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Die Erfindung betrifft eine im Patentanspruch 1 angegebene Hörvorrichtung mit einer Okklusionsreduktionseinheit und ein im Patentanspruch 10 angegebenes Verfahren zum Betrieb einer Hörvorrichtung.
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Als Okklusion wird ein Verschluss des Gehörganges bezeichnet, der beim Tragen einer Hörvorrichtung, beispielsweise einem Hörgerät, auftritt. Ein im Ohr platziertes Hörgerät bzw. ein Ohrpassstück des Hörgeräts dichtet den Gehörgang von der äußeren Umgebung ab. Infolgedessen nimmt der Hörgeräte-Träger die eigene Stimme viel lauter und verzerrter wahr als üblich. Die Okklusion wird als sehr unangenehm empfunden und erschwert die Wahrnehmung komplexer Umgebungsgeräusche, wie z. B. Sprache.
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Der Okklusionseffekt entsteht durch Schwingungen der Wand des Gehörgangs. Diese Schwingungen werden beim Sprechen oder Kauen von den Stimmbändern oder anderen Schallquellen über die sogenannte Knochenleitung übertragen. Sie versetzen die Wände des weichen Teils des Gehörgangs in Schwingung, ähnlich einer Schallmembran. Wenn der äußere Gehörgang z. B. durch ein Ohrpassstück verstopft ist, erzeugen diese Schwingungen einen relativ hohen Schalldruckpegel, da der Schall nicht wie in einem offenen Ohr nach außen entweichen kann. Der Schalldruck kann dabei am Trommelfell um bis zu 30 dB höher sein als üblich. Die Schalldruckerhöhung hängt von der Frequenz ab. Der Okklusionseffekt zeigt sich insbesondere bei den niedrigen Frequenzen unter 1 kHz. Bei diesen Frequenzen kann die eigene Stimme um bis zu 20 dB verstärkt werden.
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Um die in einem verschlossenen Gehörgang auftretenden Okklusionseffekte zu reduzieren, sind neben mechanischen Lösungen, z. B. sogenannten Vent-Öffnungen, auch Okklusionsreduktionsschaltungen bekannt. Hierbei kommen Schleifenfilter zum Einsatz, die in einer Rückkopplungsschleife des Hörgeräts angeordnet sind. Das Ausgangssignal des Schleifenfilters wird dabei vom eigentlichen Audiosignal subtrahiert, um eine Dämpfung der durch die Okklusion überhöhten Frequenzen zu erreichen. Um auch die durch die Okklusionsreduktionsschaltung selbst verursachte Verzerrung zu kompensieren, werden ferner sogenannte Ausgleichsfilter verwendet, die im Übertragungspfad des Audiosignals angeordnet sind. Sowohl das Schleifenfilter als auch das Ausgleichsfilter sind als statische oder adaptive Filter ausgebildet.
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In der
DE 10 2006 047 965 A1 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Okklusionsreduktion bei Hörhilfegeräten beschrieben.
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Zusammenfassend gilt, dass bei einer aktiven Okklusionsreduktion das Prinzip des Gegenschalls angewandt wird. Der Gegenschall wird in einer Schleife ermittelt. Alle Signale, die von außen in die Schleife eingebracht werden, unterliegen dabei einer Filterung. Da zur Auslöschung eines Okklusionsschalls der entsprechende Gegenschall phaseninvertiert vom System abgegeben werden muss, ist eine ausreichende Filterung des Okklusionsschalls technisch bedingt nur über einen begrenzten Frequenzbereich möglich. Charakteristisch für das in Hörgeräten verwendete Schleifen-Prinzip ist, dass Signale im Frequenzbereich typischer Sprach-Okklusion (100–1000 Hz) vermindert werden.
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Sowohl bei tieferen (bis etwa 100 Hz) als auch bei höheren Frequenzen (ab etwa 1000 Hz) findet keine Verminderung des Okklusionssignals statt, da hier die Phaseninvertierung nicht mehr gilt. Insbesondere bei einem durch Trittschall im Gehörgang eines gehenden Hörgeräteträgers induzierten Schallpegel kann es bei einer aktiven Okklusionsreduktion zu unerwünschten Signalverzerrungen kommen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Hörvorrichtung anzugeben, die den Einfluss von Trittschall auf eine aktive Okklusionsreduktion verringert.
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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Hörvorrichtung und dem Verfahren zum Betrieb einer Hörvorrichtung der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Die Erfindung beansprucht eine Hörvorrichtung mit einer aktiven Okklusionsreduktionseinheit und mit mindestens einem erstes Mittel, durch das ein durch Schritte eines Trägers der Hörvorrichtung im Gehörgang des Trägers gebildeter Trittschall und/oder durch den Trittschall verursachte Wirkungen auf die Okklusionsreduktionseinheit verringerbar sind. Die Schritte des Trägers werden durch eine Trittschallerkennungseinheit des ersten Mittels anhand von Trittschall-Frequenzmustern erkannt. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die für einen Träger der Hörvorrichtung hörbaren Trittschall-Artefakte vermieden werden können.
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In einer Weiterbildung kann die Hörvorrichtung ein In-dem-Ohr-Hörgerät oder ein Hinter-dem-Ohr-Hörgerät sein.
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In einer weiteren Ausführungsform können die Wirkungen in einem Hörer und/oder in einem Gehörgangsmikrofon erzeugte Oberwellen umfassen. Vorteilhaft ist, dass diese von Nichtlinearitäten stammenden Störungen vermieden werden können.
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Bevorzugt kann das erste Mittel ein Gehörgangmikrofon und/oder einen Hörer mit einem Klirrfaktor kleiner 10% im Frequenzbereich 20 bis 50 Hz umfassen.
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Des Weiteren kann das erste Mittel zwei oder mehrere Hörer umfassen, wobei ein Hörer einen Klirrfaktor kleiner 10% im Frequenzbereich 20 bis 50 Hz aufweist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung kann das erste Mittel eine Trittschallerkennungseinheit umfassen, die Trittschallpegel im Ohrkanal oberhalb eines vorgebbaren Grenzwerts erkennt. Dadurch kann Trittschall sicher erkannt werden.
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Bevorzugt kann die Trittschallerkennungseinheit einen Beschleunigungs- und/oder Erschütterungssensor umfassen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann bei Vorliegen von Trittschall die Verstärkung der aktiven Okklusionsreduktionseinheit adaptiv verringert oder die aktive Okklusionsreduktionseinheit ausgeschaltet werden.
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Außerdem kann das erste Mittel ein Regelelement umfassen, mit dem die Verstärkung der Okklusionsreduktionseinheit veränderbar ist.
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Die Erfindung beansprucht auch ein Verfahren zum Betrieb einer Hörvorrichtung mit einer aktiven Okklusionsreduktion, wobei ein durch Schritte eines Trägers der Hörvorrichtung im Gehörgang des Trägers gebildeter Trittschall und/oder durch den Trittschall verursachte Wirkungen auf die Okklusionsreduktion verringert werden, wobei die Schritte des Träges aus Trittschall-Freguenzmustern erkannt werden.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
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Es zeigen:
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1: ein Blockschaltbild einer Okklusionsreduktionsvorrichtung gemäß Stand der Technik,
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2: einen zeitlichen Verlauf eines einzelnen Trittschalls im Ohr und
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3: ein Blockschaltbild einer aktiven Okklusionsreduktion mit Trittschallerkennung.
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1 zeigt schematisch den Aufbau eines Hörgeräts 1 mit einer Okklusionsreduktion. Das Hörgerät 1 weist einen Übertragungspfad für ein Audiosignal S auf. Entlang des Übertragungspfads sind mehrere Signalverarbeitungskomponenten angeordnet, mit deren Hilfe das Audiosignal S verarbeitet wird. Das Audiosignal S wird unter anderem mithilfe von Filter- und Verstärkerschaltungen verarbeitet, um einen individuellen Hörverlust zu kompensieren. Da in modernen Hörgeräten die Signalverarbeitung in der Regel digital erfolgt, handelt es sich hierbei vorzugsweise um einen digitalen Signalverarbeitungsprozessor. Am Ende des Übertragungspfads wird das Audiosignal S über einen Hörer R, in der Regel ein elektroakustischer Ausgangswandler, als Schallsignal in den Gehörgang abgegeben. Der Ausgangswandler R ist vorzugsweise als Lautsprecher ausgebildet. Um akustische Signale der Umgebung in das Hörgerät 1 als elektrische Signale einzukoppeln, ist vorzugsweise ein in der 1 nicht gezeigter Eingangswandler vorgesehen, beispielsweise ein Eingangsmikrofon. Für die Einkopplung elektrischer Signale oder elektromagnetischer Funksignale können ferner auch entsprechende Signaleingänge vorgesehen sein. Sofern das Hörgerät 1 eine digitale Signalverarbeitung aufweist, muss ein in das akustische Gerät eingekoppeltes analoges Signal zunächst digitalisiert werden. Hierzu ist üblicherweise ein A/D-(Analog/Digital) Wandler am Anfang des Übertragungspfads vorgesehen. Entsprechend muss das digitale Audiosignal mithilfe eines D/A-(digital/analog) Wandlers am Ende des Übertragungspfads wieder in ein analoges Signal umgewandelt werden, bevor es als akustisches Signal über den Ausgangswandler in den Gehörgang ausgegeben werden kann. Häufig ist der D/A-Wandler bereits im Ausgangswandler integriert, so dass der elektroakustische Ausgangswandler direkt digital angesteuert werden kann.
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Die elektronische Okklusionsreduktionseinheit 10 wird typischerweise durch eine Rückkopplungsschleife realisiert, die ein Gehörgangsmikrofon M und ein Filterelement B umfasst. Das Gehörgangsmikrofon M erfasst das aktuell im Gehörgang herrschende Schallfeld, das ein Okklusionssignal OS umfasst, und erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal Z. Dieses Signal durchläuft das Schleifenfilter B, in dem es entsprechend den Filtereinstellungen geformt wird. Das Ausgangsignal T des Schleifenfilters B wird anschließend von einem Signal X im Übertragungspfad des Audiosignals S subtrahiert. Bei einer optimalen Einstellung des Schleifenfilters B werden vor allem diejenigen Frequenzen, etwa 100 bis 1000 Hz, des Audiosignal S gedämpft, welche im Gehörgang durch die Okklusionseffekte überhöht auftreten. Das gegebenenfalls analog vorliegende Ausgangssignal Z des Gehörgangsmikrofons M wird noch in ein digitales Signal umgewandelt, bevor es in der Rückkopplungsschleife digital weiterverarbeitet werden kann.
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Durch die der Signalverarbeitung nachgeschaltete Okklusionsreduktionseinheit 10 erfährt das Audiosignal S in der Regel eine lineare Verzerrung. Um diese Verzerrung zu kompensieren, wird ein Ausgleichsfilter C verwendet. Das auch Vorverzerrungsfilter genannte Filter C ist typischerweise im Übertragungspfad des Audiosignals S zwischen einer Signalverarbeitungseinrichtung und dem Ausgangswandler R angeordnet.
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An Stelle eines Gehörgangsmikrofons M kann grundsätzlich auch ein beliebiger im Gehörgang angeordneter akustischer Eingangswandler vorgesehen werden. Ferner können unter Ausnutzung des Superpositionsprinzips von Signalen auch der Ausgangswandler R und das Gehörgangsmikrofon M miteinander kombiniert werden. In diesem Fall wirkt z. B. der Hörerlautsprecher R auch als Schallempfänger, so dass bei entsprechender Auslegung der Schaltung auf ein separates Gehörgangsmikrofon M verzichtet werden kann.
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Beim Gehen entsteht bei jedem Auftreten des Fußes ein kurzer Impuls, der an den menschlichen Körper abgegeben wird. Der Körper reagiert auf diesen Impuls mit einer Impulsantwort, es entsteht eine gedämpfte Schwingung. Der so erzeugte sogenannte Trittschall TS gelangt über Knochenleitung in den Ohrkanal und kann hier gemessen werden. In 2 ist eine Messung eines Trittschalls im Ohrkanal für einen einzelnen Schritt dargestellt. Je nach Person, Schuhwerk, Bodenbeschaffenheit etc. kann der Trittschall TS in Frequenz und Pegel variieren.
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Typischerweise wurden 2 bis 5 Wellenzüge je Schritt mit einer Frequenz von 20 bis 40 Hz gemessen. Der Trittschallpegel im Ohrkanal hängt auch davon ab, wie dicht der Ohrkanal nach außen, beispielsweise durch ein In-dem-Ohr-Hörgerät oder durch die Otoplastik eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts verschlossen ist. Bei völligem Verschließen des Ohrkanals können extrem hohe Pegel von bis zu 130 dB Signalleistung entstehen.
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Das tieffrequente Trittschallsignal TS wird vom Mikrofon M der Okklusionsreduktionseinheit 10 in 1 aufgenommen, in der Schleife gefiltert und vom Hörer R abgegeben. Durch einen hohen Eingangspegel kommt es bei Verwendung von konventionellen Mikrofonen, wie sie derzeit in Hörgeräten Verwendung finden, zu einer Verzerrung des Signals. Ebenso wird der Hörer R durch die Okklusionsreduktionseinheit 10 zur Abgabe derart hoher Pegel gezwungen, die bei konventionellen Hörgeräte-Hörern zu einer starken Verzerrung des Hörers R führen. Die Wandler-Nichtlinearitäten führen so zur Entstehung von Oberwellen („Klirren”), die von einem Träger des Hörgeräts 1 extrem störend wahrgenommen werden.
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Mithilfe eines ersten Mittels im Hörgerät 1 können die unerwünschten Wirkungen (Verzerrungen, Oberwellen) des Trittschalls erfindungsgemäß soweit reduziert werden, dass sie von einem Hörgeräteträger nicht mehr störend wahrgenommen werden. Das erste Mittel kann verschiedene Ausführungsformen umfassen, wobei im Folgenden eine Auswahl beschrieben wird.
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In einer ersten Ausführungsform wird anstelle eines konventionellen Gehörgangmikrofons M ein spezielles Mikrofon als erstes Mittel verwendet, das im Gegensatz zu typischerweise in Hörgeräten 1 verwendeten Mikrofonen M einen wesentlich niedrigeren Klirrfaktor im Bereich der Frequenzen von 20 bis 50 Hz bei typischerweise im Ohrkanal auftretenden Trittschall-Lautstärkepegeln aufweist. Typischerweise liegt der Klirrfaktor deutlich unter 10%, da ein Klirrfaktor größer 10% von einem Hörgeräteträger störend empfunden wird.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Hörer R durch einen speziellen Hörer ersetzt und bildet somit das erste Mittel. Im Gegensatz zu typischerweise in Hörgeräten 1 verwendeten Hörern R weist der spezielle Hörer einen deutlich niedrigeren Klirrfaktor im Bereich der Frequenzen von 20 bis 50 Hz bei typischerweise im Ohrkanal auftretenden Trittschall-Lautstärkepegeln auf.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das erste Mittel zwei oder mehrere Hörer. Mindestens ein Hörer dient als Bass-Hörer, d. h. der Hörer kann tiefe Frequenzen im Bereich des Trittschalls mit niedrigem Klirrfaktor abgeben. Der oder die weiteren Hörer sind für den restlichen Frequenzbereich, d. h. den normalen Hörgerätefrequenzbereich, ausgelegt.
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In 3 ist ein Hörgerät 1 mit einer Okklusionsreduktionseinheit 10 gemäß 1 mit einer Trittschallerkennungseinheit 20 als erstes Mittel ausgestattet. Die Erkennungseinheit erfasst, ob ein kritisch hoher Trittschall-Pegel TS im Ohrkanal auftritt. Die Erkennung von Trittschall TS kann über ein mechanisches, ein elektrisches oder elektromechanisches System erfolgen. Ein in der Trittschallerkennungseinheit 20 eingebauter Beschleunigungs- oder Erschütterungs-Sensor erkennt die beim Gehen auftretenden Kräfte. Bei einem kritisch hohen Trittschall-Pegel TS reduziert die Okklusionsreduktionseinheit 10 adaptiv die Verstärkung der aktiven Okklusionsreduktion, so dass dadurch die durch die Höreransteuerung entstehenden Nichtlinearitäten begrenzt werden. über das Mikrofon-Eingangssignal werden die beim Gehen typischerweise entstehenden Trittschall-Pegel und Trittschall-Frequenz-Muster in Verbindung mit typischen Schrittfrequenzen von 0.5–2 Hz erkannt. Liegt ein Muster für „Person geht” vor, reduziert das Hörgerät adaptiv die Verstärkung der aktiven Okklusionsreduktion bei kritisch hohen Trittschall-Pegeln oder deaktiviert sogar die aktive Okklusionsreduktion.
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In einer weiteren Variante werden die Trittschall-Frequenzen von Hörgeräte-Trägern bei einem Hörgeräteakustiker gemessen. Da sich Trittschall-Pegel und Trittschall-Frequenz von Person zu Person signifikant unterscheiden, kann durch diese Vorgehensweise eine aktive Okklusionsreduktion individuell bzgl. Trittschall und Okklusionsreduktion optimal eingestellt werden. Die Messung der Trittschall-Frequenz kann z. B. mit Universal-Ohrenstöpseln mit eingebauten Mikrofonen erfolgen. Sowohl Trittschall-Frequenz als auch Pegel werden aufgenommen. Durch diese Vorabmessung wird auch entschieden, ob für die betreffende Person ein Gerät mit akzeptabler Okklusionsreduktionswirkung gebaut werden kann.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung können individualisierte Einstellungen der Schleifeneinstellung der Okklusionsreduktionseinheit 10 durch individuelle Rückmeldung der Hörgeräteträger vorgenommen werden. Voraussetzung ist, dass algorithmisch Stellmöglichkeiten vorhanden sind, mit denen sich die Stärke des Trittschalleffektes verändern lässt. Die Bandbreite der Einstellmöglichkeiten kann über ein Regelelement 30 kontinuierlich oder über eine Auswahl von festen Einstellungen dem Hörgeräteträger über die Anpasssoftware zur Verfügung gestellt werden. Der Wert des Regelelements 30 wird durch Rückmeldung des Hörgeräteträgers bzgl. Trittschallartefakte bei einer Anpasssitzung individuell festgelegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hörgerät
- 10
- Okklusionsreduktionseinheit
- 20
- Trittschallerkennungseinheit
- 30
- Regelelement
- B
- Filterelement
- C
- Ausgleichsfilter
- M
- Gehörgangsmikrofon
- OS
- Okklusionssignal
- S
- Audiosignal
- T
- Ausgangssignal des Filterelements B
- TS
- Trittschall
- R
- Hörer
- X
- Signal nach dem Ausgleichsfilter
- Z
- Ausgangssignal des Gehörgangmikrofons M
