JP4860748B2 - 補聴器のフィッティング方法，補聴器のフィッティング・システム，および補聴器 - Google Patents

Description

この発明は補聴器の分野に関する。より詳細には，この発明は，補聴器のフィッティング方法（a method of the fitting of a hearing aid），補聴器のフィッティング・システム，および補聴器に関する。

米国特許第４５４８０８２号は，補聴器，およびトータル・システムにおいて上記補聴器に複数セットの信号を供給するホスト・コンピュータを提供している。ホスト・コンピュータは，保存された音のスピーカによる放出（the emission）を制御する。ホスト・コンピュータは，聴力閾値，最も快適な音量レベル，不快な音量レベルおよび補聴器の動作特性（たとえば，会話音声の可聴範囲へのマッピング）を表示する。オペレータは，利得の調整値を入力することができ，ホスト・コンピュータは，上記調整値によってプログラムされたときに，上記補聴器が定常可聴範囲上に会話音声スペクトルをどのように再配置するのかを演算する。情報ディスプレイは，再配置された会話音声スペクトル（補聴器応答曲線）を持つ可聴範囲を表示する。また，オペレータの参考のために，調整前および調整後の各種の限界値および利得値も出力される。

ドイツ国特許第１００６４２１０号は補聴器の検査システムを提供しており，このシステムにおいて，フィッティング・コンピュータは個々の周波数帯域における音の入力レベルおよび出力レベルを読取って表示することができる。

現在のところ，対話形式のやりとり（session）において補聴器をフィッティングするのが標準的な慣例となっている。補聴器ユーザが補聴器を装着し，他方フィッティング担当者は離れたところで補聴器をプログラムしてユーザに向けて音を再生して，補聴器動作の即時聴覚印象（immediate acoustic impression）をユーザに与える。ユーザは，ユーザ自身が知覚した感覚および認識した問題点についてフィッティング担当者にコメントし，その後フィッティング担当者は設定適合および微調整を提案し，その提案内容を補聴器にプログラムし，適合された設定をユーザが試せるように音のサンプルを再度再生する。

従来の補聴器は，標準化された音記録の再生を利用することによって（using playbacks of standardized recordings of sound），ユーザの聴力損失に対してフィッティングされている。これらの記録（these recordings）では，たとえば，路上の騒音，パーティ・ノイズ，会話など典型的な音環境が反映されている。このような音記録を利用しつつ，ユーザは異なる設定を試し，フィッティング担当者にコメントし，その後フィッティング担当者は，補聴器が入力音を修正することになるようにパラメータを適応して，各種の状況においてユーザの聴力損失に対して可能な限りの最適な補償を提供する。

高性能な補聴器は複数のプログラムまたはスキーム（schemes）を含むことがあり，ユーザは，その中から現在の音環境または聴音状況に応じてプログラムまたはスキームを選択することができる。これらのプログラムはフィッティング担当者がプログラムして調整することができるパラメータ・セット（a set of parameters）によって規定される。個別のスキームに応じてプログラム可能なパラメータは，特定周波数帯域における増幅，異なる入力トランスデューサからの信号の重付けであり，これにより程度が異なる指向性，フィードバック抑制，適応ノイズ除去などが提供される。

大きな音の信号と静かな音の信号の事前記録サンプルの長期統計的分布（the long-term statistical distributions of the pre-recorded samples of loud and soft signals）は既知であるので，その分布を表わす定常曲線（static curves）は通常はあらかじめプログラムされていて，フィッティング・セッション時にフィッティング担当者に対して即座に提示される。この提示は，入力信号そのものの統計的分布を単に表すものであってもよく，または入力信号および補聴器の現状設定に基づいて補聴器によって生成されることになる出力信号の統計的分布を表すものであってもよい。統計的分布の提示によって，補聴器が行うべき処理内容の判定およびさらなる適応が必要になったときの指針のために，フィッティング担当者は信号を評価および検討することができる。

しかしながら，補聴器ユーザは，ユーザ自身が直面している環境から記録した実際の音，たとえば，ユーザの職場やユーザが関与する他の場所から実際に録音した音を対象にして，フィッティングが行われることを望んでいる。このような記録（recordings）は，一般には「生活音」と呼ばれている。実環境（actual environment）からの音を利用して補聴器をユーザに対してフィッティングすることによって，標準化音（standardized sounds）を用いたフィッティングに比べて，ユーザにとっての重要な特定環境に沿うようにして，補聴器の動作をより適切にフィッティングすることができる。

しかしながら，標準化されていない生活音の使用は，補聴器のフィッティング時において，フィッティング担当者に新たな問題をもたらす。

この問題の一つは，「生活音」の統計的分布は，あらかじめプログラムされている統計的分布のいずれとも一致しないことが多く，そのためにあらかじめプログラムされた統計的分布を利用できないことである。また，異なる分布を有する生活音の数は無数にあるため，任意の特定タイプの信号の分布がどのようなものであって，また，フィッティング時に，その分布がディスプレイ上にどのように表示されるのかについて，フィッティング担当者が経験則を得ることはほとんど不可能であることがある。

また，他の問題は，最近の補聴器が，自動機能（automated functions），すなわち，適応指向性，適応フィードバック抑制，適応ノイズ除去，音声強調可変信号利得または圧縮など，補聴器自体によって実行される（activated）機能を持っていることから生じる。標準化された音以外の音を用いると，自動適応機能が最終出力にどのような影響を与えるのかがフィッティング担当者にとって不明瞭になってしまう。すなわち，フィッティング担当者にとって，入力信号に対して補聴器が行う処理の透明性（transparency）が失われることになる。

自動適応機能の透明性に関するさらなる問題は，特に，ノイズ除去システムまたは音声強調システムにおいて，スペクトル分布の過渡的または短期的な変動が，上記システムの動作のやり方（in the way those system operate）を変化させる場合があるということである。特に，スペクトル分布の変化は，音同士の間のマスキング関係，すなわち，特定の周波数において大きな音レベルを持つ音は，その特定周波数に近く，それよりも低い音レベルを持つ周波数の音を聞こえなくするという事実を，変質させる可能性がある。

この発明は，上記透明性，特に，生活音を用いて補聴器をフィッティングする場合の透明性に関わる上述の問題を克服することを目的とする。

この発明の第１の態様によると，上述の目的は，請求項１に記載の方法によって達成される。

統計分析を行い，その結果をフィッティング担当者にグラフ表現として提示することによって，フィッティング担当者は，実際の音信号（the actual sound signals）を評価および検討することができ，それと同時に，補聴器がその自動機構によって行う内容を判定できるという，より良い立場（a better position）に立つことができる。したがって，ユーザがユーザ自身の日常生活の中で遭遇する実際の音環境に対して，より適切に補聴器をフィッティングすることができるようになる。統計分析をリスタート（restarting）することによって，古い設定によって得られた信号出力を表す古いデータが統計分析を誤らせてしまうことが防止され，フィッティング担当者に提示される情報がマスクされてしまう可能性が排除される。

この発明の第２の態様によると，上述の目的は，請求項１２に記載のシステムによって達成される。

この発明の第３の態様によると，上述の目的は，請求項１５に記載の補聴器によって達成される。

第１の好適な実施形態では，上記統計分析の結果は，上記少なくとも一つの周波数帯域の振幅の上限および下限（an upper and lower magnitude limit）として表示される。このような表示は，従来の補聴器に関する表示中に，追加情報として上述の結果を提示できるので，フィッティング担当者にとって便利である。

好ましい実施形態では，上記統計分析は，上記修正信号（modified signal）に基づいて連続的に行われ，これに応じて上記結果表示が連続的に更新される。この構成によって，フィッティング担当者は，フィッティング時に使用される特定の音環境に関する長期的統計を表す，ほぼ定常的な状態に向かう統計分析の経時的な展開を追跡（follow）できるようになる。

さらに他の好ましい実施形態では，上記統計分析は，パーセンタイル推定器（a percentile estimator）に基づくものであり，上述の振幅の上限および下限は，それぞれ，上位パーセンタイル値および下位パーセンタイル値（respective upper and lower percentiles）に基づくものとされる。パーセンタイル推定器は比較的容易に実装され，フィッティング・ソフトウェアまたは補聴器に容易に組込むことができ，さらにフィッティング担当者にとって有用な結果を生み出す。一部の既存の補聴器はすでに内蔵式のパーセンタイル推定器を備えており，補聴器が，修正，たとえば適切に再プログラムされることを前提にして，このパーセンタイル推定器を利用して，上記統計分析の結果またはその結果に応じたパラメータを補聴器に送返す（back to）ことができる。

さらに他の実施形態では，上記上位パーセンタイル値は９０％パーセンタイル値（the 90％ percentile）である。経験によると，この値は，フィッティング担当者にとって有用な結果を生み出すことが判明している。同様にして，下位パーセンタイル値の有用な値は１０％パーセンタイル値であることが分かっている。

この発明による方法のさらに他の好ましい実施形態によると，上記統計分析は，複数の周波数帯域について実行され，振幅の上限および下限は，周波数関数としての連続曲線（continuous curves as a function of the frequency）として表示される。高い周波数分解能を用いた分析を実行して連続曲線を表示することで，フィッティング担当者はこれらの曲線の認識を容易に行えるようになる。

他の好ましい実施形態では，上記統計分析は，短期フーリエ変換（a short-term Fourier transform）を利用して行われる。高速フーリエ変換の使用は簡単に実行され，パーセンタイル推定器と比べて異なるやり方でフィッティング担当者に上記統計情報を表示することができる。

さらに他の好ましい実施形態では，上記統計分析は補聴器中で行われる。このことは，補聴器がパーセンタイル推定器を既に内蔵しているタイプである場合には特に有利である。

当然ながらこれに代わる構成として，上記統計分析は，フィッティング時に補聴器に接続されるフィッティング・コンピュータ中で行われる。このような設定は，所望の統計結果を提供する機能が補聴器に組込まれていない場合，たとえば，フィッティング担当者が，内蔵されたパーセンタイル推定器の機能ではなく，高速フーリエ変換を利用することを望む場合に必要になるものである。

また，別の好ましい実施形態では，所望のスキーム（a desired scheme）にしたがう上記信号の修正，および修正信号の振幅に対する統計分析の実行は，いずれも，補聴器のコンピュータ・モデルを利用してフィッティング・コンピュータにおいて行われる。これによって，フィッティング担当者は，補聴器が実際に存在していなくても，補聴器のフィッティングをシミュレートすることができる。

一例として，この発明の好ましい実施形態を図示および説明する。理解されるであろうが，この発明は，他の異なる実施形態を取ることもでき，この発明のいくつかの詳細内容は，各種の明らかな態様においてすべてこの発明から離れることなく変更できるものである。したがって，図面および説明は，本質的に例示的なものと見なされるべきであり，限定するものではない。

はじめに図１を参照して，この発明によるシステムが示されている。このシステムは，ディスプレイ４を備えたコンピュータ１，ケーブル接続３および補聴器２を備えている。ほとんどの場合，二つの補聴器２が同時にフィッティングされるが，説明の便宜上，一つを示すことにする。補聴器２はケーブル３を介してコンピュータ１内の適切なインターフェースに接続され，フィッティング過程において，補聴器２に対する信号の送受信を行えるように構成されている。スクリーンなどのコンピュータ・ディスプレイ４は，フィッティング過程において，補聴器２についてのグラフィカル情報（graphical information）５をフィッティング担当者にもたらす。このグラフィカル情報５は，コンピュータ２上で動作するフィッティング・ソフトウェアによって提供される。図２および図３は，このようなグラフィカル情報５の例である。

フィッティング・セッション時において，補聴器はコンピュータに接続され，フィッティング担当者が上記コンピュータを操作し，対象補聴器ユーザは上記補聴器を装着する。フィッティング担当者は，フィッティング・セッションの各種サブセクションを立上げ，補聴器にプログラム・パラメータを入力し，ユーザに音サンプルを再生して，補聴器の音響動作の即時印象（immediate impression）をユーザにもたらすことができる。この音サンプルは，スピーカを利用して再生されてもよく，または，ケーブル接続３を介して補聴器に電気入力信号を送ることによって補聴器自体によって再生されてもよい。いずれにしても入力信号はプロセッサの入力側に与えられる。

図２は，横座標に周波数ヘルツが，縦座標に補聴器からの出力音ｄＢが示された図を示している。最上部分から説明すると，曲線６は補聴器２のユーザの不快閾値（the discomfort threshold）を示している。補聴器２から出力された音がこの限界を超えると，ユーザは苦痛でさえある不快感を覚えることになる。曲線７は補聴器２のユーザの聴力閾値（the hearing threshold）である。補聴器２から出力された音がこの閾値を下回る場合，ユーザはその音を聞き取ることができない。これらの曲線は定常的であり，フィッティング過程において変化することはない。

最近のデジタル補聴器２における信号処理は，通常，複数のチャネルまたは複数の周波数帯域において実行される。図２の例ではそのような周波数帯として１１個の周波数帯域が示され，それぞれがコラム（棒グラフ）（column）８によって表されている。それぞれのコラム８は，所定の周波数帯域における補聴器２からの瞬間音出力レベル（the momentary sound output level）を表している。これは動的表示（a dynamic representation）であって，コラムの高さはそれぞれ個別の周波数帯域の音出力レベルに応じて連続的に（continually）変化する。これらの変化は非常に速く，かつ，音レベルは大きく変動することがある。入力信号は通常連続音（一連の音）（a sequence of sounds）から構成されるので，複数のピーク標識９は，短期間，すなわち数秒間の最大音レベルを示すことになる。

補聴器２の現在動作についての追加情報を提供するために，コラム８は，視覚的に区別可能な部分８ａ，８ｂに細分されている。図２において，下側の薄い灰色の部分８ａは補聴器２に対する未処理入力信号（the unprocessed input signal）を表している。上側の濃い灰色の部分８ｂは，補聴器２によって入力信号に付加される挿入利得（the insertion gain）を表している。したがって，ぞれそれのコラムにおいて，組合された部分（the combined parts）８ａ，８ｂが出力信号を表す。フィッティング中，フィッティング担当者は，各チャネルのコラム８ｂによって示される挿入利得を修正して，ユーザの実際の聴力損失に補聴器２を適応させる。異なる聴音状況に対して，入力信号の修正について異なるスキームを工夫する（案出する）（devised）ことができる。

コラム８ａによって表される入力信号が標準化信号であるとすると，信号が変動しているという事実に関わりなく，また，補聴器２自体によって突然有効化される可能性がある自動機能に関わりなく，フィッティング担当者は，その信号に対して補聴器２が増幅に加えて行うことについて，かなり適切な考え（a fairly good idea）を持つことができる。

しかしながら，これは，標準化されていない音が使用される場合には当てはまらない。

この発明者は，入力信号の統計分析を行ってその結果を表示することが，自動機能の有効化に関して補聴器２が行うことについて，フィッティング担当者の理解を助けることを発見した。

したがって，統計分析（statistical analysis）は，修正信号の振幅，すなわち出力信号の振幅について行われる。この統計分析は，好ましくは複数の周波数帯域において行われる。周波数帯域の数は，補聴器２のチャネル数と同一である必要はなく，チャネル数よりもはるかに大きな数であってもよい。次に，統計分析の結果は，たとえば，それぞれが上限および下限を表す曲線１０，１１の形式によって，フィッティング担当者に提示される。

図示する実施形態において，統計分析は，たとえば，その開示内容が本願明細書に援用される米国特許第５６８７２４１号に開示されるような，パーセンタイル推定器（a percentile estimator）によって行われる。

一実施形態において，統計分析は補聴器２において行われ，その結果はケーブル３を介してパラメータとしてコンピュータ１に送り返されてディスプレイ装置４に表示される。補聴器からのパラメータの送信には，既知でありまたは当業者が知ることができる，エティモティックリサーチ社（Ｅｔｙｍｏｔｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ．）によって開発されたデジタルスクリュードライバ（ＤＳＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃｒｅｗｄｒｉｖｅｒ）プロトコルなど，補聴器から登録値を読み取れるようにする適切なプロトコルを，利用することができる。また，このような通信は米国特許第４９８９２５１号にも開示されており，この米国特許の開示内容は本願明細書に援用される。

好ましくは，上限曲線１０は統計分析の９０％パーセンタイル値を表し，下限曲線は１０％パーセンタイル値を表す。これらのパーセンタイル値は補聴器２によって連続計算され，その値に対応するパラメータはディスプレイ上の曲線１０および１１を更新するためにコンピュータ１に送り返される。

しかしながら，フィッティング中に補聴器２の設定が修正された場合，たとえば，フィッティング担当者が一の周波数帯域における挿入利得を変更した場合には，統計分析はリセットされて，新規な曲線１０および１１が表示されかつ更新される。このように処理しないと，もはや有効でない古い設定に基づいて集計されたデータが，以降の統計分析に影響を及ぼし，表示される曲線１０および１１を変造する（falsify）ことになるからである。

他の実施形態では，上記統計分析は補聴器２において行われるのではなく，コンピュータ１において行われる。さらに他の実施形態では，コンピュータは，実際の補聴器の存在を必要としなくて済むように，補聴器全体をエミュレートする。

統計分析は，異なる有用な結果をもたらす各種の異なるやり方（in various different ways yielding different useful results）によって行ってもよいことに留意されたい。すなわち，高速フーリエ変換（fast Fourier transform）やウェーブレット（wavelets）に基づく統計分析を利用することができる。また，フィッティング担当者により多くの情報を提供するために，図２および図３で使用されている二次元グラフ表現ではなく，三次元グラフ表現を利用してもよい。

図３は，本質的に一点においてのみ図２と異なっている。視認性を良くするために，２つの曲線１０および１１の間の領域１２が色付けされ，これによって，表示される他の曲線の中でこの２つの曲線１０および１１の識別が容易になる。この点に関して，当然のことではあるが，図２および図３は単なる例に過ぎないこと，また，曲線１０および１１以外の曲線のうちの少なくとも一部は表示する必要がないことを注記しておく。

図４は統計分析結果の三次元表示を表しており，この統計分析は，補聴器２において，または，補聴器２に接続されたフィッティング・コンピュータ１において，フィッティング中に行われる。図２および図３と同様に，図４は，ｘ軸（横座標）が周波数を，ｙ軸（縦座標）が出力レベルを示す。しかしながら，これらの値の他に，ｚ軸（第３の軸）に，統計的割合（the statistical percentage）が示されている。

ここで，この第３の軸を有することによって，図２および図３のような所定のパーセンタイル値に対応する曲線の表示が可能になるのみならず，これらの限界内の実際の分布（the actual distribution within these limits）を表示することもできる。したがって，各周波数帯域に関して，縦座標とｚ軸とによって形成される平面と平行な平面は，統計分析の各ヒストグラムを表す。換言すると，ヒストグラムが横座標と縦座標とによって形成される平面の上方に立ち上がっている領域は，図２および図３に示された曲線と同様の情報を表していると言える。

図５は，各周波数帯域についての経時的な信号レベルを示している。ここでも，周波数帯域は横座標に沿って配置されており，他方，時間が縦座標に沿って経過している。信号レベルは第３の軸に沿って表示される。現在の信号レベルは，常に，横座標と第３の軸とによって形成される平面に表示され，過去の信号（historical signals）は縦座標に沿って図の後方に後退していく。

この表示は，図２または図３のグラフ表現と組合わせて，たとえば，横座標と第３の軸とによって形成される平面に，適切な上限および下限の統計曲線１０および１１を示すこともできる。

さらに，この表示単独であっても，たとえば，音声強調およびノイズ除去に関する自動機能に関して補聴器が行うことについて，フィッティング担当者がより適切に評価できるように，フィッティング担当者に，信号のスペクトル分布の短期的変化の様子を提示することになる。

上述の例では，統計分析が，修正信号，すなわち出力信号について行われる実施形態を説明したが，この統計分析は，たとえば，入力信号に関する情報がフィッティング担当者にとって出力信号に関する統計的情報よりも重要なものであれば，直接に入力信号についても同様に実行することができることは，当業者に理解されよう。

最後に，当業者は，この発明に係る方法，システム，および補聴器についての多くの変更ならびに適応は，請求項の範囲内で実現可能であることを認識しよう。たとえば，ケーブル３は無線通信で代用されてもよい。

補聴器のフィッティング時に使用されるシステムを示す。 フィッティング時に行われる統計分析結果の表示を示す。 フィッティング時に行われる統計分析結果の他の例の表示を示す。 この発明による統計分析の三次元表示を示す。 各周波数帯域における経時的な出力レベルを表す三次元表示を示す。

Claims (15)

1. ユーザ環境の音記録を実行し，
   上記音記録を入力信号として上記補聴器に与え，
   あらかじめ選択される複数のパラメータの設定によって規定されるスキームにしたがって，上記入力信号を修正して修正信号を提供し，
   少なくとも一つの周波数帯域において上記修正信号の振幅について統計分析を実行し，
   上記統計分析結果のグラフ表現を表示し，
   上記複数のパラメータのうちの少なくとも一つの設定が調整された場合に上記統計分析をリセットし，
   上記調整された設定にしたがう上記修正信号の振幅についての上記統計分析をリスタートする，
   補聴器のフィッティング方法。
2. 上記統計分析の結果は，上記少なくとも一つの周波数帯域についての振幅の上限および下限として表示される，請求項１に記載の方法。
3. 上記統計分析は上記修正信号に基づいて連続的に実行され，上記結果表示は連続的に更新される，請求項１に記載の方法。
4. 上記統計分析はパーセンタイル推定器に基づくものであり，かつ，上記振幅上限および振幅下限は，それぞれ上位パーセンタイル値および下位パーセンタイル値に基づくものである，請求項２または３に記載の方法。
5. 上記上位パーセンタイル値は９０％パーセンタイル値である，請求項４に記載の方法。
6. 上記下位パーセンタイル値は１０％パーセンタイル値である，請求項４に記載の方法。
7. 上記統計分析は複数の周波数帯域について実行され，かつ，上記振幅上限および振幅下限は，周波数関数としての連続曲線として表示される，請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 上記統計分析は，フーリエ変換，好ましくは短期フーリエ変換を使用して実行される，請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
9. 上記統計分析は上記補聴器において実行される，請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 上記統計分析は上記補聴器に接続されたフィッティング・コンピュータにおいて実行される，請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
11. 上記スキームにしたがう上記信号の修正，および上記修正信号の振幅または上記入力信号の振幅についての上記統計分析の実行は，いずれも上記補聴器のコンピュータ・モデルを使用するフィッティング・コンピュータにおいて実行される，請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
12. ユーザ環境において記録された連続音を表す入力信号を受信する手段，およびあらかじめ選択される複数のパラメータによって規定されるスキームにしたがって上記入力信号を修正して修正信号を提供する手段を備えた補聴器のフィッティング・システムであって，
    上記複数のパラメータのうちの少なくとも一つを調整する手段，
    フィッティング中にパラメータが調整されたときにリセットされるようにして，少なくとも一つの周波数帯域において上記修正信号の振幅について統計分析を実行する手段，ならびに
    上記統計分析結果のグラフ表現を表示する手段，
    を備えている補聴器フィッティング・システム。
13. 上記統計分析実行手段は上記補聴器中に内蔵されている，請求項１２に記載のシステム。
14. 上記統計分析実行手段は上記補聴器に接続されたフィッティング・コンピュータ中に内蔵されている，請求項１３に記載のシステム。
15. ユーザ環境において記録された連続音を表す信号を受信する手段，
    あらかじめ選択される複数のパラメータによって規定されるスキームにしたがって上記信号を処理して処理された信号を提供する手段，
    上記複数のパラメータのうちの少なくとも一つを調整する手段，
    フィッティング中にパラメータが調整されたときにリセットされるようにして，少なくとも一つの周波数帯域において上記処理された信号の振幅について統計分析を実行する手段，および
    統計分析結果のグラフ表現の表示のために，ディスプレイ手段に上記統計分析結果を通信する手段，
    を備えている補聴器。

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