイクロホン５４’により検出される。これらの検出は、主に、ユーザーに対して外側で生成されたノイズならびに／またはユーザーの会話により生成された音成分およびユーザーの口から空気を介してユーザーの耳１００領域に伝わる音成分の結果である。検出は、マイクロホン３４’および５４’によりそれぞれの電気シグナル（本明細書中で内部シグナルおよび外部シグナルといわれる）に変換される。内部シグナルは、上記でより詳細に議論されるように、スピーカー３８’からの任意の検出されるフィードバックを減少させるように処理され得る。
【０１３１】
次に、工程３０４において、会話成分およびノイズ成分は、上記のように分離される。工程３０４から得られた会話シグナルを工程３０６において使用して、通信デバイス３６’により伝えられるシグナルを提供する。
【０１３２】
本明細書中に記載の図解は、ヒトの耳内の変化を検出し、開始活動に対応する出力シグナルまたは制御命令を生成するための種々のシステムの構成、機能および操作を示す。各々の機能的ブロックは、特定された論理的機能を実行するための１以上の実行可能な命令を含むソフトウェアコードのモジュール、セグメントまたは一部を示し得る。
【０１３３】
ブロック図およびフローチャートは、実行の特定の順序を示すが、実行の順序が、示されたものとは異なり得ることが理解される。例えば、２以上のブロックの実行の順序は、示された順序に対して変更され得る。また、連続して示された２以上のブロックは、同時にまたは部分的に同時に実行され得る。さらに、種々のブロックは、省略され得る。このようなバリエーションの全てが、本発明の範囲内であることが理解される。
【０１３４】
本発明は、特定の好ましい実施形態に関して示され、記載されてきたが、等価な変更および改変は、本明細書および添付の図面を読み、理解する際に当業者に明らかになることは自明である。特に、上記に記載された構成要素（アセンブリ、デバイス、回路など）によって実行され得る種々の機能に関して、このような構成要素を記載するために使用された用語（「手段」に対する言及を含む）は、別段示されなければ、たとえ本明細書中で例示された本発明の例示的実施形態において機能を発揮する開示された構造に構造的に等価でなかったとしても、記載された構成要素の特定の機能を発揮する任意の構成要素（すなわち、機能的に等価であるもの）に対応することが意図される。さらに、本発明の特定の特徴が、いくつかの実施形態のうちのわずか１つに関して開示されている可能性があるが、このような特徴は、任意の所定のまたは特定の適用に所望されそして有利であり得るように、他の実施形態の他の１以上の特徴と組み合わされ得る。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１Ａ】図１Ａは、空気圧の変動を検出し、そして本発明に従って検出された空気圧に相当する制御機能を提供するために使用される、システムを例証するブロックレベルダイヤグラムである。
【図１Ｂ】図１Ｂは、空気圧の変動が検出および処理され、そして例証される実施形態において、ヒトの言語を解釈するための音声認識ソフトウェアプログラムによって処理される、システムを例証するブロックレベルダイヤグラムである。
【図１Ｃ】図１Ｃは、空気圧の変動が検出され、そして通信デバイスによって再伝送される、システムを例証するブロックレベルダイヤグラムである。
【図１Ｄ】図１Ｄは、空気圧の変動が検出され、そして医療診断デバイスによって使用される、システムを例証するブロックレベルダイヤグラムである。
【図１Ｅ】図１Ｅは、内部マイクロホンおよび外部マイクロホンを備えるセンサを有する、システムを例証するブロックレベルダイヤグラムである。
【図２Ａ】図２Ａは、耳の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ヒトの耳内での空気圧変化をモニタリングするためのセンサ実施形態の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明に従うセンサによって生成された例示的な電気シグナルを例証するグラフである。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明に従って、空気圧変化を検出し、検出した変化に応答して制御指令を提供する方法を例証するフローチャートダイヤグラムである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明に従って、空気圧変化を検出し、検出した変化に応答して制御指令を提供する別の方法を例証するフローチャートダイヤグラムである。
【図４】図４は、本発明に従ってモニタリングする方法を例証するフローチャートダイヤグラムである。
【図５】図５は、口／舌の活動、思考、言語および/または別のタイプの開始活動に相当する電気シグナルを処理する方法を例証するフローチャートダイヤグラムである。
【図６】図６は、本発明に従うアナログ電気シグナルのデジタルシグナルデータへの変換を例証するグラフである。
【図７】図７は、本発明に従ってデジタルシグナルデータを分析する方法を例証するフローチャートダイヤグラムである。
【図８】図８は、本発明に従って、図７のフローチャートを用いてデジタルシグナルデータを分析する方法を例証するグラフである。
【図９】図９は、本発明に従って、デジタルシグナルデータを処理する方法を例証するフローチャートダイヤグラムである。
【図１０】図１０は、本発明の部分および機能を含むシステムを示すシステムダイヤグラムである。
【図１１】図１１は、空気圧変化を検出するために本発明において使用されるセンサによって検出される例示的な未加工シグナル情報を示すグラフである。
【図１２】図１２は、図１１のシグナル情報をフィルター化した周波数（例えば、ノイズを除去するためにフィルター化した周波数）のグラフである。
【図１３】図１３は、図１２の曲線のパワースペクトルウィンドウスライシングを示すグラフである。
【図１４】図１４は、このようなパワースペクトルのグラフである。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態に従う通信システムを例証するブロックダイヤグラムである。
【図１６】図１６は、ヒトの耳に対して配置される、イヤーマイクロホンアセンブリ、すなわちイヤセットの断面図であり、そして耳もまた断面中に示される。
【図１７】図１７は、イヤーマイクロホンアセンブリのブロックダイヤグラムである。
【図１８】図１８は、本発明の別の局面に従うイヤーマイクロホンアセンブリのブロックダイヤグラムである。
【図１９】図１９は、図１７のイヤーマイクロホンアセンブリによって生成されるシグナルを処理する方法のフローチャートである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004525572.tif 000079
2004525572.tif 000080
【国際調査報告】
2004525572.tif 000081
2004525572.tif 000082
2004525572.tif 000083