JPWO2011055489A1 - 補聴器 - Google Patents

Abstract

本発明の補聴器は、入力音信号を増幅または圧縮する利得を算出する利得算出手段と、入力信号と利得から出力音圧レベルを算出する音圧算出手段と、出力音圧レベルが発生する時間間隔を出力音圧レベル毎に積算して暴露時間を算出する計時手段と、出力音圧レベル毎の暴露時間が許容時間を超過したかどうかを検出する暴露時間判定手段と、を備えている。

Description

本発明は、補聴器に関する。

従来より、過大音による聴覚障害に対して使用者を保護するために、出力音圧制限回路を有し、最大出力音圧レベル特性の高音域を制御する補聴器がある(例えば、特許文献１参照)。

また、過大音による聴覚障害を防止するため、日本産業衛生学会では、騒音許容基準を策定している。

特開平２−５８９９９号公報

しかしながら、上記従来の補聴器では、以下のような問題を有している。
すなわち、上記公報に開示された補聴器では、所定の閾値以上の入力音圧が与えられると、すぐに音声出力信号が抑制されてしまう。このため、逆に、会話が聞き取りにくくなるおそれがあることから使い勝手が悪かった。

本発明は、聴力障害のリスクを予め使用者等が認識することで聴覚障害を未然に防ぐことが可能であり、かつ会話等を聞き取りにくくすることを防止した使い勝手の良い補聴器を提供することを目的とする。

本発明の補聴器は、利得算出手段と、音圧算出手段と、計時手段と、暴露時間判定手段と、利得制限手段と、を備えている。利得算出手段は、入力音信号を増幅または圧縮する利得を算出する。音圧算出手段は、入力信号と利得とに基づいて出力音圧レベルを算出する。計時手段は、出力音圧レベルが発生する時間間隔を出力音圧レベル毎に積算して暴露時間を算出する。暴露時間判定手段は、計時手段において算出された出力音圧レベル毎の暴露時間が、所定の許容時間を超過したかどうかを検出する。利得制限手段は、暴露時間判定手段において設定された許容時間の長さに応じて、入力信号の周波数帯域ごとに算出された利得を調整する。

なお、暴露時間とは、聴覚障害のリスクのある所定音圧レベルにさらされる時間を意味している。

これにより、暴露時間判定手段が出力音圧レベル毎の暴露時間が許容時間を超過したかどうかを検出することで、聴覚障害のリスクがあるか否かを検出できる。また、予め設定された許容時間の長さに応じて、周波数帯域ごとに算出された利得の大きさを調整することで、例えば、周囲環境等の状況に応じて、聴覚障害のリスク低減のための制御を調整することができる。この結果、状況に応じて利得制限制御の自由度を高め、使い勝手のよい補聴器を得ることができる。

第２の発明に係る補聴器は、第１の発明に係る補聴器であって、入力信号を周波数領域信号に変換する周波数分析手段をさらに備えている。利得算出手段は、入力信号の周波数帯域毎に前記利得を算出する。音圧算出手段は、入力信号の周波数帯域毎に音圧レベルを算出する。計時手段は、入力信号の周波数帯域毎に暴露時間を算出する。暴露時間判定手段は、入力信号の周波数帯域毎に暴露時間が許容時間を超過したかどうかを検出する。

これにより、例えば、ハウリングが頻繁に起きるなどの理由から、特定の周波数帯の信号成分が著しく大きな振幅を持つ場合があるが、周波数帯域毎に音圧レベルを算出し、帯域毎に暴露時間が許容時間を超過したかどうかを検出すれば、帯域毎に許容時間を超過したことを検出した場合に聴覚障害のリスクがあることを検出できる。

第３の発明に係る補聴器は、第２の発明に係る補聴器であって、周波数分析手段は、入力信号を３以上の周波数帯域の周波数領域信号に変換する。

ここで、周波数分析手段が、単に、音声帯域と非音声帯域との２つに分割した場合には、母音音声帯域の音圧が高い状態にも関わらず、言葉の聞き取りに重要な子音音声帯域まで抑圧して、言葉が聞き取りにくくなるおそれがある。

そこで、本発明の補聴器では、少なくとも３つの周波数帯域に分割している。
これにより、聞き取りたい周波数帯域の音だけをより正確に選択して出力することで、聴覚保護と聞き取り易さとを両立させることができる。

第４の発明に係る補聴器は、第１から第３の発明のいずれか１つに係る補聴器であって、暴露時間判定手段が許容時間の超過を検出すると、補聴器の使用者または調整者に通知する通知手段を、さらに備えている。

ここでは、暴露時間判定手段が許容時間の超過を検出した場合に、通知手段が通知音を再生するなどして使用者に通知する、あるいは補聴器と接続される補聴器調整装置が、暴露時間や許容時間の超過を表示することで補聴器の調整者に通知する。

これにより、聴覚障害のリスクが使用者に通知されれば、使用者は聴覚障害防止のために設定変更などを行うか、そのリスクを理解した上で継続使用することを選択できる。また、補聴器調整者に通知されれば、使用者が補聴器調整のために補聴器販売店に来店した際に、聴覚障害の危険性を認識することができ、聴覚障害防止のために設定変更などを行うか、そのリスクを理解した上で継続使用することを選択できる。

第５の発明に係る補聴器は、第１からは第４の発明のいずれか１つに係る補聴器であって、許容時間は、第１許容時間および前記第１許容時間よりも長い第２許容時間を有している。利得制限手段は、暴露時間判定手段が第１許容時間を超過したことを検出すると、利得算出手段によって算出された利得のうち音声帯域以外の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力する。

ここでは、聴覚障害のリスク判定を行うための許容時間を段階的に設定している。そして、段階的に設定された許容時間を超えた場合に、聴覚障害のリスク低減のための制御を段階的に行う。具体的には、第２許容時間よりも短い第１許容時間を超えた場合には、音声帯域以外の周波数に対する利得を低下させる。

これにより、暴露時間判定手段が第１許容時間を超過したことを検出した場合に、利得算出手段によって算出された利得のうち音声帯域以外の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力すれば、語音明瞭度の劣化を抑制しつつ、聴覚障害を抑制できる。

第６の発明に係る補聴器は、第５の発明に係る補聴器であって、利得制限手段は、暴露時間判定手段が第１許容時間を超過したことを検出すると、利得算出手段によって算出された利得のうち、２００Ｈｚ以下、および６０００Ｈｚ以上の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力する。

ここで、２００Ｈｚから６０００Ｈｚの帯域は語音聴取に関連する音声帯域であることが想定される。

これにより、この周波数帯域の範囲外の利得を低下させて出力信号を出力することで、音声帯域の聞き取り易さは維持して語音明瞭度の劣化を抑制しつつ、聴覚障害の発生を抑制できる。

第７の発明に係る補聴器は、第５または第６の発明に係る補聴器であって、利得制限手段は、暴露時間判定手段が第２許容時間を超過したことを検出すると、利得算出手段によって算出された利得のうち子音音声帯域以外の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力する。

ここで、聴覚障害者にとって、子音は母音よりも聞き取りにくいことが想定される。
これにより、子音音声帯域以外の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力すれば、語音明瞭度の劣化をより抑制しつつ、聴覚障害を抑制できる。

第８の発明に係る補聴器は、第７の発明に係る補聴器であって、利得制限手段は、暴露時間判定手段が第２許容時間を超過したことを検出すると、利得算出手段によって算出された利得のうち２００Ｈｚ以上、８００Ｈｚ以下の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力する。

ここで、音声帯域（約２００Ｈｚから約６０００Ｈｚの範囲）の中で母音のピーク周波数である第１フォルマント（約２００Ｈｚ〜約８００Ｈｚ）を含まない音声帯域（約８００Ｈｚから約６０００Ｈｚの間）が子音音声帯域である。

これにより、第２許容時間を超過した場合に、２００Ｈｚ以上で８００Ｈｚ以下の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力することで、語音明瞭度の劣化を抑制しつつ、聴覚障害を抑制することができる。

第９の発明に係る補聴器は、第１から第８の発明のいずれか１つに係る補聴器であって、利得制限手段は、暴露時間判定手段が許容時間を超過したことを検出すると、利得算出手段によって算出された利得を非線形に調整して出力信号を出力する。

ここで、語音情報は音声のピーク最小可聴値より４０ｄＢ以上のダイナミックレンジが有ることが望ましい。

これにより、仮にその状態を満足して最大出力音圧を下げることができるのであれば、非線形に利得を調整することで、語音明瞭度を維持しながら、聴覚障害のリスクを低減することができる。

第１０の発明に係る補聴器は、第１から第９の発明のいずれか１つに係る補聴器であって、利得制限手段は、暴露時間判定手段が許容時間を超過したことを検出すると、入力音圧レベルに対するダイナミックレンジを維持しつつ、入出力特性を示すグラフにおける特性が切り換わる第１のニーポイントの入力音圧レベルを低下させる。

ここで、最小可聴値より４０ｄＢ以上のダイナミックレンジを確保できない場合には、聴力保護を優先して最大出力音圧を下げる必要がある。

そこで、本発明では、第１のニーポイントを低下させることで、入力のダイナミックレンジを確保しつつ、語音明瞭度を可能な限り維持しつつ、聴覚障害のリスクを低減することができる。

また、本発明に係る補聴器では、音圧算出手段は、出力信号から出力音を生成する音再生手段の周波数特性を反映した鼓膜面音圧に換算することが好ましい。あるいは、音圧算出手段は、外耳道での周波数特性を反映した鼓膜面音圧に換算することが好ましい。

これにより、補聴器の信号処理部における出力音圧レベルだけでなく、レシーバでの出力周波数特性や外耳道での共鳴を含む周波数特性を加えることで、鼓膜面での音圧レベルを算出することができる。よって、正確な音圧レベルで聴覚障害を引き起こす可能性があるかどうかを判断することができる。

また、本発明に係る補聴器では、音圧算出手段は、音導チューブでの周波数特性を反映した鼓膜面音圧に換算することが好ましい。

これにより、補聴器の形状違いによる差を吸収することが可能となり、耳掛型でレシーバが補聴器本体にある機種や、外耳道レシーバの耳掛型あるいは耳穴型の補聴器であっても、正確な鼓膜面音圧に換算することができる。

本発明に係る補聴器では、計時手段として、絶対時刻で計測することが好ましい。
これにより、使用者が１日の内で電源切断を行っても、１日の中での音圧レベルの暴露時間を正確に測定することができる。

本発明に係る補聴器では、計時手段として、所定の起点時刻からの相対時刻で計測することが好ましい。

これにより、補聴器本体に絶対時刻を保持する必要がなくなり、未使用時は電源を完全に切断することができるため、低消費電力化を図ることができる。

本発明に係る補聴器では、計時手段として、所定の起点時刻からの相対時刻で計測し、外部制御装置から絶対時刻を受信して、暴露時間を算出することが好ましい。

これにより、補聴器本体に絶対時刻を保持する必要がなく、かつ絶対時刻を外部制御装置から受信して換算することで、電源断が短時間なのか長時間なのかを判断することができる。よって、補聴器本体の低消費電力化とともに、正確な暴露時間を算出による聴力保護が可能となる。

（発明の効果）
本発明の補聴器によれば、暴露時間判定手段において出力音圧レベル毎の暴露時間が許容時間を超過したかどうかを検出することができるため、許容時間を超過したことを検出した場合に聴覚障害のリスクがあることを検出できる。したがって、聴覚障害を未然に防ぐことができるとともに、会話等を聞き取りにくくなることを防止して使い勝手が良い補聴器を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る補聴器の構成図。 本発明の第１の実施形態に係る補聴器における信号処理手段の構成図。 本発明の第１の実施形態に係る補聴器の音圧レベルと許容時間の一例を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る補聴器における信号処理手段の構成図。 本発明の第２の実施形態に係る補聴器および補聴器調整装置の構成図。 本発明の第３の実施形態に係る補聴器における信号処理手段の構成図。 本発明の第３の実施形態に係る補聴器の帯域毎音圧レベルと許容時間の一例を示す図。 本発明の第４の実施形態に係る補聴器における信号処理手段の構成図。 本発明の第４の実施形態に係る補聴器の暴露時間判定手段および利得制限手段の処理の流れを示すフローチャート。 本発明の第４の実施形態に係る補聴器の入出力特性の一例を示す図。 本発明の第４の実施形態に係る補聴器の入出力特性の一例を示す図。

（実施形態１）
以下、本発明の一実施形態に係る補聴器について、図１から図３を用いて説明すれば以下の通りである。

なお、以下で説明する１０，２０，３０，４０，・・・等の符号で表されるものは、機能ブロックにおいて送受信される各種信号を示している。

図１は、本実施形態に係る補聴器の構成図である。
本実施形態の補聴器は、図１に示すように、マイク９０１、Ａ／Ｄ変換部９０２、信号処理手段１００、Ｄ／Ａ変換部９０３、レシーバ９０４を備えている。

マイク９０１は、入力音を入力アナログ信号９１に変換する。Ａ／Ｄ変換部９０２は、入力アナログ信号９１を入力デジタル信号１０に変換する。信号処理手段１００は、入力デジタル音声信号１０を加工して出力デジタル信号９０を生成する。Ｄ／Ａ変換部９０３は、生成された出力デジタル信号９０を出力アナログ信号９４に変換する。レシーバ９０４は、出力アナログ信号９４を出力音に変換し、使用者に対して出力音を再生する。

図２は、本実施形態に係る補聴器の信号処理手段１００の構成図である。
信号処理手段１００は、利得設定記憶手段２０１と、利得算出手段２００と、音圧算出手段３００と、計時手段４００と、許容時間記憶手段５０１と、暴露時間判定手段５００と、通知音記憶手段８００と、を有する。利得設定記憶手段２０１は、使用者の聴力レベルに応じた利得２０を記憶する。利得算出手段２００は、入力デジタル信号１０に対する利得２０を算出する。音圧算出手段３００は、入力デジタル信号１０と利得２０とに基づいて、出力音圧レベル３０を推定する。計時手段４００は、各出力音圧レベル３０に対する暴露時間４０を計測する。許容時間記憶手段５０１は、聴覚保護のための出力音圧レベルの許容時間を記憶する。暴露時間判定手段５００は、各出力音圧レベルに対する暴露時間４０が許容時間以内かどうかを判定する。通知音記憶手段８００は、判定結果を通知するための音を記憶する。

次に、信号処理手段１００の各構成要素における処理の流れを説明する。
入力デジタル信号１０は、信号処理手段１００において処理される所定時間区間１に分割され、１つの所定時間区間に対する入力デジタル信号１０が、利得算出手段２００、音圧算出手段３００、利得制御手段６００へそれぞれ入力される。なお、所定時間区間１は、任意に設定することが可能であって、例えば、後述の周波数分析合成処理を行う数ｍｓｅｃという時間間隔に設定される。

利得算出手段２００は、初期動作として利得設定記憶手段２０１から使用者の聴力レベルに応じた入力デジタル信号１０の音圧レベルと利得との関係を表す利得特性を読み出す。そして、利得算出手段２００は、その利得特性に基づいて、入力デジタル信号１０の音圧レベルから、所定時間区間１の入力デジタル信号１０に対する増幅率を表す利得２０を算出する。

利得制御手段６００は、入力デジタル信号１０に対して利得２０によって増幅もしくは圧縮することにより、出力音デジタル信号７０を生成する。ここでも、聴力保護の観点から、従来の最大出力制限回路（ＡＧＣ）やピーククリッピング処理などを実施してもよい。

音圧算出手段３００は、所定時間区間の入力デジタル信号１０と利得２０とに基づいて、補聴器において再生される出力音圧レベル３０を推定する。

計時手段４００は、所定時間区間１より長い所定時間区間２の時間内において、出力音圧レベル３０が継続している時間を積算した時間、すなわち暴露時間を、出力音圧レベル毎に算出する。

ここで、各出力音圧レベルとは、出力音圧レベルを任意の大きさごとに区間で分けることであるが、ここでは３ｄＢごとに出力音圧レベル３０を区間で分けた例を挙げて説明する。また、所定時間区間２とは、任意の時間区間であり、例えば、１日でも１週間でもよいが、ここでは所定時間区間２を１日とした例を挙げて説明する。

図３は、聴力損失を起こさない出力音圧レベル３０と許容時間との関係を表す。
ここで、許容時間とは、出力音圧レベル３０と各出力レベルに対する暴露時間４０との関係として、聴力損失が発生しない許容される時間を表す。

許容時間記憶手段５０１は、この出力音圧レベル３０と許容時間との関係を記憶している。

ここで、聴力損失には、一過性聴覚閾値移動（ＴＴＳ：Temporary Threshold Shift）と呼ばれる一時的な聴力損失であり後で回復するものと、永続性聴力閾値移動（ＰＴＳ：Permanent Threshold Shift）と呼ばれる聴力損失が回復しないものとが存在する。本実施形態では、後者の意味で聴力損失という言葉を用いる。また、図３に示す許容時間は、一例であって、国や団体によって基準が異なる場合がある。基準が異なる場合には、その基準に合わせた許容時間とすることが可能である。また、ここでは、聴力損失を起こさない出力音圧レベル３０と許容時間との関係として図３を示したが、聴力損失を予防するという観点で、許容時間を複数段階に分けて設けることも可能である。

通知音記憶手段８００では、聴力損失が発生する可能性がある旨を、使用者に通知するための通知音を記憶している。通知音の一例としては、純音の時間的な組み合わせ、例えば、「ピーピーピー」などでもよい。ただし、補聴器では、音量設定変更の通知音やプログラム変更の通知音など、いくつかの通知音が用いられているため、使用者が他の通知音と区別できる音源にする必要がある。また、補聴器が十分な記憶容量を有している場合には、音声で通知する方法として、例えば、「現在の出力レベルでは聴力損失を起こす可能性があります」と言葉で通知する方法もある。なお、言葉で通知する場合には、使用者が理解可能な言語で通知できるように、言語の選択が可能であることが好ましい。

暴露時間判定手段５００は、各音圧レベルに対する暴露時間４０が、図３に示した許容時間以内かどうかの判定を行い、暴露時間判定結果５０を算出する。

ここで、各音圧レベルに対する暴露時間４０が許容時間以内と判定された場合には、図１に示す補聴器の通常動作として、スイッチング手段（通知手段）６０（図２参照）によって、出力音デジタル信号７０が出力デジタル信号９０として出力されるように切り換えられる。一方、各音圧レベルに対する暴露時間４０が許容時間を超過していると判定された場合には、スイッチング手段６０によって、出力デジタル信号９０として通知音デジタル信号８０が出力されるように、切り換えられる。そして、通知音デジタル信号８０の再生が完了した際には、出力デジタル信号９０として出力音デジタル信号７０が出力されるように、スイッチング手段６０によって再度切り換えられる。

これにより、使用者は、現在の補聴状態において、聴力損失のリスクがあることを認知することができる。よって、使用者は、聴力損失のリスクを回避するために、利得算出手段２００における利得２０を下げる設定変更を行う、もしくは周囲音がより静かな音環境に移動する、等の対策を採ることができる。一方、使用者にとって、とても重要な語音聴取の最中で有る場合には、聴力損失のリスクは認識しつつも、補聴器の設定や周囲音環境を変えることなく、補聴器の使用を継続することも選択可能である。

さらに、ここでは、計時手段４００について補足する。
ここで、出力音圧レベルの暴露時間を正確に求めるためには、絶対時刻で計測する必要がある。しかしながら、補聴器において絶対時刻を計測するためには、補聴器を使用しない時も絶対時刻計測のために電力を消費し続ける必要があり、低消費電力とのトレードオフの関係となる。

本実施形態では、その対策として、補聴器の本体では相対時刻で測定しておき、補聴器の音量設定やプログラム設定を行う外部制御装置（図示せず）もしくはリモート・コントローラーにて絶対時刻を保持させている。これにより、外部制御装置と補聴器とが通信する際に、補聴器側で絶対時刻を受信して時刻換算することができる。この結果、消費電流を低減しつつ、出力音圧レベルの暴露時間を正確に計測することが可能となる。

（実施形態２）
本発明の他の実施形態に係る補聴器について、図４および図５を用いて説明すれば以下の通りである。

なお、以下で説明する１０，２０，３０，４０，５０，５４，・・・等の符号で表されるものは、機能ブロックにおいて送受信される各種信号を示している。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る補聴器に含まれる信号処理手段の構成図である。

まず、本実施形態と上述した実施形態１との違いを説明する。
図１では、聴力損失のリスクを通知音で使用者に通知していたが、図４では聴力損失のリスクを補聴器内に記憶しておき、補聴器販売店などで調整を行う際に、補聴器調整装置１０００によって聴力損失のリスクを確認する点において異なっている。これにより、使用者は、補聴器調整を行う際にフィッティングと呼ばれる調整作業を初期段階で行うが、この補聴器調整作業を行う際に利得調整を行うことにより、聴力損失を防止しつつ、語音明瞭度を改善するための調整を補聴器の専門家と共に行うことができる。

図４において、図１の構成と同一箇所については、同じ符号を付してその説明を省略する。図１に対して図４が異なる箇所は、暴露時間記憶手段５３０および通信手段５４０が存在する点と、通知音記憶手段８００が存在しない点である。

暴露時間判定手段５００における暴露時間判定結果５０は、暴露時間記憶手段５３０に記憶される。記憶される時間間隔は、所定時間区間２の時間間隔で記憶してもよいが、暴露時間判定手段５００において、各出力音圧レベルに対する暴露時間４０が許容時間を超過した時のみ暴露時間記憶手段５３０において記憶してもよい。これにより、記憶容量を削減できる効果がある。

通信手段５４０は、補聴器調整装置１０００に送信するために、暴露時間判定結果５０を暴露時間判定結果の通信用データ５４に変換する。具体的には、通信手段５４０は、通信処理を行うための誤り検出符号や誤り訂正符号を付加する処理を行う。なお、ここでは、通信路の信頼性に応じて、通信手段５４０における処理内容を任意に決めればよい。

図５は、本実施形態に係る補聴器および補聴器調整装置の構成図である。
まず、補聴器調整装置１０００の構成を説明する。

補聴器調整装置１０００は、補聴器との通信を行う通信手段１０１０と、補聴器の設定を記憶する記憶手段１０３０と、補聴器の設定内容に関する情報を通信したり画像表示させたりする信号処理手段１０２０と、補聴器の設定内容に関する情報や補聴器の動作を、補聴器の使用者および調整者に対して画面表示する表示手段１０４０と、を有している。

次に、補聴器調整装置１０００における処理の流れについて説明する。
補聴器調整装置１０００と補聴器との通信は、通信線が接続された際、もしくは補聴器の調整者が通信開始の指示を行った際に開始される。

通信手段１０１０は、暴露時間判定結果の通信用データ５４を補聴器から受信する。そして、通信手段１０１０は、付加された誤り検出符号や誤り訂正符号を復号して、暴露時間判定結果５０を取り出す。

信号処理手段１０２０は、暴露時間判定結果５０を記憶手段１０３０に記憶させる。そして、補聴器の調整者が、暴露時間判定結果５０を表示する指示を信号処理手段１０２０に対して行うと、信号処理手段１０２０は、暴露時間判定結果５０を表示手段１０４０に表示させる。

これにより、この表示結果を補聴器の使用者および調整者が確認することで、補聴器の利得設定記憶手段２０１の内容や、利得制御手段６００の動作を、補聴器調整装置１０００を介して調整することができる。この結果、この調整作業によって聴力損失を防止しつつ、かつ語音明瞭度を改善するように、補聴器の専門家と共に補聴器を調整することができる。

（実施形態３）
本発明のさらに他の実施形態に係る補聴器について、図６および図７を用いて説明すれば以下の通りである。

なお、以下で説明する１０，１１，２１，３１，４１，・・・等の符号で表されるものは、機能ブロックにおいて送受信される各種信号を示している。

図６は、本発明の第３の実施形態に係る補聴器に含まれる信号処理手段の構成図である。まず、本実施形態と上述した実施形態１との違いを説明する。

すなわち、図１では、周波数分析合成処理を行っていなかったが、図６では、周波数分析合成処理を行い、周波数帯域ごとに聴力損失のリスクを推定できる点で異なっている。ここで、感音難聴の聴力損失は、蝸牛における外有毛細胞の損傷が最も早く現れる。そして外有毛細胞の動作は、周波数選択特性を有している。このため、本実施形態のように、周波数帯域ごとに聴力損失のリスクを推定することで、難聴を予防することができる。

図６において図１の構成と同一箇所については、同じ符号を付してその説明を省略する。図６は、周波数分析手段１１０と周波数合成手段７１０とが存在する点と、各処理を周波数帯域毎に行う点において、図１とは異なっている。

本実施形態では、周波数分析手段１１０が、所定時間区間１における入力デジタル信号１０を、周波数帯域毎の入力信号１１に分析する処理を行う。ここで、周波数分析処理の一例としては、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）がある。

利得設定記憶手段２１１は、利得特性を周波数帯域毎に記憶しており、利得算出手段２１０も周波数帯域毎の利得２１を算出する。

利得制御手段６１０は、周波数帯域毎の入力信号１１に対して、周波数帯域毎の利得２１によって増幅もしくは圧縮する処理を行う。

周波数合成手段７１０は、周波数帯域毎の出力信号から出力音デジタル信号７０を算出する。

音圧算出手段３１０は、周波数帯域毎の入力信号１１と周波数帯域毎の利得２１とに基づいて、周波数帯域毎の出力音圧レベル３１を算出する。

計時手段４１０は、周波数帯域毎の各出力音圧レベル３１に対する暴露時間４１を算出する。

許容時間記憶手段５１１は、周波数帯域毎の許容時間を記憶する。
図７は、本実施形態に係る補聴器の帯域毎音圧レベルと許容時間との関係の一例を示している。

ここでは、周波数帯域をオクターブバンドレベルに分割した場合の許容時間を示している。

なお、周波数帯域の分割方法としては、これに限定されるものではない。例えば、図３と同様に、国や団体によって異なる基準に合わせたり演算処理量を考慮したりして、適宜決定すればよい。ただし、少なくとも３つの周波数帯域に分割することが好ましい。

ここで、単に、音声帯域と非音声帯域との２つに分割した場合には、母音音声帯域の音圧が高い状態にも関わらず、言葉の聞き取りに重要な子音音声帯域まで抑圧して、言葉が聞き取りにくくなるおそれがある。そこで、少なくとも３つの周波数帯域に分割することで、このような問題を回避することができる。

以下で、周波数帯域の分割方法の他の例について説明する。
例えば、聴覚フィルタに合わせて臨界帯域幅ごとに分割するか、あるいはそれに近い１／３オクターブバンドレベルに分割してもよい。これにより、ラウドネスを感じる帯域幅に合わせることができるため、聴覚保護をより厳格に規定することができる。

すなわち、この周波数帯域を臨界帯域幅、もしくは１／３オクターブバンドレベルに分割したことで、利得制御手段６１０における周波数帯域毎の利得２１を聴覚における周波数方向に細かく制御することができる。このため、聴力保護を行うことと、出力音の自然さを保つこととを両立することができる。

具体的には、例えば、補聴器でハウリングが発生した場合を考える。ハウリング発生時の入力音は、周波数帯域幅としては狭く、その周波数帯域における音圧が大きいという特徴がある。このハウリング発生時の入力音から聴力保護を行うためには、利得制御として、狭い周波数帯域の音を利得低減することが望ましい。

そこで、利得制御を行う周波数帯域を臨界帯域幅とした場合には、出力音のハウリングを抑圧しつつ、その他の周波数帯域への影響を出来るだけ少なくすることができる。

一方、例えば、周波数帯域を、約２００Ｈｚ以下の音声帯域以外と、約２００Ｈｚ〜約８００Ｈｚの母音音声帯域と、約８００Ｈｚ〜約６０００Ｈｚの子音音声帯域との少なくとも３つの周波数帯域に分割した場合には、演算量を比較的小さくした状態で、聴力保護と言葉の聞取りを両立することができる。

暴露時間判定手段５１０は、周波数帯域毎の各音圧レベルに対する暴露時間４１が許容時間以内か、許容時間超過かの判定を行い、暴露時間判定結果５０を送出する。すなわち、暴露時間判定結果５０が、許容時間以内である場合には、出力音デジタル信号７０を出力デジタル信号９０として出力する。一方、暴露時間判定結果５０が許容時間超過である場合には、通知音デジタル信号８０を出力デジタル信号９０として出力する。上記以外の処理については、図１と同様のため、その説明を省略する。

ここで、音圧算出手段３００について補足する。
本実施形態では、音圧算出手段３００において、入力デジタル信号１０と利得２０とに基づいて出力音圧レベル３０を算出している。しかし、聴力保護の観点では、補聴器の出力音圧だけでなく、人の鼓膜面における音圧を知ることが重要である。また、補聴器の出力信号は、レシーバ９０４でも周波数特性を持って変換され、また、人の外耳道の形状によっても周波数特性が変わってくる。さらに、耳掛型の補聴器の場合には、レシーバ９０４と外耳道とは音導チューブを介して接続されており、この接続部分における周波数特性も考慮する必要がある。

すなわち、音圧算出手段３００では、出力音圧レベル３０を推定するために、レシーバ９０４の周波数特性、および音導チューブでの周波数特性、耳栓形状（クローズ型、オープン型）、さらには使用者でも外耳道での周波数特性を考慮して、出力音圧レベル３０を算出する。これにより、聴力損失のリスクをより正確に判定することができる。

（実施形態４）
本発明のさらに他の実施形態に係る補聴器について、図８から図１１を用いて説明すれば以下の通りである。

なお、以下で説明する１０，１１，２１，３１，４１，５２，・・・等の符号で表されるものは、機能ブロックにおいて送受信される各種信号を示している。

まず、本実施形態に係る補聴器による処理の目的を説明する。
補聴器の使用者が、工事現場やパチンコ等の遊戯施設に代表される騒音レベルの高い音環境において仕事に従事する場合、長時間の騒音暴露により聴力損失になりやすい傾向がある。また、この様な使用者は、騒音レベルが高い環境下で長時間過ごしながら、人との会話で音声コミュニケーションを取る必要がある。すなわち、長時間の騒音暴露が継続する使用者に対しては、聴力損失のリスクを通知するだけでなく、聴力損失に至らない様に補聴器での利得制限により聴力保護を行い、かつ言葉を表す音声を含む信号に対しては、補聴器の利得制限を緩めて、使用者に音声情報を通知する機能が必要となる。

図８は、本実施形態に係る補聴器における信号処理手段の構成図である。
ここではまず、本実施形態と上述した実施形態１〜３との違いを説明する。

上述した実施形態１〜３では、補聴器の使用者および調整者に聴力損失のリスクを通知することを目的としていた。しかしながら、本実施形態では、使用者が意図的に設定変更をしなくても、補聴器側で利得制限処理（利得算出手段によって算出された利得よりも低い利得に変換する）を行う。つまり、本実施形態の補聴器では、聴力損失のリスクを低減し、かつ語音明瞭度を維持できる時間を延長することを目的としている。

図８において、図６の構成と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。なお、図６では、暴露時間判定結果５０に応じて、出力デジタル信号９０の信号を切替えていたが、図８では、利得制限手段５５０を追加し、暴露時間判定結果５２に応じて利得制限手段５５０の動作を変更する点で異なっている。なお、図８では、通信手段５４０が有る点でも異なっているが、これは上述した実施形態２に係る補聴器で説明した図４の構成と同一であるため、ここではその説明を省略する。

さらに、本実施形態に係る補聴器では、暴露時間判定を行う許容時間として、第１許容時間と、第１許容時間より長い第２許容時間という２つの閾値を設けている。

ここで、第１許容時間と第２許容時間の２つを設けた理由は、聴覚保護を最優先させて周波数帯域全体の利得を制限する第２許容時間と、語音聴取に関連のある音声帯域は利得制限せず、音声帯域以外の周波数帯域に対して利得制限を行う第１許容時間とを設定することで、使用者の周囲環境等の状況に応じて出力レベルを抑制する程度を明確に切り分けるためである。

このように、第１許容時間と第２許容時間という２つの閾値を設けることにより、聴力保護に考慮しつつ、暴露時間が第１許容時間以内であれば、自然な状態の音環境を提供することができる。そして、第１許容時間を超過して第２許容時間を超えるまでは語音明瞭度を維持して聴覚保護を行うことができる。さらに、第２許容時間を超えた場合には、聴覚保護を最優先することができる。この結果、状況に応じて聴覚保護のリスク低減制御を調整して、使用者の利便性を高めることができる。

図９は、本実施形態に係る補聴器の利得制限手段５５０の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、周波数帯域毎の各音圧レベルに対する暴露時間４１が、暴露時間判定手段５２０に入力されると、図９に示すように、対象となる周波数帯域が選択される（Ｓ５５１）。その後で、対象となる音圧レベルが選択される（Ｓ５５２）。

次に、対象となる音圧レベルの暴露時間４１と第１許容時間との比較を行う（Ｓ５５４）。ここで、暴露時間４１が第１許容時間以内である場合には、Ｓ５６０へ進み、利得制限処理を行わない。一方、暴露時間４１が第１許容時間を超過している場合には、音声帯域以外の利得を所定値に制限する利得制限処理を行う（Ｓ５５５）。なお、音声帯域とは、語音聴取に関係のある周波数帯域を意味しており（例えば、小寺一興著「補聴器フィッティングの考え方 改定第２版」（診断と治療社発行、2008年10月7日）参照）、約２００Ｈｚから約６０００Ｈｚの範囲である。

次に、対象となる音圧レベルの暴露時間４１と第２許容時間との比較を行う（Ｓ５５６）。ここで、暴露時間４１が第２許容時間以内である場合には、Ｓ５６０へ進み、更なる利得制限処理は行わない。一方、暴露時間４１が第２許容時間を超過している場合には、許容時間を超過した全ての周波数帯域に対して利得制限処理を行う（Ｓ５５７）。なお、第２許容時間は、聴覚低下が発生する可能性がある時間の閾値として設定されており、第１許容時間より長い時間として設定される。

次に、全ての音圧レベルについて、判定が終了したかどうかを判定する（Ｓ５６０）。ここで、全ての判定が終了していない場合には、次の音圧レベルを選択し（Ｓ５５２）、Ｓ５５４〜Ｓ５５７までの処理を繰り返し行う。

次に、全ての周波数帯域について、判定が終了したかどうかを判定する（Ｓ５６１）。ここで、全ての判定が終了していない場合には、次の周波数帯域を選択し（Ｓ５５１）、Ｓ５５２〜Ｓ５５７までの処理を繰り返し行う。

次に、各音圧レベルの許容時間は、所定時間区間２の時間間隔で決められているため、これを超過しているかどうかの判断を行う。すなわち、起点からの経過時間が所定時間区間２を超過したかどうかを判定する（Ｓ５６３）。ここで、経過時間が所定時間区間２を超過している場合には、利得制限制御を解除して、利得制限を初期値（例えば、制限無し）に設定する（Ｓ５６４）。一方、経過時間が所定時間区間２を超過していない場合には、何も処理をせずにＳ５６６へ進む。

最後に、全ての信号区間の判定が終了したかどうかを判定する（Ｓ５６６）。ここで、時間的に処理すべき信号がある場合、すなわち処理を継続する場合には、処理開始位置を所定時間区間１だけ増加させ（Ｓ５６７）、再度、Ｓ５５１へ戻って最初から処理を行う。

ここで、言葉の聞き取りを考察する目的で、音声信号で言葉に関わる母音と子音との違いについて説明を行う。すなわち、音声信号における母音区間と子音区間とを比較すると、子音区間は振幅、すなわち音圧レベルが小さく、かつ継続時間も短いという特徴がある。この特徴から、難聴者が聞き取り難いのは子音である場合が多い。

さらに、人の音を知覚する際のマスキングという現象について説明する。すなわち、ある音によって周波数が近い別の音がかき消されて聞こえなくなる周波数マスキングという現象が存在する。また、ある音に時間的に近い別の音がかき消されて聞こえなくなる時間マスキングという現象も存在する。

本実施形態では、暴露時間４１が、第１許容時間を超過し、かつ第２許容時間以内である場合には、音声帯域以外の入力デジタル信号１０に対して利得制限処理を行う。特に、本実施形態では、２００Ｈｚ以下の低周波数帯域の入力デジタル信号１０に対して利得制限処理を行うことにより、音声信号の子音成分に対する周波数マスキングおよび時間マスキングの影響を低減することができる。この結果、難聴者にとって聞き取り難い子音に対する語音明瞭度を維持した状態で、聴力保護ができるという効果がある。

なお、図９では、構成要素として、暴露時間判定手段５２０と利得制限手段５５０との２つを組み合わせた処理の流れについて説明した。詳細には、これらの処理の大部分が暴露時間判定手段５２０による処理であり、ステップＳ５５５，Ｓ５５７のみが利得制限手段５５０による処理である。

なお、上記では、暴露時間の判定を行う際に、第１許容時間と第２許容時間とを設定して閾値を２段階とした例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、暴露時間の判定を行う際に、３段階以上の許容時間を閾値として設定してもよい。この場合、母音と子音を区別して利得制限処理を実施することができる。

すなわち、例えば、３段階の許容時間を設定して暴露時間を判定する場合には、まず、第１許容時間の超過によって、音声帯域以外の入力デジタル信号１０に対する利得制限処理を行う。次に、第２許容時間の超過によって、子音帯域以外の入力デジタル信号１０に対する利得制限処理を行う。続いて、第３許容時間の超過によって、全周波数帯域の入力デジタル信号１０に対する利得制限処理を行う。なお、各許容時間の長さは、第１許容時間＜第２許容時間＜第３許容時間の関係を満たすものとする。

ここで、語音明瞭度を維持する目的のために、音声信号における母音区間と子音区間との関係について説明する。

すなわち、母音は低周波数帯域に音圧レベルの高い成分を含むため、母音に継続する子音が、母音の周波数マスキングの影響によって聞き取りにくくなる。さらに、母音に継続する子音は、母音の時間マスキングの影響も受けるため、さらに聞き取りにくくなる。この様な状態でも、健聴者であれば周波数を選択的に増幅する外有毛細胞により母音に継続する子音を聞き取ることが可能であるが、加齢による難聴者の場合は、外有毛細胞が損傷を受けている場合が多く、周波数マスキングおよび時間マスキングにより母音に継続する子音が聞き取り難い。

そこで、本実施形態の補聴器では、子音よりも比較的聞き取りやすい母音に対する利得を制限する。

ここで、子音音声帯域とは、音声帯域（約２００Ｈｚから約６０００Ｈｚの範囲）中における母音のピーク周波数である第１フォルマント（約２００Ｈｚ〜約８００Ｈｚ）を含まない音声帯域であって、約８００Ｈｚから約６ｋＨｚの周波数帯域である。したがって、経過時間が第２許容時間を超過した場合には、約２００Ｈｚ以上かつ約８００Ｈｚ以下の周波数帯域に対する利得を制限（低下）することによって、子音帯域以外に対する利得制限を行う。

なお、経過時間が第２許容時間を超過した場合に利得を制限する周波数帯域の上限値としては、約８００Ｈｚではなく、第１フォルマントの領域からある程度間隔を取って、約８００Ｈｚから約２０００Ｈｚの間の値に設定されていればよい。

この理由は 、区切りとなる周波数帯域の上限は、言葉の聴き間違い（以下、異聴と称する。）の傾向や、聴力レベル、聴力型（例えば、高音漸傾型、高音急墜型、低音障害型、水平型、山型、谷型）によって、最適値に個人差があるためである。

例えば、母音の第２フォルマントが約８００Ｈｚ〜約２５００ｋＨｚであり、子音だけでなく母音の異聴が多い使用者に対しては、第２フォルマント周波数の聴き取りのために８００Ｈｚを帯域の上限値として設定することが望ましい。一方、母音の異聴は少なく、子音の異聴が多い使用者に対しては、周波数帯域の上限値を高くした方が、母音から子音へのマスキングによる影響が低減出できるため好ましい。すなわち、第２許容時間を超過した場合には、約２００Ｈｚ以上かつ、約８００Ｈｚから約２０００Ｈｚの間の上限値以下の周波数帯域に対する利得を制限（低下）してもよい。

音声帯域以外として、２００Ｈｚ以下の低周波成分の利得制限処理を行うことにより、低周波数帯域成分による高周波数帯域域成分に対する周波数マスキング、および先行母音による後続子音に対する時間マスキングの影響を低減することができる。よって、効果的に子音の聞き取りを向上させることができる。さらに、子音帯域以外として、８００Ｈｚ以下の周波数帯域の利得制限処理を行うことにより、周波数マスキングおよび時間マスキングの影響を低減することができ、子音の聞き取り易さを更に向上させることができる。

図１０は、本実施形態に係る補聴器の入出力特性の一例を表す。
なお、この入出力特性は、補聴器調整装置１０００を用いて補聴器の調整者が設定し、利得設定記憶手段２１１において記憶されるが、本実施形態に係る補聴器では、利得制限手段５５０において入出力特性を変化させることができる場合の利得制限する方法について説明する。

図１０に示す入出力特性において、実線は利得制限前、破線は利得制限後を表す。
まず、実線の特性について説明する。

非線形に特性が変わる点として、第１のニーポイント８０１と、第２のニーポイント８０２と、最大出力音圧レベルに達するポイント８０３とがある。第１のニーポイント８０１と第２のニーポイント８０２との間が、語音聴取に寄与するリニア領域８１０である。一方、第１のニーポイント８０１と最大出力音圧レベルに達するポイント８０３との間は、出力音圧を制限する圧縮領域（もしくはコンプレッション領域）である。さらに、第２のニーポイント８０２以下は、補聴器の装用により小さな雑音を抑圧するスケルチ領域（もしくはエクスパンジョン領域）である。

また、使用者が聞き取れる最も小さな音として、最小可聴値８２５も図示されている。
なお、図１０に示す入出力特性は、周波数帯域毎に異なるが、ここでは、１つの周波数帯域の例を挙げて説明する。

ここで、語音明瞭度の改善を行うためには、最小可聴値８２５より少なくとも３０ｄＢ、望ましくは４０ｄＢのダイナミックレンジ８２７が必要である（例えば、小寺一興著「補聴器フィッティングの考え方 改定第２版」（診断と治療社発行、2008年10月7日）参照）。すなわち、利得制限手段５５０において、利得制限処理を行った後もダイナミックレンジ８２７として少なくとも３０ｄＢ、望ましくは４０ｄＢ必要である。

図１０では、利得制限処理後の入出力特性として、ダイナミックレンジが十分に確保できている場合を示しており、利得制限処理後の入出力特性は、破線で表されている。

図１０に示す特性としては、リニア領域８２０が利得制限処理前のリニア領域８１０を並行に移動させている。これにより、利得制限処理後も語音聴取に影響を及ぼすことなく、聴力保護が可能となる。

図１１は、利得制限処理後の入出力特性として、ダイナミックレンジが十分に確保できない場合を示しており、図１０と同様に、利得制限処理後の入出力特性を破線で表している。

例えば、難聴が進行して、最小可聴値８３５が高い使用者の場合には、最小可聴値８３５が高いと、利得制限処理後にダイナミックレンジ８３７が十分に確保できないおそれがある。この場合、利得制限処理前のニーポイント８０１より、利得制限処理後の第１のニーポイント８３１の入力音圧レベルを小さくすることにより、入力音圧レベルのダイナミックレンジを確保することができる。

そして、利得制限処理後のリニア領域８３０を、場合によっては、圧縮領域に近い特性とする。また、第１のニーポイントを下げただけでは、語音明瞭度の低下が見られた場合には、第２のニーポイント上昇させる設定変更（図示せず）を実施してもよい。この場合でも、明瞭度改善を実現することができる。

本発明の補聴器は、暴露時間判定手段が出力音圧レベル毎の暴露時間が許容時間を超過したかどうかを検出することで、許容時間を超過したことを検出した場合に聴覚障害のリスクがあることを検出できるため、聴覚障害を未然に防ぐことができ、使い勝手が良いという効果を奏するため、補聴器やＭＰ３プレーヤー等の音楽再生装置にも広く適用可能である

１０ 入力デジタル信号
１１ 入力信号
２０ 利得
２１ 利得
３０ 出力音圧レベル
３１ 出力音圧レベル
４０ 各音圧レベルに対する暴露時間
４１ 暴露時間
５０ 暴露時間判定結果
５４ 暴露時間判定結果の通信用データ
６０ スイッチング手段（通知手段）
７０ 出力音デジタル信号
８０ 通知音デジタル信号
９０ 出力デジタル信号
９１ 入力アナログ信号
９４ 出力アナログ信号
１００ 信号処理手段
１１０ 周波数分析手段
２００ 利得算出手段
２０１ 利得設定記憶手段
２１０ 利得算出手段
２１１ 利得設定記憶手段
３００ 音圧算出手段
４００ 計時手段
５００，５１０，５２０ 暴露時間判定手段
５０１，５１１，５２１ 許容時間記憶手段
５３０ 暴露時間記憶手段
５４０ 通信手段
５５０ 利得制限手段
６００，６１０ 利得制御手段
７１０ 周波数合成手段
８００ 通知音記憶手段
８０１ 第１のニーポイント
８０２ 第２のニーポイント
８０３ 最大音圧利得
８１０ 入出力特性のリニア領域
８２０，８３０ リニア領域
８２５，８３５ 最小可聴値
８２７，８３７ ダイナミックレンジ
８３１ 利得制限後の第１のニーポイント
９０１ マイク
９０２ Ａ／Ｄ変換部
９０３ Ｄ／Ａ変換部
９０４ レシーバ
１０００ 補聴器調整装置
１０１０ 通信手段
１０２０ 信号処理手段
１０３０ 記憶手段
１０４０ 表示手段

本発明は、補聴器に関する。

従来より、過大音による聴覚障害に対して使用者を保護するために、出力音圧制限回路を有し、最大出力音圧レベル特性の高音域を制御する補聴器がある(例えば、特許文献１参照)。

また、過大音による聴覚障害を防止するため、日本産業衛生学会では、騒音許容基準を策定している。

特開平２−５８９９９号公報

しかしながら、上記従来の補聴器では、以下のような問題を有している。
すなわち、上記公報に開示された補聴器では、所定の閾値以上の入力音圧が与えられると、すぐに音声出力信号が抑制されてしまう。このため、逆に、会話が聞き取りにくくなるおそれがあることから使い勝手が悪かった。

本発明は、聴力障害のリスクを予め使用者等が認識することで聴覚障害を未然に防ぐことが可能であり、かつ会話等を聞き取りにくくすることを防止した使い勝手の良い補聴器を提供することを目的とする。

本発明の補聴器は、利得算出手段と、音圧算出手段と、計時手段と、暴露時間判定手段と、利得制限手段と、を備えている。利得算出手段は、入力音信号を増幅または圧縮する利得を算出する。音圧算出手段は、入力信号と利得とに基づいて出力音圧レベルを算出する。計時手段は、出力音圧レベルが発生する時間間隔を出力音圧レベル毎に積算して暴露時間を算出する。暴露時間判定手段は、計時手段において算出された出力音圧レベル毎の暴露時間が、所定の許容時間を超過したかどうかを検出する。利得制限手段は、暴露時間判定手段において設定された許容時間の長さに応じて、入力信号の周波数帯域ごとに算出された利得を調整する。

なお、暴露時間とは、聴覚障害のリスクのある所定音圧レベルにさらされる時間を意味している。
これにより、暴露時間判定手段が出力音圧レベル毎の暴露時間が許容時間を超過したかどうかを検出することで、聴覚障害のリスクがあるか否かを検出できる。また、予め設定された許容時間の長さに応じて、周波数帯域ごとに算出された利得の大きさを調整することで、例えば、周囲環境等の状況に応じて、聴覚障害のリスク低減のための制御を調整することができる。この結果、状況に応じて利得制限制御の自由度を高め、使い勝手のよい補聴器を得ることができる。

第２の発明に係る補聴器は、第１の発明に係る補聴器であって、入力信号を周波数領域信号に変換する周波数分析手段をさらに備えている。利得算出手段は、入力信号の周波数帯域毎に前記利得を算出する。音圧算出手段は、入力信号の周波数帯域毎に音圧レベルを算出する。計時手段は、入力信号の周波数帯域毎に暴露時間を算出する。暴露時間判定手段は、入力信号の周波数帯域毎に暴露時間が許容時間を超過したかどうかを検出する。

これにより、例えば、ハウリングが頻繁に起きるなどの理由から、特定の周波数帯の信号成分が著しく大きな振幅を持つ場合があるが、周波数帯域毎に音圧レベルを算出し、帯域毎に暴露時間が許容時間を超過したかどうかを検出すれば、帯域毎に許容時間を超過したことを検出した場合に聴覚障害のリスクがあることを検出できる。

第３の発明に係る補聴器は、第２の発明に係る補聴器であって、周波数分析手段は、入力信号を３以上の周波数帯域の周波数領域信号に変換する。
ここで、周波数分析手段が、単に、音声帯域と非音声帯域との２つに分割した場合には、母音音声帯域の音圧が高い状態にも関わらず、言葉の聞き取りに重要な子音音声帯域まで抑圧して、言葉が聞き取りにくくなるおそれがある。

そこで、本発明の補聴器では、少なくとも３つの周波数帯域に分割している。
これにより、聞き取りたい周波数帯域の音だけをより正確に選択して出力することで、聴覚保護と聞き取り易さとを両立させることができる。

第４の発明に係る補聴器は、第１から第３の発明のいずれか１つに係る補聴器であって、暴露時間判定手段が許容時間の超過を検出すると、補聴器の使用者または調整者に通知する通知手段を、さらに備えている。

ここでは、暴露時間判定手段が許容時間の超過を検出した場合に、通知手段が通知音を再生するなどして使用者に通知する、あるいは補聴器と接続される補聴器調整装置が、暴露時間や許容時間の超過を表示することで補聴器の調整者に通知する。

これにより、聴覚障害のリスクが使用者に通知されれば、使用者は聴覚障害防止のために設定変更などを行うか、そのリスクを理解した上で継続使用することを選択できる。また、補聴器調整者に通知されれば、使用者が補聴器調整のために補聴器販売店に来店した際に、聴覚障害の危険性を認識することができ、聴覚障害防止のために設定変更などを行うか、そのリスクを理解した上で継続使用することを選択できる。

第５の発明に係る補聴器は、第１からは第４の発明のいずれか１つに係る補聴器であって、許容時間は、第１許容時間および前記第１許容時間よりも長い第２許容時間を有している。利得制限手段は、暴露時間判定手段が第１許容時間を超過したことを検出すると、利得算出手段によって算出された利得のうち音声帯域以外の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力する。

ここでは、聴覚障害のリスク判定を行うための許容時間を段階的に設定している。そして、段階的に設定された許容時間を超えた場合に、聴覚障害のリスク低減のための制御を段階的に行う。具体的には、第２許容時間よりも短い第１許容時間を超えた場合には、音声帯域以外の周波数に対する利得を低下させる。

これにより、暴露時間判定手段が第１許容時間を超過したことを検出した場合に、利得算出手段によって算出された利得のうち音声帯域以外の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力すれば、語音明瞭度の劣化を抑制しつつ、聴覚障害を抑制できる。

第６の発明に係る補聴器は、第５の発明に係る補聴器であって、利得制限手段は、暴露時間判定手段が第１許容時間を超過したことを検出すると、利得算出手段によって算出された利得のうち、２００Ｈｚ以下、および６０００Ｈｚ以上の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力する。

ここで、２００Ｈｚから６０００Ｈｚの帯域は語音聴取に関連する音声帯域であることが想定される。
これにより、この周波数帯域の範囲外の利得を低下させて出力信号を出力することで、音声帯域の聞き取り易さは維持して語音明瞭度の劣化を抑制しつつ、聴覚障害の発生を抑制できる。

第７の発明に係る補聴器は、第５または第６の発明に係る補聴器であって、利得制限手段は、暴露時間判定手段が第２許容時間を超過したことを検出すると、利得算出手段によって算出された利得のうち子音音声帯域以外の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力する。

ここで、聴覚障害者にとって、子音は母音よりも聞き取りにくいことが想定される。
これにより、子音音声帯域以外の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力すれば、語音明瞭度の劣化をより抑制しつつ、聴覚障害を抑制できる。

第８の発明に係る補聴器は、第７の発明に係る補聴器であって、利得制限手段は、暴露時間判定手段が第２許容時間を超過したことを検出すると、利得算出手段によって算出された利得のうち２００Ｈｚ以上、８００Ｈｚ以下の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力する。

ここで、音声帯域（約２００Ｈｚから約６０００Ｈｚの範囲）の中で母音のピーク周波数である第１フォルマント（約２００Ｈｚ〜約８００Ｈｚ）を含まない音声帯域（約８００Ｈｚから約６０００Ｈｚの間）が子音音声帯域である。

これにより、第２許容時間を超過した場合に、２００Ｈｚ以上で８００Ｈｚ以下の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力することで、語音明瞭度の劣化を抑制しつつ、聴覚障害を抑制することができる。

第９の発明に係る補聴器は、第１から第８の発明のいずれか１つに係る補聴器であって、利得制限手段は、暴露時間判定手段が許容時間を超過したことを検出すると、利得算出手段によって算出された利得を非線形に調整して出力信号を出力する。

ここで、語音情報は音声のピーク最小可聴値より４０ｄＢ以上のダイナミックレンジが有ることが望ましい。
これにより、仮にその状態を満足して最大出力音圧を下げることができるのであれば、非線形に利得を調整することで、語音明瞭度を維持しながら、聴覚障害のリスクを低減することができる。

第１０の発明に係る補聴器は、第１から第９の発明のいずれか１つに係る補聴器であって、利得制限手段は、暴露時間判定手段が許容時間を超過したことを検出すると、入力音圧レベルに対するダイナミックレンジを維持しつつ、入出力特性を示すグラフにおける特性が切り換わる第１のニーポイントの入力音圧レベルを低下させる。

ここで、最小可聴値より４０ｄＢ以上のダイナミックレンジを確保できない場合には、聴力保護を優先して最大出力音圧を下げる必要がある。
そこで、本発明では、第１のニーポイントを低下させることで、入力のダイナミックレンジを確保しつつ、語音明瞭度を可能な限り維持しつつ、聴覚障害のリスクを低減することができる。

また、本発明に係る補聴器では、音圧算出手段は、出力信号から出力音を生成する音再生手段の周波数特性を反映した鼓膜面音圧に換算することが好ましい。あるいは、音圧算出手段は、外耳道での周波数特性を反映した鼓膜面音圧に換算することが好ましい。

これにより、補聴器の信号処理部における出力音圧レベルだけでなく、レシーバでの出力周波数特性や外耳道での共鳴を含む周波数特性を加えることで、鼓膜面での音圧レベルを算出することができる。よって、正確な音圧レベルで聴覚障害を引き起こす可能性があるかどうかを判断することができる。

また、本発明に係る補聴器では、音圧算出手段は、音導チューブでの周波数特性を反映した鼓膜面音圧に換算することが好ましい。
これにより、補聴器の形状違いによる差を吸収することが可能となり、耳掛型でレシーバが補聴器本体にある機種や、外耳道レシーバの耳掛型あるいは耳穴型の補聴器であっても、正確な鼓膜面音圧に換算することができる。

本発明に係る補聴器では、計時手段として、絶対時刻で計測することが好ましい。
これにより、使用者が１日の内で電源切断を行っても、１日の中での音圧レベルの暴露時間を正確に測定することができる。
本発明に係る補聴器では、計時手段として、所定の起点時刻からの相対時刻で計測することが好ましい。
これにより、補聴器本体に絶対時刻を保持する必要がなくなり、未使用時は電源を完全に切断することができるため、低消費電力化を図ることができる。

本発明に係る補聴器では、計時手段として、所定の起点時刻からの相対時刻で計測し、外部制御装置から絶対時刻を受信して、暴露時間を算出することが好ましい。
これにより、補聴器本体に絶対時刻を保持する必要がなく、かつ絶対時刻を外部制御装置から受信して換算することで、電源断が短時間なのか長時間なのかを判断することができる。よって、補聴器本体の低消費電力化とともに、正確な暴露時間を算出による聴力保護が可能となる。

（発明の効果）
本発明の補聴器によれば、暴露時間判定手段において出力音圧レベル毎の暴露時間が許容時間を超過したかどうかを検出することができるため、許容時間を超過したことを検出した場合に聴覚障害のリスクがあることを検出できる。したがって、聴覚障害を未然に防ぐことができるとともに、会話等を聞き取りにくくなることを防止して使い勝手が良い補聴器を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る補聴器の構成図。 本発明の第１の実施形態に係る補聴器における信号処理手段の構成図。 本発明の第１の実施形態に係る補聴器の音圧レベルと許容時間の一例を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る補聴器における信号処理手段の構成図。 本発明の第２の実施形態に係る補聴器および補聴器調整装置の構成図。 本発明の第３の実施形態に係る補聴器における信号処理手段の構成図。 本発明の第３の実施形態に係る補聴器の帯域毎音圧レベルと許容時間の一例を示す図。 本発明の第４の実施形態に係る補聴器における信号処理手段の構成図。 本発明の第４の実施形態に係る補聴器の暴露時間判定手段および利得制限手段の処理の流れを示すフローチャート。 本発明の第４の実施形態に係る補聴器の入出力特性の一例を示す図。 本発明の第４の実施形態に係る補聴器の入出力特性の一例を示す図。

（実施形態１）
以下、本発明の一実施形態に係る補聴器について、図１から図３を用いて説明すれば以下の通りである。

なお、以下で説明する１０，２０，３０，４０，・・・等の符号で表されるものは、機能ブロックにおいて送受信される各種信号を示している。
図１は、本実施形態に係る補聴器の構成図である。

本実施形態の補聴器は、図１に示すように、マイク９０１、Ａ／Ｄ変換部９０２、信号処理手段１００、Ｄ／Ａ変換部９０３、レシーバ９０４を備えている。
マイク９０１は、入力音を入力アナログ信号９１に変換する。Ａ／Ｄ変換部９０２は、入力アナログ信号９１を入力デジタル信号１０に変換する。信号処理手段１００は、入力デジタル音声信号１０を加工して出力デジタル信号９０を生成する。Ｄ／Ａ変換部９０３は、生成された出力デジタル信号９０を出力アナログ信号９４に変換する。レシーバ９０４は、出力アナログ信号９４を出力音に変換し、使用者に対して出力音を再生する。

図２は、本実施形態に係る補聴器の信号処理手段１００の構成図である。
信号処理手段１００は、利得設定記憶手段２０１と、利得算出手段２００と、音圧算出手段３００と、計時手段４００と、許容時間記憶手段５０１と、暴露時間判定手段５００と、通知音記憶手段８００と、を有する。利得設定記憶手段２０１は、使用者の聴力レベルに応じた利得を記憶している。利得算出手段２００は、利得設定記憶手段２０１から前記利得を読み出し、入力デジタル信号１０に対する利得２０を算出する。音圧算出手段３００は、入力デジタル信号１０と利得２０とに基づいて、出力音圧レベル３０を推定する。計時手段４００は、各出力音圧レベル３０に対する暴露時間４０を計測する。許容時間記憶手段５０１は、聴覚保護のための出力音圧レベルの許容時間を記憶する。暴露時間判定手段５００は、各出力音圧レベルに対する暴露時間４０が許容時間以内かどうかを判定する。通知音記憶手段８００は、判定結果を通知するための音を記憶する。

次に、信号処理手段１００の各構成要素における処理の流れを説明する。
入力デジタル信号１０は、信号処理手段１００において処理される所定時間区間１に分割され、１つの所定時間区間に対する入力デジタル信号１０が、利得算出手段２００、音圧算出手段３００、利得制御手段６００へそれぞれ入力される。なお、所定時間区間１は、任意に設定することが可能であって、例えば、後述の周波数分析合成処理を行う数ｍｓｅｃという時間間隔に設定される。

利得算出手段２００は、初期動作として利得設定記憶手段２０１から使用者の聴力レベルに応じた入力デジタル信号１０の音圧レベルと利得との関係を表す利得特性を読み出す。そして、利得算出手段２００は、その利得特性に基づいて、入力デジタル信号１０の音圧レベルから、所定時間区間１の入力デジタル信号１０に対する増幅率を表す利得２０を算出する。

利得制御手段６００は、入力デジタル信号１０に対して利得２０によって増幅もしくは圧縮することにより、出力音デジタル信号７０を生成する。ここでも、聴力保護の観点から、従来の最大出力制限回路（ＡＧＣ）やピーククリッピング処理などを実施してもよい。

音圧算出手段３００は、所定時間区間の入力デジタル信号１０と利得２０とに基づいて、補聴器において再生される出力音圧レベル３０を推定する。
計時手段４００は、所定時間区間１より長い所定時間区間２の時間内において、出力音圧レベル３０が継続している時間を積算した時間、すなわち暴露時間を、出力音圧レベル毎に算出する。

ここで、各出力音圧レベルとは、出力音圧レベルを任意の大きさごとに区間で分けることであるが、ここでは３ｄＢごとに出力音圧レベル３０を区間で分けた例を挙げて説明する。また、所定時間区間２とは、任意の時間区間であり、例えば、１日でも１週間でもよいが、ここでは所定時間区間２を１日とした例を挙げて説明する。

図３は、聴力損失を起こさない出力音圧レベル３０と許容時間との関係を表す。
ここで、許容時間とは、出力音圧レベル３０と各出力レベルに対する暴露時間４０との関係として、聴力損失が発生しない許容される時間を表す。

許容時間記憶手段５０１は、この出力音圧レベル３０と許容時間との関係を記憶している。
ここで、聴力損失には、一過性聴覚閾値移動（ＴＴＳ：Temporary Threshold Shift）と呼ばれる一時的な聴力損失であり後で回復するものと、永続性聴力閾値移動（ＰＴＳ：Permanent Threshold Shift）と呼ばれる聴力損失が回復しないものとが存在する。本実施形態では、後者の意味で聴力損失という言葉を用いる。また、図３に示す許容時間は、一例であって、国や団体によって基準が異なる場合がある。基準が異なる場合には、その基準に合わせた許容時間とすることが可能である。また、ここでは、聴力損失を起こさない出力音圧レベル３０と許容時間との関係として図３を示したが、聴力損失を予防するという観点で、許容時間を複数段階に分けて設けることも可能である。

通知音記憶手段８００では、聴力損失が発生する可能性がある旨を、使用者に通知するための通知音を記憶している。通知音の一例としては、純音の時間的な組み合わせ、例えば、「ピーピーピー」などでもよい。ただし、補聴器では、音量設定変更の通知音やプログラム変更の通知音など、いくつかの通知音が用いられているため、使用者が他の通知音と区別できる音源にする必要がある。また、補聴器が十分な記憶容量を有している場合には、音声で通知する方法として、例えば、「現在の出力レベルでは聴力損失を起こす可能性があります」と言葉で通知する方法もある。なお、言葉で通知する場合には、使用者が理解可能な言語で通知できるように、言語の選択が可能であることが好ましい。

暴露時間判定手段５００は、各音圧レベルに対する暴露時間４０が、図３に示した許容時間以内かどうかの判定を行い、暴露時間判定結果５０を算出する。
ここで、各音圧レベルに対する暴露時間４０が許容時間以内と判定された場合には、図１に示す補聴器の通常動作として、スイッチング手段（通知手段）６０（図２参照）によって、出力音デジタル信号７０が出力デジタル信号９０として出力されるように切り換えられる。一方、各音圧レベルに対する暴露時間４０が許容時間を超過していると判定された場合には、スイッチング手段６０によって、出力デジタル信号９０として通知音デジタル信号８０が出力されるように、切り換えられる。そして、通知音デジタル信号８０の再生が完了した際には、出力デジタル信号９０として出力音デジタル信号７０が出力されるように、スイッチング手段６０によって再度切り換えられる。

これにより、使用者は、現在の補聴状態において、聴力損失のリスクがあることを認知することができる。よって、使用者は、聴力損失のリスクを回避するために、利得算出手段２００における利得２０を下げる設定変更を行う、もしくは周囲音がより静かな音環境に移動する、等の対策を採ることができる。一方、使用者にとって、とても重要な語音聴取の最中で有る場合には、聴力損失のリスクは認識しつつも、補聴器の設定や周囲音環境を変えることなく、補聴器の使用を継続することも選択可能である。

さらに、ここでは、計時手段４００について補足する。
ここで、出力音圧レベルの暴露時間を正確に求めるためには、絶対時刻で計測する必要がある。しかしながら、補聴器において絶対時刻を計測するためには、補聴器を使用しない時も絶対時刻計測のために電力を消費し続ける必要があり、低消費電力とのトレードオフの関係となる。

本実施形態では、その対策として、補聴器の本体では相対時刻で測定しておき、補聴器の音量設定やプログラム設定を行う外部制御装置（図示せず）もしくはリモート・コントローラーにて絶対時刻を保持させている。これにより、外部制御装置と補聴器とが通信する際に、補聴器側で絶対時刻を受信して時刻換算することができる。この結果、消費電流を低減しつつ、出力音圧レベルの暴露時間を正確に計測することが可能となる。

（実施形態２）
本発明の他の実施形態に係る補聴器について、図４および図５を用いて説明すれば以下の通りである。

なお、以下で説明する１０，２０，３０，４０，５０，５４，・・・等の符号で表されるものは、機能ブロックにおいて送受信される各種信号を示している。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る補聴器に含まれる信号処理手段の構成図である。

まず、本実施形態と上述した実施形態１との違いを説明する。
図１では、聴力損失のリスクを通知音で使用者に通知していたが、図４では聴力損失のリスクを補聴器内に記憶しておき、補聴器販売店などで調整を行う際に、補聴器調整装置１０００によって聴力損失のリスクを確認する点において異なっている。これにより、使用者は、補聴器調整を行う際にフィッティングと呼ばれる調整作業を初期段階で行うが、この補聴器調整作業を行う際に利得調整を行うことにより、聴力損失を防止しつつ、語音明瞭度を改善するための調整を補聴器の専門家と共に行うことができる。

図４において、図１の構成と同一箇所については、同じ符号を付してその説明を省略する。図１に対して図４が異なる箇所は、暴露時間記憶手段５３０および通信手段５４０が存在する点と、通知音記憶手段８００が存在しない点である。

暴露時間判定手段５００における暴露時間判定結果５０は、暴露時間記憶手段５３０に記憶される。記憶される時間間隔は、所定時間区間２の時間間隔で記憶してもよいが、暴露時間判定手段５００において、各出力音圧レベルに対する暴露時間４０が許容時間を超過した時のみ暴露時間記憶手段５３０において記憶してもよい。これにより、記憶容量を削減できる効果がある。

通信手段５４０は、補聴器調整装置１０００に送信するために、暴露時間判定結果５０を暴露時間判定結果の通信用データ５４に変換する。具体的には、通信手段５４０は、通信処理を行うための誤り検出符号や誤り訂正符号を付加する処理を行う。なお、ここでは、通信路の信頼性に応じて、通信手段５４０における処理内容を任意に決めればよい。

図５は、本実施形態に係る補聴器および補聴器調整装置の構成図である。
まず、補聴器調整装置１０００の構成を説明する。
補聴器調整装置１０００は、補聴器との通信を行う通信手段１０１０と、補聴器の設定を記憶する記憶手段１０３０と、補聴器の設定内容に関する情報を通信したり画像表示させたりする信号処理手段１０２０と、補聴器の設定内容に関する情報や補聴器の動作を、補聴器の使用者および調整者に対して画面表示する表示手段１０４０と、を有している。

次に、補聴器調整装置１０００における処理の流れについて説明する。
補聴器調整装置１０００と補聴器との通信は、通信線が接続された際、もしくは補聴器の調整者が通信開始の指示を行った際に開始される。

通信手段１０１０は、暴露時間判定結果の通信用データ５４を補聴器から受信する。そして、通信手段１０１０は、付加された誤り検出符号や誤り訂正符号を復号して、暴露時間判定結果５０を取り出す。

信号処理手段１０２０は、暴露時間判定結果５０を記憶手段１０３０に記憶させる。そして、補聴器の調整者が、暴露時間判定結果５０を表示する指示を信号処理手段１０２０に対して行うと、信号処理手段１０２０は、暴露時間判定結果５０を表示手段１０４０に表示させる。

これにより、この表示結果を補聴器の使用者および調整者が確認することで、補聴器の利得設定記憶手段２０１の内容や、利得制御手段６００の動作を、補聴器調整装置１０００を介して調整することができる。この結果、この調整作業によって聴力損失を防止しつつ、かつ語音明瞭度を改善するように、補聴器の専門家と共に補聴器を調整することができる。

（実施形態３）
本発明のさらに他の実施形態に係る補聴器について、図６および図７を用いて説明すれば以下の通りである。

なお、以下で説明する１０，１１，２１，３１，４１，・・・等の符号で表されるものは、機能ブロックにおいて送受信される各種信号を示している。
図６は、本発明の第３の実施形態に係る補聴器に含まれる信号処理手段の構成図である。まず、本実施形態と上述した実施形態１との違いを説明する。

すなわち、図１では、周波数分析合成処理を行っていなかったが、図６では、周波数分析合成処理を行い、周波数帯域ごとに聴力損失のリスクを推定できる点で異なっている。ここで、感音難聴の聴力損失は、蝸牛における外有毛細胞の損傷が最も早く現れる。そして外有毛細胞の動作は、周波数選択特性を有している。このため、本実施形態のように、周波数帯域ごとに聴力損失のリスクを推定することで、難聴を予防することができる。

図６において図１の構成と同一箇所については、同じ符号を付してその説明を省略する。図６は、周波数分析手段１１０と周波数合成手段７１０とが存在する点と、各処理を周波数帯域毎に行う点において、図１とは異なっている。

本実施形態では、周波数分析手段１１０が、所定時間区間１における入力デジタル信号１０を、周波数帯域毎の入力信号１１に分析する処理を行う。ここで、周波数分析処理の一例としては、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）がある。

利得設定記憶手段２１１は、利得特性を周波数帯域毎に記憶しており、利得算出手段２１０も周波数帯域毎の利得２１を算出する。
利得制御手段６１０は、周波数帯域毎の入力信号１１に対して、周波数帯域毎の利得２１によって増幅もしくは圧縮する処理を行う。

周波数合成手段７１０は、周波数帯域毎の出力信号から出力音デジタル信号７０を算出する。
音圧算出手段３１０は、周波数帯域毎の入力信号１１と周波数帯域毎の利得２１とに基づいて、周波数帯域毎の出力音圧レベル３１を算出する。

計時手段４１０は、周波数帯域毎の各出力音圧レベル３１に対する暴露時間４１を算出する。
許容時間記憶手段５１１は、周波数帯域毎の許容時間を記憶する。

図７は、本実施形態に係る補聴器の帯域毎音圧レベルと許容時間との関係の一例を示している。
ここでは、周波数帯域をオクターブバンドレベルに分割した場合の許容時間を示している。

なお、周波数帯域の分割方法としては、これに限定されるものではない。例えば、図３と同様に、国や団体によって異なる基準に合わせたり演算処理量を考慮したりして、適宜決定すればよい。ただし、少なくとも３つの周波数帯域に分割することが好ましい。

ここで、単に、音声帯域と非音声帯域との２つに分割した場合には、母音音声帯域の音圧が高い状態にも関わらず、言葉の聞き取りに重要な子音音声帯域まで抑圧して、言葉が聞き取りにくくなるおそれがある。そこで、少なくとも３つの周波数帯域に分割することで、このような問題を回避することができる。

以下で、周波数帯域の分割方法の他の例について説明する。
例えば、聴覚フィルタに合わせて臨界帯域幅ごとに分割するか、あるいはそれに近い１／３オクターブバンドレベルに分割してもよい。これにより、ラウドネスを感じる帯域幅に合わせることができるため、聴覚保護をより厳格に規定することができる。

すなわち、この周波数帯域を臨界帯域幅、もしくは１／３オクターブバンドレベルに分割したことで、利得制御手段６１０における周波数帯域毎の利得２１を聴覚における周波数方向に細かく制御することができる。このため、聴力保護を行うことと、出力音の自然さを保つこととを両立することができる。

具体的には、例えば、補聴器でハウリングが発生した場合を考える。ハウリング発生時の入力音は、周波数帯域幅としては狭く、その周波数帯域における音圧が大きいという特徴がある。このハウリング発生時の入力音から聴力保護を行うためには、利得制御として、狭い周波数帯域の音を利得低減することが望ましい。

そこで、利得制御を行う周波数帯域を臨界帯域幅とした場合には、出力音のハウリングを抑圧しつつ、その他の周波数帯域への影響を出来るだけ少なくすることができる。
一方、例えば、周波数帯域を、約２００Ｈｚ以下の音声帯域以外と、約２００Ｈｚ〜約８００Ｈｚの母音音声帯域と、約８００Ｈｚ〜約６０００Ｈｚの子音音声帯域との少なくとも３つの周波数帯域に分割した場合には、演算量を比較的小さくした状態で、聴力保護と言葉の聞取りを両立することができる。

暴露時間判定手段５１０は、周波数帯域毎の各音圧レベルに対する暴露時間４１が許容時間以内か、許容時間超過かの判定を行い、暴露時間判定結果５０を送出する。すなわち、暴露時間判定結果５０が、許容時間以内である場合には、出力音デジタル信号７０を出力デジタル信号９０として出力する。一方、暴露時間判定結果５０が許容時間超過である場合には、通知音デジタル信号８０を出力デジタル信号９０として出力する。上記以外の処理については、図１と同様のため、その説明を省略する。

ここで、音圧算出手段３１０について補足する。
本実施形態では、音圧算出手段３１０において、入力デジタル信号１０と利得２０とに基づいて出力音圧レベル３０を算出している。しかし、聴力保護の観点では、補聴器の出力音圧だけでなく、人の鼓膜面における音圧を知ることが重要である。また、補聴器の出力信号は、レシーバ９０４でも周波数特性を持って変換され、また、人の外耳道の形状によっても周波数特性が変わってくる。さらに、耳掛型の補聴器の場合には、レシーバ９０４と外耳道とは音導チューブを介して接続されており、この接続部分における周波数特性も考慮する必要がある。

すなわち、音圧算出手段３１０では、出力音圧レベル３０を推定するために、レシーバ９０４の周波数特性、および音導チューブでの周波数特性、耳栓形状（クローズ型、オープン型）、さらには使用者でも外耳道での周波数特性を考慮して、出力音圧レベル３０を算出する。これにより、聴力損失のリスクをより正確に判定することができる。

（実施形態４）
本発明のさらに他の実施形態に係る補聴器について、図８から図１１を用いて説明すれば以下の通りである。

なお、以下で説明する１０，１１，２１，３１，４１，５２，・・・等の符号で表されるものは、機能ブロックにおいて送受信される各種信号を示している。
まず、本実施形態に係る補聴器による処理の目的を説明する。

補聴器の使用者が、工事現場やパチンコ等の遊戯施設に代表される騒音レベルの高い音環境において仕事に従事する場合、長時間の騒音暴露により聴力損失になりやすい傾向がある。また、この様な使用者は、騒音レベルが高い環境下で長時間過ごしながら、人との会話で音声コミュニケーションを取る必要がある。すなわち、長時間の騒音暴露が継続する使用者に対しては、聴力損失のリスクを通知するだけでなく、聴力損失に至らない様に補聴器での利得制限により聴力保護を行い、かつ言葉を表す音声を含む信号に対しては、補聴器の利得制限を緩めて、使用者に音声情報を通知する機能が必要となる。

図８は、本実施形態に係る補聴器における信号処理手段の構成図である。
ここではまず、本実施形態と上述した実施形態１〜３との違いを説明する。
上述した実施形態１〜３では、補聴器の使用者および調整者に聴力損失のリスクを通知することを目的としていた。しかしながら、本実施形態では、使用者が意図的に設定変更をしなくても、補聴器側で利得制限処理（利得算出手段によって算出された利得よりも低い利得に変換する）を行う。つまり、本実施形態の補聴器では、聴力損失のリスクを低減し、かつ語音明瞭度を維持できる時間を延長することを目的としている。

図８において、図６の構成と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。なお、図６では、暴露時間判定結果５０に応じて、出力デジタル信号９０の信号を切替えていたが、図８では、利得制限手段５５０を追加し、暴露時間判定結果５２に応じて利得制限手段５５０の動作を変更する点で異なっている。なお、図８では、通信手段５４０が有る点でも異なっているが、これは上述した実施形態２に係る補聴器で説明した図４の構成と同一であるため、ここではその説明を省略する。

さらに、本実施形態に係る補聴器では、暴露時間判定を行う許容時間として、第１許容時間と、第１許容時間より長い第２許容時間という２つの閾値を設けている。
ここで、第１許容時間と第２許容時間の２つを設けた理由は、聴覚保護を最優先させて周波数帯域全体の利得を制限する第２許容時間と、語音聴取に関連のある音声帯域は利得制限せず、音声帯域以外の周波数帯域に対して利得制限を行う第１許容時間とを設定することで、使用者の周囲環境等の状況に応じて出力レベルを抑制する程度を明確に切り分けるためである。

このように、第１許容時間と第２許容時間という２つの閾値を設けることにより、聴力保護に考慮しつつ、暴露時間が第１許容時間以内であれば、自然な状態の音環境を提供することができる。そして、第１許容時間を超過して第２許容時間を超えるまでは語音明瞭度を維持して聴覚保護を行うことができる。さらに、第２許容時間を超えた場合には、聴覚保護を最優先することができる。この結果、状況に応じて聴覚保護のリスク低減制御を調整して、使用者の利便性を高めることができる。

図９は、本実施形態に係る補聴器の利得制限手段５５０の処理の流れを示すフローチャートである。
まず、周波数帯域毎の各音圧レベルに対する暴露時間４１が、暴露時間判定手段５２０に入力されると、図９に示すように、対象となる周波数帯域が選択される（Ｓ５５１）。その後で、対象となる音圧レベルが選択される（Ｓ５５２）。

次に、対象となる音圧レベルの暴露時間４１と第１許容時間との比較を行う（Ｓ５５４）。ここで、暴露時間４１が第１許容時間以内である場合には、Ｓ５６０へ進み、利得制限処理を行わない。一方、暴露時間４１が第１許容時間を超過している場合には、音声帯域以外の利得を所定値に制限する利得制限処理を行う（Ｓ５５５）。なお、音声帯域とは、語音聴取に関係のある周波数帯域を意味しており（例えば、小寺一興著「補聴器フィッティングの考え方 改定第２版」（診断と治療社発行、2008年10月7日）参照）、約２００Ｈｚから約６０００Ｈｚの範囲である。

次に、対象となる音圧レベルの暴露時間４１と第２許容時間との比較を行う（Ｓ５５６）。ここで、暴露時間４１が第２許容時間以内である場合には、Ｓ５６０へ進み、更なる利得制限処理は行わない。一方、暴露時間４１が第２許容時間を超過している場合には、許容時間を超過した全ての周波数帯域に対して利得制限処理を行う（Ｓ５５７）。なお、第２許容時間は、聴覚低下が発生する可能性がある時間の閾値として設定されており、第１許容時間より長い時間として設定される。

次に、全ての音圧レベルについて、判定が終了したかどうかを判定する（Ｓ５６０）。ここで、全ての判定が終了していない場合には、次の音圧レベルを選択し（Ｓ５５２）、Ｓ５５４〜Ｓ５５７までの処理を繰り返し行う。

次に、全ての周波数帯域について、判定が終了したかどうかを判定する（Ｓ５６１）。ここで、全ての判定が終了していない場合には、次の周波数帯域を選択し（Ｓ５５１）、Ｓ５５２〜Ｓ５５７までの処理を繰り返し行う。

次に、各音圧レベルの許容時間は、所定時間区間２の時間間隔で決められているため、これを超過しているかどうかの判断を行う。すなわち、起点からの経過時間が所定時間区間２を超過したかどうかを判定する（Ｓ５６３）。ここで、経過時間が所定時間区間２を超過している場合には、利得制限制御を解除して、利得制限を初期値（例えば、制限無し）に設定する（Ｓ５６４）。一方、経過時間が所定時間区間２を超過していない場合には、何も処理をせずにＳ５６６へ進む。

最後に、全ての信号区間の判定が終了したかどうかを判定する（Ｓ５６６）。ここで、時間的に処理すべき信号がある場合、すなわち処理を継続する場合には、処理開始位置を所定時間区間１だけ増加させ（Ｓ５６７）、再度、Ｓ５５１へ戻って最初から処理を行う。

ここで、言葉の聞き取りを考察する目的で、音声信号で言葉に関わる母音と子音との違いについて説明を行う。すなわち、音声信号における母音区間と子音区間とを比較すると、子音区間は振幅、すなわち音圧レベルが小さく、かつ継続時間も短いという特徴がある。この特徴から、難聴者が聞き取り難いのは子音である場合が多い。

さらに、人の音を知覚する際のマスキングという現象について説明する。すなわち、ある音によって周波数が近い別の音がかき消されて聞こえなくなる周波数マスキングという現象が存在する。また、ある音に時間的に近い別の音がかき消されて聞こえなくなる時間マスキングという現象も存在する。

本実施形態では、暴露時間４１が、第１許容時間を超過し、かつ第２許容時間以内である場合には、音声帯域以外の入力デジタル信号１０に対して利得制限処理を行う。特に、本実施形態では、２００Ｈｚ以下の低周波数帯域の入力デジタル信号１０に対して利得制限処理を行うことにより、音声信号の子音成分に対する周波数マスキングおよび時間マスキングの影響を低減することができる。この結果、難聴者にとって聞き取り難い子音に対する語音明瞭度を維持した状態で、聴力保護ができるという効果がある。

なお、図９では、構成要素として、暴露時間判定手段５２０と利得制限手段５５０との２つを組み合わせた処理の流れについて説明した。詳細には、これらの処理の大部分が暴露時間判定手段５２０による処理であり、ステップＳ５５５，Ｓ５５７のみが利得制限手段５５０による処理である。

なお、上記では、暴露時間の判定を行う際に、第１許容時間と第２許容時間とを設定して閾値を２段階とした例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、暴露時間の判定を行う際に、３段階以上の許容時間を閾値として設定してもよい。この場合、母音と子音を区別して利得制限処理を実施することができる。
すなわち、例えば、３段階の許容時間を設定して暴露時間を判定する場合には、まず、第１許容時間の超過によって、音声帯域以外の入力デジタル信号１０に対する利得制限処理を行う。次に、第２許容時間の超過によって、子音帯域以外の入力デジタル信号１０に対する利得制限処理を行う。続いて、第３許容時間の超過によって、全周波数帯域の入力デジタル信号１０に対する利得制限処理を行う。なお、各許容時間の長さは、第１許容時間＜第２許容時間＜第３許容時間の関係を満たすものとする。

ここで、語音明瞭度を維持する目的のために、音声信号における母音区間と子音区間との関係について説明する。
すなわち、母音は低周波数帯域に音圧レベルの高い成分を含むため、母音に継続する子音が、母音の周波数マスキングの影響によって聞き取りにくくなる。さらに、母音に継続する子音は、母音の時間マスキングの影響も受けるため、さらに聞き取りにくくなる。この様な状態でも、健聴者であれば周波数を選択的に増幅する外有毛細胞により母音に継続する子音を聞き取ることが可能であるが、加齢による難聴者の場合は、外有毛細胞が損傷を受けている場合が多く、周波数マスキングおよび時間マスキングにより母音に継続する子音が聞き取り難い。

そこで、本実施形態の補聴器では、子音よりも比較的聞き取りやすい母音に対する利得を制限する。
ここで、子音音声帯域とは、音声帯域（約２００Ｈｚから約６０００Ｈｚの範囲）中における母音のピーク周波数である第１フォルマント（約２００Ｈｚ〜約８００Ｈｚ）を含まない音声帯域であって、約８００Ｈｚから約６ｋＨｚの周波数帯域である。したがって、経過時間が第２許容時間を超過した場合には、約２００Ｈｚ以上かつ約８００Ｈｚ以下の周波数帯域に対する利得を制限（低下）することによって、子音帯域以外に対する利得制限を行う。

なお、経過時間が第２許容時間を超過した場合に利得を制限する周波数帯域の上限値としては、約８００Ｈｚではなく、第１フォルマントの領域からある程度間隔を取って、約８００Ｈｚから約２０００Ｈｚの間の値に設定されていればよい。

この理由は 、区切りとなる周波数帯域の上限は、言葉の聴き間違い（以下、異聴と称する。）の傾向や、聴力レベル、聴力型（例えば、高音漸傾型、高音急墜型、低音障害型、水平型、山型、谷型）によって、最適値に個人差があるためである。

例えば、母音の第２フォルマントが約８００Ｈｚ〜約２５００ｋＨｚであり、子音だけでなく母音の異聴が多い使用者に対しては、第２フォルマント周波数の聴き取りのために８００Ｈｚを帯域の上限値として設定することが望ましい。一方、母音の異聴は少なく、子音の異聴が多い使用者に対しては、周波数帯域の上限値を高くした方が、母音から子音へのマスキングによる影響が低減出できるため好ましい。すなわち、第２許容時間を超過した場合には、約２００Ｈｚ以上かつ、約８００Ｈｚから約２０００Ｈｚの間の上限値以下の周波数帯域に対する利得を制限（低下）してもよい。

音声帯域以外として、２００Ｈｚ以下の低周波成分の利得制限処理を行うことにより、低周波数帯域成分による高周波数帯域域成分に対する周波数マスキング、および先行母音による後続子音に対する時間マスキングの影響を低減することができる。よって、効果的に子音の聞き取りを向上させることができる。さらに、子音帯域以外として、８００Ｈｚ以下の周波数帯域の利得制限処理を行うことにより、周波数マスキングおよび時間マスキングの影響を低減することができ、子音の聞き取り易さを更に向上させることができる。

図１０は、本実施形態に係る補聴器の入出力特性の一例を表す。
なお、この入出力特性は、補聴器調整装置１０００を用いて補聴器の調整者が設定し、利得設定記憶手段２１１において記憶されるが、本実施形態に係る補聴器では、利得制限手段５５０において入出力特性を変化させることができる場合の利得制限する方法について説明する。

図１０に示す入出力特性において、実線は利得制限前、破線は利得制限後を表す。
まず、実線の特性について説明する。
非線形に特性が変わる点として、第１のニーポイント８０１と、第２のニーポイント８０２と、最大出力音圧レベルに達するポイント８０３とがある。第１のニーポイント８０１と第２のニーポイント８０２との間が、語音聴取に寄与するリニア領域８１０である。一方、第１のニーポイント８０１と最大出力音圧レベルに達するポイント８０３との間は、出力音圧を制限する圧縮領域（もしくはコンプレッション領域）である。さらに、第２のニーポイント８０２以下は、補聴器の装用により小さな雑音を抑圧するスケルチ領域（もしくはエクスパンジョン領域）である。

また、使用者が聞き取れる最も小さな音として、最小可聴値８２５も図示されている。
なお、図１０に示す入出力特性は、周波数帯域毎に異なるが、ここでは、１つの周波数帯域の例を挙げて説明する。

ここで、語音明瞭度の改善を行うためには、最小可聴値８２５より少なくとも３０ｄＢ、望ましくは４０ｄＢのダイナミックレンジ８２７が必要である（例えば、小寺一興著「補聴器フィッティングの考え方 改定第２版」（診断と治療社発行、2008年10月7日）参照）。すなわち、利得制限手段５５０において、利得制限処理を行った後もダイナミックレンジ８２７として少なくとも３０ｄＢ、望ましくは４０ｄＢ必要である。

図１０では、利得制限処理後の入出力特性として、ダイナミックレンジが十分に確保できている場合を示しており、利得制限処理後の入出力特性は、破線で表されている。
図１０に示す特性としては、リニア領域８２０が利得制限処理前のリニア領域８１０を並行に移動させている。これにより、利得制限処理後も語音聴取に影響を及ぼすことなく、聴力保護が可能となる。

図１１は、利得制限処理後の入出力特性として、ダイナミックレンジが十分に確保できない場合を示しており、図１０と同様に、利得制限処理後の入出力特性を破線で表している。

例えば、難聴が進行して、最小可聴値８３５が高い使用者の場合には、最小可聴値８３５が高いと、利得制限処理後にダイナミックレンジ８３７が十分に確保できないおそれがある。この場合、利得制限処理前のニーポイント８０１より、利得制限処理後の第１のニーポイント８３１の入力音圧レベルを小さくすることにより、入力音圧レベルのダイナミックレンジを確保することができる。

そして、利得制限処理後のリニア領域８３０を、場合によっては、圧縮領域に近い特性とする。また、第１のニーポイントを下げただけでは、語音明瞭度の低下が見られた場合には、第２のニーポイント上昇させる設定変更（図示せず）を実施してもよい。この場合でも、明瞭度改善を実現することができる。

本発明の補聴器は、暴露時間判定手段が出力音圧レベル毎の暴露時間が許容時間を超過したかどうかを検出することで、許容時間を超過したことを検出した場合に聴覚障害のリスクがあることを検出できるため、聴覚障害を未然に防ぐことができ、使い勝手が良いという効果を奏するため、補聴器やＭＰ３プレーヤー等の音楽再生装置にも広く適用可能である

１０ 入力デジタル信号
１１ 入力信号
２０ 利得
２１ 利得
３０ 出力音圧レベル
３１ 出力音圧レベル
４０ 各音圧レベルに対する暴露時間
４１ 暴露時間
５０ 暴露時間判定結果
５４ 暴露時間判定結果の通信用データ
６０ スイッチング手段（通知手段）
７０ 出力音デジタル信号
８０ 通知音デジタル信号
９０ 出力デジタル信号
９１ 入力アナログ信号
９４ 出力アナログ信号
１００ 信号処理手段
１１０ 周波数分析手段
２００ 利得算出手段
２０１ 利得設定記憶手段
２１０ 利得算出手段
２１１ 利得設定記憶手段
３００ 音圧算出手段
４００ 計時手段
５００，５１０，５２０ 暴露時間判定手段
５０１，５１１，５２１ 許容時間記憶手段
５３０ 暴露時間記憶手段
５４０ 通信手段
５５０ 利得制限手段
６００，６１０ 利得制御手段
７１０ 周波数合成手段
８００ 通知音記憶手段
８０１ 第１のニーポイント
８０２ 第２のニーポイント
８０３ 最大音圧利得
８１０ 入出力特性のリニア領域
８２０，８３０ リニア領域
８２５，８３５ 最小可聴値
８２７，８３７ ダイナミックレンジ
８３１ 利得制限後の第１のニーポイント
９０１ マイク
９０２ Ａ／Ｄ変換部
９０３ Ｄ／Ａ変換部
９０４ レシーバ
１０００ 補聴器調整装置
１０１０ 通信手段
１０２０ 信号処理手段
１０３０ 記憶手段
１０４０ 表示手段

Claims (10)

1. 入力音信号を増幅または圧縮する利得を算出する利得算出手段と、
   前記入力信号と前記利得とに基づいて、出力音圧レベルを算出する音圧算出手段と、
   前記出力音圧レベルが発生する時間間隔を前記出力音圧レベル毎に積算して暴露時間を算出する計時手段と、
   前記計時手段において算出された前記出力音圧レベル毎の前記暴露時間が、所定の許容時間を超過したかどうかを検出する暴露時間判定手段と、
   前記暴露時間判定手段において設定された前記許容時間の長さに応じて、前記入力信号の周波数帯域ごとに算出された前記利得を調整する利得制限手段と、
   を備えた補聴器。
2. 前記入力信号を周波数領域信号に変換する周波数分析手段をさらに備え、
   前記利得算出手段は、前記入力信号の周波数帯域毎に前記利得を算出し、
   前記音圧算出手段は、前記入力信号の周波数帯域毎に前記音圧レベルを算出し、
   前記計時手段は、前記入力信号の周波数帯域毎に前記暴露時間を算出し、
   前記暴露時間判定手段は、前記入力信号の周波数帯域毎に前記暴露時間が前記許容時間を超過したかどうかを検出する、
   請求項１に記載の補聴器。
3. 前記周波数分析手段は、前記入力信号を３以上の周波数帯域の周波数領域信号に変換する、
   請求項２に記載の補聴器。
4. 前記暴露時間判定手段が前記許容時間の超過を検出すると、補聴器の使用者または調整者に通知する通知手段を、さらに備えている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の補聴器。
5. 前記許容時間は、第１許容時間および前記第１許容時間よりも長い第２許容時間を有し、
   前記利得制限手段は、前記暴露時間判定手段が前記第１許容時間を超過したことを検出すると、前記利得算出手段によって算出された前記利得のうち音声帯域以外の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の補聴器。
6. 前記利得制限手段は、前記暴露時間判定手段が前記第１許容時間を超過したことを検出すると、前記利得算出手段によって算出された前記利得のうち、２００Ｈｚ以下、および６０００Ｈｚ以上の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力する、
   請求項５に記載の補聴器。
7. 前記利得制限手段は、前記暴露時間判定手段が前記第２許容時間を超過したことを検出すると、前記利得算出手段によって算出された前記利得のうち子音音声帯域以外の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力する、
   請求項５または６に記載の補聴器。
8. 前記利得制限手段は、前記暴露時間判定手段が前記第２許容時間を超過したことを検出すると、前記利得算出手段によって算出された前記利得のうち２００Ｈｚ以上、８００Ｈｚ以下の周波数に対する利得を低下させて出力信号を出力する、
   請求項７に記載の補聴器。
9. 前記利得制限手段は、前記暴露時間判定手段が前記許容時間を超過したことを検出すると、前記利得算出手段によって算出された前記利得を非線形に調整して出力信号を出力する、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の補聴器。
10. 前記利得制限手段は、前記暴露時間判定手段が前記許容時間を超過したことを検出すると、入力音圧レベルに対するダイナミックレンジを維持しつつ、入出力特性を示すグラフにおける特性が切り換わる第１のニーポイントの入力音圧レベルを低下させる、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の補聴器。
    

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