(57)【要約】【課題】内耳性難聴者が、環境音をより本来の音に近い音として聞くことができる補聴器を提供する。【解決手段】環境音を入力し、電気信号に変換するマイクロホン１と、雑音抑制機構等の処理を行う補聴処理手段２と、外有毛細胞の機能による蝸牛基底板振動の周波数成分を有する付加信号を作成する付加波形作成手段３と、付加信号を調整する調節手段４と、補聴処理手段２の出力信号を所定時間遅延させる遅延手段５と、遅延手段５の出力信号および付加信号の合成信号を作成する合成手段６と、合成信号を増幅する増幅手段７と、増幅信号を音響信号に変換するイヤホン８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境音を入力し、電気信号に変換するマイクロホンと、
前記マイクロホンの出力信号に基づいて、付加信号を作成する付加波形作成手段と、
前記マイクロホンの出力信号および前記付加信号の合成信号を作成する合成手段と、
前記合成信号を音響信号に変換するイヤホンと
を備えたことを特徴とした補聴器。
【請求項２】
前記付加信号は、外有毛細胞の機能による蝸牛基底板振動の周波数成分を有する
ことを特徴とした請求項１記載の補聴器。
【請求項３】
前記付加波形作成手段は、
前記マイクロホンの出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換で得られた各周波数成分を、それぞれ低い周波数成分に変換する成分調節手段と、
前記成分調節手段の出力信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と
を備えたことを特徴とした請求項１または２記載の補聴器。
【請求項４】
前記付加信号は、複数のサンプリングデータごとに、同一のサンプリングデータを連続させた信号である
ことを特徴とした請求項１または２記載の補聴器。
【請求項５】
前記マイクロホンの出力信号に基づいて、前記付加信号を調整する調節手段を備えた
ことを特徴とした請求項１〜４のいずれかに記載の補聴器。
【請求項６】
前記マイクロホンの出力信号を所定時間遅延させる遅延手段を備え、
前記合成手段は、前記遅延手段の出力信号および前記付加信号の合成信号を作成する
ことを特徴とした請求項１〜５のいずれかに記載の補聴器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内耳性難聴に伴う蝸牛の音声処理機構の劣化に対し、蝸牛基底膜運動の変化を補償する補聴器に関する。
【背景技術】
【０００２】
内耳に音が入力されると、蝸牛基底膜が振動する。正常な蝸牛では、受動的な蝸牛基底膜振動に外有毛細胞による影響が加わる。この外有毛細胞による影響は、受動的な蝸牛基底膜振動と比較して、最大振幅部位などの振動部位、振動様相および振幅が異なる。一方、内耳性難聴の場合、外有毛細胞の機能が劣化し、減弱ないし消失する。
【０００３】
従来、主に音声を増幅するタイプの補聴器が数多く提供されている。特に、高度難聴者用の特殊な補聴器で、ハウリング抑制を目的に補聴器自身が生成した音を出力するものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の、音響フィードバックのディジタル、電気的補償つき補聴器は、マイクロホン、前置増幅器、ディジタル補償回路、出力増幅器）及び変換器を具備する。ディジタル回路はノイズの挿入用のノイズ発生器、フィードバック信号の適合用のディジタルフィルタを具備する。適合は相関回路を使用して行われる。回路はさらにループゲインをモニターし、ディジタル和回路を介して補聴器増幅を規制するディジタル回路を具備する。回路はさらに相関回路のフィルタ係数の統計的評価を実行し、この評価に従ってフィードバック機能を変化させるディジタル回路を具備する。
【０００４】
【特許文献１】特表平０８−５０２３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の多くの補聴器は、マイクロホンから入力された音を増幅する方式をとるため、音程には変化がない。外有毛細胞の機能が劣化している内耳性難聴の場合には、蝸牛基底膜の振動部位、振動様相および振幅が異なるので、難聴と同時に音程の変化などが生じる。一般的に、外有毛細胞の機能により、蝸牛基底膜振動の最大振幅部位は、受動的振動の場合に比べ、より蝸牛頂方向に変位する。その変位のため、外有毛細胞の機能が劣化している内耳性難聴者の場合、健常者の場合と比べ、低音領域の成分が少なくなり、音程が異なってしまうという問題点がある。この問題は、単に低音領域の成分を増幅することでは解決できない。したがって、従来の増幅方式では、内耳性難聴者が環境音を自然な音として聞くことができない
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑み、内耳性難聴者が、環境音をより本来の音に近い音として聞くことができる補聴器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る補聴器は、環境音を入力し、電気信号に変換するマイクロホンと、前記マイクロホンの出力信号に基づいて、付加信号を作成する付加波形作成手段と、前記マイクロホンの出力信号および前記付加信号の合成信号を作成する合成手段と、前記合成信号を音響信号に変換するイヤホンとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
このようにすることで、減弱ないし消失された音を付加信号により補うことができるので、内耳性難聴者が、環境音をより本来の音に近い音として聞くことができる。
【０００９】
また、本発明では、前記の補聴器において、前記付加信号は、外有毛細胞の機能による蝸牛基底板振動の周波数成分を有してもよい。
【００１０】
このようにすることで、内耳性難聴者の劣化した外有毛細胞の機能による音を付加信号により補うことができるので、内耳性難聴者が、環境音をより本来の音に近い音として聞くことができる。
【００１１】
また、本発明では、前記の補聴器において、前記付加波形作成手段は、前記マイクロホンの出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換で得られた各周波数成分を、それぞれ低い周波数成分に変換する成分調節手段と、前記成分調節手段の出力信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段とを備えてもよい。
【００１２】
このようにすることで、内耳性難聴者の劣化した外有毛細胞の機能による音を生成することができる。
【００１３】
また、本発明では、前記の補聴器において、前記付加信号は、複数のサンプリングデータごとに、同一のサンプリングデータを連続させた信号であってもよい。
【００１４】
このようにすることで、内耳性難聴者の劣化した外有毛細胞の機能による音を生成することができる。
【００１５】
また、本発明では、前記の補聴器において、前記マイクロホンの出力信号に基づいて、前記付加信号を調整する調節手段を備えてもよい。
【００１６】
このようにすることで、内耳性難聴者が、各自の難聴の度合いや性質に合わせて付加信号を調整することができる。
【００１７】
また、本発明では、前記の補聴器において、前記マイクロホンの出力信号を所定時間遅延させる遅延手段を備え、前記合成手段は、前記遅延手段の出力信号および前記付加信号の合成信号を作成してもよい。
【００１８】
このようにすることで、付加波形作成手段における処理による時間遅延の影響を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る補聴器によれば、減弱ないし消失された音を付加信号により補うことができるので、内耳性難聴者が、環境音をより本来の音に近い音として聞くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る補聴器１０のブロック図である。マイクロホン１は、環境音を入力し、電気信号に変換する。補聴処理手段２は、その電気信号を入力し、一般的な補聴器で行われている処理を行う。例えば、強大音除去（ピーククリップ）、ＡＧＣ（自動増幅度調節）による出力制限、圧縮増幅（コンプレッション）、および、雑音抑制機構等の処理である。あるいは、入力音をいくつかの周波数バンドに分割し、それぞれの周波数バンドにおいてピーククリップ、ＡＧＣおよびコンプレッションを行う処理である。
【００２２】
付加波形作成手段３は、補聴処理手段２からの出力信号を入力して、付加信号を作成する。付加信号の作成方法については、後述する。また、調節手段４は、補聴処理手段２からの出力信号を入力して、付加波形作成手段３において行われる付加信号の作成時に必要な各種の制御パラメータを決定し、付加波形作成手段３にその制御パラメータを出力する。制御パラメータの入力については、現行の多くのディジタル補聴器で行われているように、本補聴器をコンピューターに接続して、専用ソフトを用いて調節する方式をとる。
【００２３】
遅延手段５は、付加波形作成手段３での信号処理に必要な時間を考慮し、その時間遅れを調節するため、補聴処理手段２からの出力信号の遅延処理を行う。合成手段６は、付加波形作成手段３からの出力信号と、遅延手段５からの出力信号とを合成する。増幅手段７は、装着者の難聴度に対応するため、合成手段６からの出力信号の振幅を、ボリュームの設定に応じて調節する。イヤホン８は、増幅手段７からの出力信号を音響信号に変換する。なお、ハードウェア構成については、各手段２〜７をＡ／D変換器、D／Ａ変換器および通信機能を内蔵したワンチップマイクロコンピュータで構成する。
【００２４】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る補聴器における付加波形作成手段３のブロック図である。補聴処理手段２からの出力信号について、フーリエ変換部３１においてフーリエ変換を行い、得られた各周波数成分を、成分調節部３２により、それぞれ適度に低い周波数に変換する。その変換の際、調節手段４より制御パラメータを入力する。成分調節部３２において変換された各周波数成分は、逆フーリエ変換部３３により逆フーリエ変換され、付加波形作成手段２の出力信号となる。
【００２５】
成分調節部３２における処理内容を以下に述べる。成分調節部３２へ入力される各周波数成分について、各成分の周波数にｐを乗じた数を新たな周波数とするように変換する。すなわち、周波数がＡＨｚである成分を（Ａ×ｐ）Ｈｚの成分に変換する。例えば、ｐの値を０．９とする場合、入力信号の１０００Ｈｚ、９５０Ｈｚ、９００Ｈｚの音声成分は、それぞれ、９００Ｈｚ、８５５Ｈｚ、８１０Ｈｚの音声成分に変換される。
【００２６】
また、入力信号の各周波数成分について、各成分の周波数からｈＨｚを減じた数を新たな周波数とするように変換してもよい。すなわち、周波数がＡＨｚである成分を（Ａ−ｈ）Ｈｚの成分に変換する。例えば、ｈの値を５０とする場合、入力信号の１０００Ｈｚ、９５０Ｈｚ、９００Ｈｚの音声成分は、それぞれ、９５０Ｈｚ、９００Ｈｚ、８５０Ｈｚの音声成分に変換される。
【００２７】
なお、調節手段４から入力されるｐおよびｈの値を上記のように固定値にせず、入力信号の周波数に基づいて可変にしてもよい。例えば、比較的高い周波数成分に対しては、ｐおよびｈの値を大きくし、比較的低い周波数成分に対しては、ｐおよびｈの値を小さくするようにしてもよい。また、全体をいくつかの周波数バンドに分割し、各周波数バンドにおいて、ｐを乗じる方法、および、ｈを減じる方法を選択するようにしてもよい。
【００２８】
また、入力信号の各周波数成分について、その成分の周辺の周波数成分の重み付けの和を新たな周波数とするように変換してもよい。例えば、入力信号の周波数が（Ａ−２ｋ）Ｈｚ、（Ａ−ｋ）Ｈｚ、ＡＨｚ、（Ａ＋ｋ）Ｈｚ、（Ａ＋２ｋ）Ｈｚである成分の各振幅に、それぞれ重みｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４、ｗ５を乗じたものの総和を、ＡＨｚの周波数の新たな振幅とするように変換してもよい。例えば、ｗ１〜ｗ３を小さく、ｗ４〜ｗ５を大きく設定すれば、より音色として望ましい、適度に周波数の低下した出力信号を生成することができる。上記の方法以外にも各周波数成分の周波数を適度に下げる方法は様々なものが考えられ、どの方法を使用してもよい。
【００２９】
なお、難聴の程度によって、付加信号の振幅の調整を行う。すなわち、高度の難聴の場合は、付加信号の振幅を元信号の振幅の１〜２倍に設定するのが好ましい。軽度の難聴の場合は、１倍以下の値が好ましい。
【００３０】
このように、本発明の第１の実施形態に係る補聴器によれば、内耳性難聴者の劣化した外有毛細胞の機能による音を付加信号により補うことができるので、内耳性難聴者が、環境音をより本来の音に近い音として聞くことができる。
【００３１】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る補聴器の付加波形作成手段のフローチャートである。最初に、サンプリングをカウントするためのカウンターをリセットする（Ｓ１）。次に、処理の周期を設定するための設定数、および、変換周波数を調節するための調節数の入力を行う（Ｓ２）。次に、カウントをスタートさせる（Ｓ３）。次に、サンプリングデータの入力、および、メモリーへの記憶を行う（Ｓ４）。次に、各カウントごとに、（カウンター値−［カウンター値／調節数］）のデータを出力する（Ｓ５）。ここで、［  ］は、カッコ内の数を超えない最大の整数を表す。カウンター値が設定数未満であれば（Ｓ６でＮｏ）、サンプリングデータの入力、および、メモリーへの記憶処理（Ｓ４）と、（カウンター値−［カウンター値／調節数］）のデータを出力する処理（Ｓ５）とを継続する。一方、カウンター値が設定数以上であれば（Ｓ６でＹｅｓ）、その周期での処理は終了し、再び最初の処理に戻り、次の周期の処理を行う。
【００３２】
以下に、具体例を述べる。サンプリング期間を５ｍｓ、設定数Ｓ＝５０、および、調節数ｎ＝１０とする。カウンター値をｔとする。ｔ＝１のとき、１−［１／１０］＝１であるので、１番目のデータを出力する。ｔ＝２のとき、２−［２／１０］＝２であるので、２番目のデータを出力する。（ｔ＝３〜８省略）ｔ＝９のとき、９−［９／１０］＝９であるので、９番目のデータを出力する。ｔ＝１０のとき、１０−［１０／１０］＝９であるので、９番目のデータを出力する。ｔ＝１１のとき、１１−［１１／１０］＝１０であるので、１０番目のデータを出力する。ｔ＝１２のとき、１２−［１２／１０］＝１１であるので、１１番目のデータを出力する。（ｔ＝１３〜１８省略）ｔ＝１９のとき、１９−［１９／１０］＝１８であるので、１８番目のデータを出力する。ｔ＝２０のとき、２０−［２０／１０］＝１８であるので、１８番目のデータを出力する。ｔ＝２１のとき、２１−［２１／１０］＝１９であるので、１９番目のデータを出力する。（ｔ＝２２〜４９省略）ｔ＝５０のとき、５０−［５０／１０］＝４５であるので、４５番目のデータを出力する。
【００３３】
すなわち、サンプリングデータ１０個ごとに１つ前のサンプリングデータを重複させ、以降のサンプリングデータを後にずらして出力する。したがって、全体としてサンプリングデータが１０／９倍に引き伸ばされるので、周波数は９／１０倍になり、元の周波数よりも１０％低い周波数の音に変換される。
【００３４】
なお、最後のｔ＝４６〜５０の５個のサンプリングデータは、使用しない。そうすることで、本処理により時間が延びてしまうことを防止する。サンプリング期間が５ｍｓ程度であれば、周期中の最後の数個のサンプリングデータが捨てられても問題はない。上記の例であれば、捨てられる時間は５ｍｓ×５データ＝２５ｍｓとなる。通常の会話において、時間が短い子音でも数十ｍｓの期間はあるので、周期中の最終の音が脱落することはない。
【００３５】
次に、調節数ｎ＝７．５の場合を考える。ｔ＝１のとき、１−［１／７．５］＝１であるので、１番目のデータを出力する。ｔ＝２のとき、２−［２／７．５］＝２であるので、２番目のデータを出力する。（ｔ＝３〜６省略）ｔ＝７のとき、７−［７／７．５］＝７であるので、７番目のデータを出力する。ｔ＝８のとき、８−［８／７．５］＝７であるので、７番目のデータを出力する。ｔ＝９のとき、９−［９／７．５］＝８であるので、８番目のデータを出力する。（ｔ＝１０〜１３省略）ｔ＝１４のとき、１４−［１４／７．５］＝１３であるので、１３番目のデータを出力する。ｔ＝１５のとき、１５−［１５／７．５］＝１３であるので、１３番目のデータを出力する。ｔ＝１６のとき、１６−［１６／７．５］＝１４であるので、１４番目のデータを出力する。（ｔ＝１７〜４９省略）ｔ＝５０のとき、５０−［５０／７．５］＝４４であるので、４４番目のデータを出力する。
【００３６】
すなわち、サンプリングデータの７個および8個ごとに、交互に１つ前のサンプリングデータを重複させ、以降のサンプリングデータを後にずらして出力する。したがって、全体としてサンプリングデータが７．５／６．５倍に引き伸ばされるので、周波数は６．５／７．５倍になり、１３．３％低音に変換される。なお、最後のｔ＝４５〜５０の４個のデータは、使用しない。
【００３７】
このように、調節数ｎを変更することで、周波数は（ｎ−１）／ｎ倍に変換されるので、周波数を自由に調節できる。内耳性難聴者の劣化した外有毛細胞の機能による音を生成するためには、調節数ｎは５〜２０程度が望ましい。なお、上記の処理を行うと、音声信号に歪みが生じるが、実際に補聴器検査用の標準音声データを用いて、上記の方法を実装して補聴器を試作したところ、歪みは問題のない程度であることを確認した。なお、難聴の程度によって、付加信号の振幅の調整を行う方法については、第１の実施形態に係る補聴器の場合と同様である。
【００３８】
このように、本発明の第２の実施形態に係る補聴器によれば、内耳性難聴者の劣化した外有毛細胞の機能による音を付加信号により補うことができるので、内耳性難聴者が、環境音をより本来の音に近い音として聞くことができる。
【００３９】
本発明は、以上述べた実施形態に限定されることはなく、他にも種々の実施形態を採用することができる。例えば、上記実施形態で示したブロック図、フローチャートおよび制御パラメータ以外のものを採用してもよい。また、補聴処理手段２、遅延手段５または増幅手段７を搭載しないシステム構成であってもよい。本発明は、補聴器だけではなく、難聴者用の音声信号処理装置等にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、難聴者用の補聴器や音声信号処理装置等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る補聴器のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る補聴器の付加波形作成手段のブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る補聴器の付加波形作成手段のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１  マイクロホン
２  補聴処理手段
３  付加波形作成手段
４  調節手段
５  遅延手段
６  合成手段
７  増幅手段
８  イヤホン
１０  補聴器
３１  フーリエ変換部
３２  成分調節部
３３  逆フーリエ変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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