CN1262023A - 用于电信装置的集成助听器 - Google Patents

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D·吉尔摩
J·D·法西奥
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Abstract

将助听器和无线电话之类的装置集成在一起构成一种系统,有效地避免了射频(RF)干扰。在一个实施方案里,处理器对电信号进行变换以补偿听力损失。可以通过处理器存储器,例如智能卡,访问用于信号变换的函数。数模转换器(DAC)将变换过的信号变成模拟信号,然后传递给放大器和喇叭。在其它的实施方案里,用模拟放大器来变换电信号。

Description

用于电信装置的集成助听器
发明领域
本发明涉及电信和电话装置，更具体地说涉及助听器佩带者使用电信装置。
发明背景
数以百万计的美国人承受着听力损失带来的痛苦。多数情况下，听力损失有四种类型。对于倾斜听力损失(slop loss)，患者听不到高音，但仍然能够听到低音。对于逆倾斜听力损失(reverse slopeloss)，患者听不到低音，但仍然能够听到高音。有些患者听不到正常音频范围内的所有声音，这种类型不太常见。最后一种类型的患者听不到一小部分音频范围的声音。
蒙受听力损失的患者通常都佩带一副助听器。助听器是一种电声装置，它通过放大声音来补偿听力损失。它们包括带在耳朵后的助听器、耳朵内的助听器和外耳道里的助听器。助听器一般都有麦克风、放大器和喇叭，但它们的结构正在变得越来越复杂。许多助听器都有自动增益控制和数字信号处理功能；常常可以根据处方对它们进行编程，以矫正具体类型的频率损失。助听器使用模拟电路或者数字电路。目前使用的多数助听器都是模拟助听器。
可编程助听器里有由外部数字信号源控制的放大器和滤波器。一般而言，这种助听器包括一个存储器模块和用来访问存储器并控制频率响应的一个微处理器。
增益是放大器的一个指标。助听器的音频增益指的是在某一个频率上，输出信号和输入信号的分贝差。频率响应指的是在正常音量控制范围内助听器增益随频率的变化。根据输入信号的变化自动地改变增益或者频率响应的电路叫做自动信号处理(ASP)电路。在助听器里，多数类型的ASP只改变增益。
虽然在交谈和其它的面对面场所中助听器有其特殊的作用，但在使用象无线电电话这种电子装置的场合下，它们却显得力不从心。反馈、失真和射频(RF)干扰常常影响助听器的正常工作。有些助听器佩带者报告说只要走过正在工作的一个无线装置就会出现干扰。由于无线通信装置的应用越来越广泛，这一问题正在变得越来越严重。
因此需要一种发明，它能让助听器佩带者使用电子装置和电信装置，如无线电话，在补偿他们频率损失的同时，不会出现干扰。
发明简述
本发明包括一种装置和一种方法，它们允许将助听器集成为一个声音生成装置。声音生成装置可与包括象蜂窝电话这样的无线通信装置的发明兼容。在这种情况下，可以将助听器跟耳机，例如头戴式耳机或者手机，集成在一起。可以对可编程助听器编程，以补偿佩带者的听力损失。跟传统的助听器相比，这种助听器能够避免射频干扰。
将共同未决的专利申请第08/639651号在这里引作参考，它描述了一种方法，用来降低助听器和无线通信装置之间的干扰。08/639651号申请使用了一种铁氧体材料排成一种灵活的阵列，以产生一种射频阴影，从而有效地避免干扰。本申请采用了该申请的方法，同时又提出了降低干扰的新途径。
附图简述
图1是本发明中一个无线通信系统手机的示意图；
图2A和2B是图1系统的电子部件的两种结构示意图；
图3A和3B说明的是装有可拆卸标准耳机的无线手机；和装有包括助听器的可拆卸耳机的手机；
图4是图3B所示系统的电子部件框图；
图5是利用了本发明的计算机系统的原理图；
图6是用于本发明的系统中头带式耳机的原理图；
图7是实施本发明的软件的流程图。
最佳实施方案详述
图1是利用了本发明的集成无线电话/助听器系统100的示意图。如图1所示，手机102跟用户的嘴和耳朵刚好对准。无线手机102还有一付天线104、一个集成助听器装置106和一个智能卡卡口108。
图2A和2B是图1所示系统中电子部件两种结构的示意图；图2A说明的是一个数字无线系统。在图2A所示的系统里，手机天线104收到无线信号，并把它传递给集成助听器装置106。接收机206收到天线104截获的无线信号并产生一个数字音频信号。然后将该音频信号传递给处理器210。
将用户的处方编进处理器210。处理器210利用一个传输函数来变换信号，在用户损失听力的频率范围内获得更大的增益。然后将数字信号传递给数模转换器(DAC)212，转换成模拟信号。然后将这些信号传递给放大器214，将它放大并传递给喇叭216。声音从喇叭216进入用户的耳朵。在另一个方向上，麦克风218接收到声音，并将它们交给模数转换器(ADC)208。ADC 208将该信号转换成数字信号。然后将该信号交给发射极220，由它通过天线104将信号发射出去。
图2B说明的是包括一个模拟无线通信装置的另一个实施方案。在图2B所示的系统里，手机天线104收到无线信号并传递给集成助听器装置106。接收机收到天线104截获的模拟信号并将该信号解调，产生一个音频信号。接着将该音频信号传递给模数转换器(ADC)208。再将ADC 208输出的数字信号传递给处理器210。
将用户的处方编进处理器210。处理器210利用一个传输函数来变换信号，在用户损失听力的频率范围内获得更大的增益。然后将数字信号传递给数模转换器(DAC)212，转换成模拟信号。接着将这些信号传递给放大器214，将它放大并传递给喇叭216。声音从喇叭216进入用户的耳朵。在另一个方向上，麦克风218接收到声音，并将它们交给发射极220，由它通过天线104将信号发射出去。
或者可以将多个处方编进处理器210。这多个处方允许两只耳朵都有听力损失的一个用户选择处方，从而两只耳朵都能用来听电话。处理器210还可以编进不同的处方以便给不同的用户使用。用户可以用各种方式来切换处方。例如，可以给每一个用户一个编码，输入这个编码就打开他自己的处方。可以由专用分组交换机来装入处方，在专用分组交换机里，中央处理器储存了处方编码，例如允许雇员输入编码，从而使公司的任意一部电话都能按处方调整信号。在其它的实施方案里，用户可以用手机上的开关从编入的处方中选择他们自己的处方。
另外，处理器最好是可编程的，这样如果用户的处方发生了变化，就可以将它们重新输入处理器，或者用来适应系统事先不了解的用户，例如客人或者公用电话用户。例如，一个用户不再在这里工作，由另一个用户接替他，此时再次对处理器进行编程。
在一个最佳实施方案里，可以将用户处方编进“智能卡”，它是一种存储卡，例如PCMC(个人计算机存储卡)或者SIM(用户识别模块)卡。在这一实施方案里，无线电话配有一个存储卡卡口(有时叫做“插座”或者“插槽”)。
这种卡是跟主板或者系统扩展总线相连的一种存储器模块。通常将这种卡插入通过适配器跟系统相连的68针接口。该适配器在BIOS(基本输入输出系统)软件的控制下为这种卡分配资源。智能卡用于增强存储能力，它包括一次性可编程(OTP)存储器、RAM(随机存取存储器)、FLASH(快闪)存储器和电可擦除存储器(EEPROM)。
在一个最佳实施方案里，无线电话手机包括一个处理器，它的总线跟插入的智能卡相连。典型的智能卡跟信用卡的大小差不多，但略微厚一些。将处方编进智能卡以后，携带起来非常方便，用户可以将它们插入任何兼容的无线电话或其它装置里。存储卡还可以用于其它电子装置，例如个人计算机、膝上型计算机和计算机游戏。实际上所有的消费装置都可以安装处理器、总线和允许存储卡跟处理器相连的存储卡卡口。另外，如果有主板，存储卡还可以跟主板相连。
在图2A和2B中，智能卡卡口108和处理器210相互重叠，以此表明该卡口跟处理器是相互连接的。智能卡方式的一个特别好处是用户可以在不同的环境里采用传输函数不同的智能卡。例如，汽车里的蜂窝电话、嘈杂的酒吧里的无线电话或者安静环境里的无线电话的要求可能大不相同。再者，这一技术标准化以后，用户可以携带他们的个人智能卡，在各种公共场所使用它们，例如公用电话、飞机上的乘客音响系统和紧急救援系统。
在另一个实施方案里，可以将一个用户处方编进SIMM(单列直插式存储器)并跟主板相连。在这种情况下，可以让许多听力损失各不相同的用户使用该集成助听器装置，他们每个人都携带他自己的SIMM以适应各种兼容装置。用户可以利用编码或开关来选择处方。
另外，还可以采用数字处理，从而不再需要ADC、处理器和DAC。本发明包括协助有听力障碍的人的模拟系统，其中放大器的频率响应适合于用户的具体听力状况，利用它变换模拟信号。
图3A和3B说明的是本发明的另一种系统。图3说明的是一种系统，其中的无线电话系统有一个可拆装耳机，这样就可以用听力受损用户的手机耳机来替换标准耳机。可以让该耳机适合于某种听力损失，或者是可编程的。图3A和3B说明的是装有可拆装耳机的无线电话/助听器系统。无线手机302包括一付天线304、一个耳机340或344和一个音频电缆插座342。图3A说明的是装有可拆卸耳机340的手机。耳机340是给无听力损失的人使用的。
图3B说明的是图3B中的手机，其中的耳机340换成了包括有助听装置的可拆卸耳机344。如图3B所示，耳机344包括一个助听器320、一根音频电缆332和一个用来屏蔽背景噪声的耳朵护罩336。将音频电缆332插入音频电缆插座342，如图3B所示。耳朵护罩336最好包括衰减材料，例如铁氧体、导电材料和/或金属复合材料。可以将衰减材料掺入一种柔软的媒质里，例如硅橡胶。
图4说明的是图3所示系统的电子部件。在图4里，无线电话手机302包括天线304、接收机306、放大器312、喇叭314、麦克风316和发射极318。可拆卸耳机344包括有助听器320。助听器320包括模数转换器(ADC)324、处理器326、数模转换器(DAC)328、放大器329和喇叭330。
工作的时候，音频电缆332跟接收机306的输出口334相连。接收机306的模拟信号310通过音频电缆332输入助听器320的ADC324。手机302的放大器312和喇叭314被绕过。图中画出的是用一根外接音频电缆332插入插座342来进行连接的(如图3所示)，但这种连接可以在内部进行，例如利用插销。也可以用红外连接。此时不再需要电缆332和插座342。在优选实施方案中，在信号源的放大器对信号进行整形之前就截获它。这通常会简化信号处理过程。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见，可以在信号路径的其它地方截取信号。
在电话302和助听器320之间有一层336衰减材料。在这一优选实施方案中，衰减材料放在天线304和助听器320之间，从而在天线和助听器之间产生一个射频阴影。
处理器326将信号进行变换，以补偿用户的听力损失。例如，如果用户患的是倾斜听力损失(也就是能听到低音，随着频率的增高听力逐渐下降)，处理器就提高高音电平。相反，如果用户患的是逆倾斜听力损失(也就是能听到高音但听不到低音)，处理器就提高低音电平。
或者用来替换的耳机344包括一个模拟助听器。在这一实施方案里，省略了ADC 324、处理器326和DAC 328，音频电缆332直接跟放大器329相连。放大器329根据要补偿的听力损失情况，用一特定的频率响应来放大接收机306输出的信号。或者在标准耳机里包括手机放大器和喇叭，这样拆去标准耳机时，手机放大器和喇叭也被拆掉。
在另一个实施方案里，可以将处理过的输出信号传递给耳蜗植入片(cochlear implant)，而不是传递给普通的助听器。耳蜗植入片是用外科手术植入耳蜗的电极，用来直接给耳蜗的感觉细胞施加电刺激，从而刺激听觉神经。电极线的另一头常常是接在埋入乳突骨的接收机上；电极线通常是从耳后的皮肤接出来。典型耳蜗植入片的电极线跟一个信号或者语音处理盒相连；戴在耳后的麦克风接收声音，并把它传送给处理盒。处理盒对声音进行选择、放大、数字化、滤波和/或编码，并将声音信号发送给耳后的发射机线圈。然后将编码发送送给植入的接收机，接收机将编码变成电脉冲，再送往电极。
在本发明的一个实施方案里，信号处理是在以上实施方案的处理器里进行的，例如手机、无线通信装置、计算机或头戴式耳机里的处理器。可以将处理过的信号直接发送给植入的接收机，或者通过例如总线或插座直接传送给耳蜗植入片的电极线。
在本说明书里，无线装置包括模拟蜂窝式、数字蜂窝式、个人计算机系统(PCS)和无绳电话，以及其它的无线应用，例如电视、收音机、高保真音响系统、家庭娱乐系统、影院座位、听觉环路系统(auditory loop systems)等等的头戴式耳机。本发明还跟非无线电话手机和非无线扬声器系统相兼容。如上所述，合适的时候可以省略接收机。
图5是按照本发明设置的一个计算机系统。计算机系统500包括处理器502、键盘504、监视器506、内置式调制解调器508、CD ROM驱动器510、软盘驱动器512、内置式硬盘存储器514、放大器516和喇叭518。处理器502(根据对应于用户听力损失的传输函数)将来自包括调制解调器、CD ROM或磁盘上的数字信号进行处理。首先将信号送给DAC然后送给喇叭518。如上所述，只要合适，就可以将智能卡插入智能卡卡口522。或者(或者另外)，可以将变换过的信号通过连接到系统500的音频插座528的电缆526传递给耳机524。如果同时使用耳机和喇叭，该系统就可以给听力受损和听力正常的人同时使用。虽然是用一个个人计算机系统来表示计算机系统500的，但是本领域的技术人员应当明白，本发明还可以使用其它的计算机系统，包括膝上型或掌上型装置，或者计算机网络。在计算机网络里，可以在用户终端以外进行信号处理。
在另外的实施方案里，可以将助听器部件集成在头戴式耳机、手机或者喇叭里。在图6所示的实施方案里，头戴式无线耳机602包括跟用户耳朵相配的耳套603、天线604、接收机606、ADC 608、处理器610、DAC 612、放大器614和喇叭616。可以将头戴式耳机602设计成跟电子装置一起使用，包括电视机、计算机系统或者包括家用娱乐系统、收音机、磁带机和激光唱片的音响系统。在这一优选实施方案里，是用电池618来供电的。可选的智能卡卡口620允许插入智能卡。
在另一个实施方案里，使用的不是“无线”装置，而是将耳机或者头戴式耳机的电缆插入装置的插座里。在这种情况下，用于连接的可能是一根音频电缆和用于为耳机或头戴式耳机供电的一根交流电源线。如上所述，耳机可以是专为某一处方而制作的；每一只耳朵都可以使用按照各自的处方编程的耳机；可以为每一个耳机编入多个处方，让多个用户使用；或者采用经过了变换的信号和未经变换的信号，让听力受损和听力未受损的用户同时使用。
在助听器部件是安装在头戴式耳机或手机或其它喇叭部件里的实施方案里，可以适当地设计头戴式耳机或者手机来明显地减少干扰。由于集成助听器不受典型助听器的体积限制，助听器线和手机线可以采用双绞线，从而减少干扰。另外，可以更多地使用滤波和屏蔽材料，还可以将敏感电路放置在手机或装置的低电磁噪声区。
本发明可以用软件来实现。本发明包括用传输函数来处理信号，而且，如同众所周知，可以由软件采用输入输出差分方程来实现线性传输函数。给出某一幅度值的输入，时刻i的输出就是时刻i的输入和前面几个输入的加权和。其中的系数取决于传输函数。
在图7里给出了用软件实现方法700的流程图。在步骤702里输入一个数据流。数据流包括一系列时刻的信号幅度。在步骤704里，软件将该数据流进行变换。该变换可以是，例如，反映用户助听器处方特性的传输函数。或者这种变换可以是以非线性、时变变换或者是一种自适应滤波器。在步骤706里，变换过的数据流在时刻i被作为前面几个输入的加权和输出。
虽然前面的讨论中只涉及线性传输函数，本发明还适用于非线性系统。例如，可以采用自适应“抗噪声”技术来改善性能。或者采用数字处理技术。本发明涉及到了模拟装置，其中在某一频率范围内对模拟信号进行放大。在无线应用中，接收机常常是必须的，因为必须对进来的信号进行解调。而在其它系统中，接收机不是必须的，可以将信号直接提供给ADC或者放大器。本发明还可以用于ISDN(综合业务数字网)或者GSM(全球移动通信系统)通信装置。本领域的技术人员应当明白，本发明可以进行各种修改，本发明的范围只由以下权利要求来限定。

Claims (22)

1.一种系统，用于补偿听力损失，包括：
一种电子装置，用来根据电信号产生声音；和
一种助听器装置，用来补偿听力损失，包括一个助听器放大器，该助听器装置截取电信号，根据听力的损失情况将这一电信号进行变换，并用变换过的电信号产生声音。
2.一种无线通信系统，包括：
包括以下装置的一个无线电话：
一个接收机；
一个发射机；
一个麦克风；
一个电话喇叭；和
包括一个助听器放大器的一个助听器装置。
3.如权利要求1或2的系统，还包括：
一个处理器，该处理器接收所述电信号并根据听力损失情况对该电信号进行变换。
4.如权利要求1、2或3的系统，其中对电信号进行变换是为了补偿倾斜听力损失。
5.如权利要求1、2或3的系统，其中对电信号进行变换是为了补偿逆倾斜听力损失。
6.如权利要求1、2或3的系统，其中对电信号进行变换是为了补偿某一个人的特定听力损失。
7.如权利要求1或2的系统，其中的电子装置和助听器安装在同一个外壳内。
8.如权利要求3的系统，还包括：
便携式存储器装置，可以跟所述处理器连接，用于储存一个函数，根据这一函数对所述电信号进行变换。
9.如权利要求1或2的系统，其中的助听器根据所述传输函数变换所述信号。
10.如权利要求1、2或3的系统，其中的助听器根据一个非线性函数来变换所述信号。
11.如权利要求4的系统，其中的便携式存储器装置是一个用户识别模块(SIM)卡。
12.如权利要求1、2或3的系统，其中的电信号首先被传递给一个模数转换器，然后传递给处理器，接着传递给数模转换器。
13.如权利要求1或2的系统，其中的音频电缆将助听器装置和电子装置相连以产生声音。
14.如权利要求1或2的系统，其中的助听器装置用交流电供电。
15.如权利要求1或2的系统，其中的助听器装置用电池供电。
16.如权利要求1的系统，其中的电子装置是一个计算机系统。
17.一种方法，用来补偿听力损失，包括：
将一个电信号传递给一个电子装置，该电子装置根据输入的电信号产生声音；
助听器装置截获所述电信号；
助听器装置根据听力损失情况对所述电信号进行变换；和
根据变换过的电信号，从所述助听器装置输出声音。
18.如权利要求17的方法，其中的变换步骤还包括用处理器进行变换。
19.如权利要求17或18的方法，其中的电子装置是一部无线电话。
20.如权利要求17或18的方法，其中的电子装置是一台计算机。
21.如权利要求17、18、19或20的方法，还包括以下步骤：
所述处理器访问一个便携式存储器装置，该存储器装置可以跟所述处理器相连，用于储存一个函数，电信号就是根据这一函数进行变换的。
22.如权利要求17或20的方法，其中的变换是用软件来实现的。
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