TWI609589B - 聽覺輔助裝置與聽覺輔助運作方法 - Google Patents

Description

聽覺輔助裝置與聽覺輔助運作方法

本發明關於一種聽覺輔助裝置與聽覺輔助運作方法，且特別關於透過部分元件可安裝於內耳的聽覺輔助裝置與聽覺輔助運作方法。

有很多人出生就因為各種聽覺器官異常或因為外傷、疾病導致聽覺喪失。對於出生就沒有聽覺的小孩來說，連學習講話都有很大的困難。因此，如何對於聽不到的人提供聽覺重建是一件非常具有價值的工作。

鑑於聽覺重建的需求，本發明提出一種聽覺輔助裝置以及一種聽覺輔助運作方法，用於協助重建聽覺。

根據本發明第一實施例，提供一種聽覺輔助裝置，用以輔助一聽覺障礙人士獲得聽覺信息。這種聽覺輔助裝置包括骨傳導收發器、接收器與驅動器。骨傳導收發器將一聲音原始資料轉換成一對應骨傳導信號。接收器安裝於該聽覺障礙人士之內耳部分，該接收器接收該骨傳導信號，並將該骨傳導信號轉換成一聲音還原信號。驅動器則根據該聲音還原信號，發出一物理信號，以使得該聽覺障礙人士獲得聽覺信號。

根據其中一種實施例，該接收器以及/或該驅動器可安裝於該聽覺障礙人士之耳膜孔洞，並透過該耳膜空洞支撐該接收器以及/或該驅 動器。

在其中一個實施例，該驅動器安裝於該聽覺障礙人士之耳蝸內，並且該驅動器具有多數電極，用以刺激該耳蝸對應到不同頻率的位置。

此外，為了增加訊號品質，骨傳導信號可經過壓縮跟錯誤更正碼的處理。並且，由於每個人的頭顱電特性，該骨傳導收發器可更包含一參數調整器，透過該參數調整器，可針對該聽覺障礙人士的顱部電特性做最佳化處理。這個調整可以透過使用者或是醫師與助理的協助進行微調。

相較於過去的做法，直接利用骨傳導的震動刺激耳膜、聽小鼓等聽覺器官，本發明的做法可以針對骨傳導的信號進行加工處理，以產生適合的還原信號。舉例來說，對於完全聽不到的人來說，由於傳統的骨傳導方式並不會直接造成聽覺的產生，這時候可以透過接收器對於骨傳導信號進行解析，轉換成對應的還原信號。這時候，這個還原信號可以用來驅動安裝到使用者耳蝸內的驅動器，例如耳蝸植入電極，透過微小電流對於耳蝸聽神經的直接刺激，來讓使用者腦中產生聽覺。

在另一個例子中，使用者的耳膜或是聽小鼓等聽覺器官仍然可以運作，只是聽覺相對不良。這時候可以把接收器以及/驅動器安裝在耳膜的孔洞，並由耳膜孔洞壁加以支撐。當接收器接收到骨傳導信號並加以解譯還原成還原信號，將還原信號根據使用者的聽力，以適當的大小產生空氣震動的聲音信號，刺激使用者的聽覺器官，以讓使用者產生聽覺。

骨傳感接收器有很多接收聲音信息的方式，例如直接配備麥克風接收聲音。另外，也可以透過各種無線或有線方式接收聲音信號源，例如從手機、外接麥克風或是各種媒體播放器接收聲音原始資料。此外， 由於使用者本身也有可能說話，所發出的聲音也可以透過骨傳感接收器予以接收。並且，接收器本身也可以直接設計成可蒐集使用者本身在說話的時候透過骨傳導帶來的骨傳感信號。

另一種做法是，該骨傳導收發器的參數調整器發出一測試信號到該接收器，並且該骨傳導收發器接收來自該接收器的一測試結果，並且該骨傳導收發器根據該測試結果，調整該骨傳導信號。

該骨傳感收發器可安裝於一眼鏡，供該聽覺障礙人士以眼鏡方式穿戴。替代做法也可以在頭皮內植入一金屬片，並且該骨傳導收發器可透過磁力附著與該聽覺障礙人士的頭皮外側。

由於人類可透過兩耳聽到聲音的微小差異，來建立起對於三維空間的感知。因此，上述的骨傳感收發器可具有第一收發元件與第二收發元件，該第一收發元件與該第二收發元件分別對應到該聽覺障礙人士的兩耳。並且，避免該第一收發元件與該第二收發元件傳遞信號發生互相干擾，該第一收發元件與該第二收發元件可錯開傳送該骨傳導信號時間，例如以分時多工的方式傳送信號。

另一種做法中，該骨傳導收發器具有第一收發元件與一第二收發元件，該第一收發元件與該第二收發元件分別對應到該聽覺障礙人士的兩耳，並且該第一收發元件與該第二收發元件可採用不同信號樣態，以避免該第一收發元件與該第二收發元件傳遞信號發生互相干擾。舉例來說，第一收發元件與第二收發元件使用不同頻率的載波用來承載骨傳導信號，透過不同的信號樣態安排，也可以達成避免信號之間的互相干擾。

骨傳導是一種聲音傳導方式，即通過將聲音轉化為不同頻率 的機械振動，通過人的顱骨、骨迷路、內耳淋巴液傳遞、螺旋器、聽神經、聽覺中樞來傳遞聲波。相對於通過振膜產生聲波的經典聲音傳導方式，骨傳導省去了許多聲波傳遞的步驟，能在吵雜的環境中實現清晰的聲音還原，而且聲波也不會因為在空氣中擴散而影響到他人。

骨傳導技術分為骨傳導揚聲器技術和骨傳導麥克風技術。

骨傳導揚聲器技術用於受話，受話即聽取聲音。氣導揚聲器是把電信號轉化為的聲波(振動信號傳至聽神經。而骨傳導揚聲器則是電信號轉化的聲波(振動信號)直接通過骨頭傳至聽神經。聲波(振動信號)的傳遞介質不同。

骨傳導麥克風技術用於送話，送話即收集聲音。氣導送話是聲波通過空氣傳至麥克風，而骨傳導送話則直接通過骨頭傳遞。

具體來說，上述的實施例子可以實作成外掛電子耳裝置，用於一人工耳系統。這個外掛電子裝置包括一殼體、一外掛磁鐵、一麥克風、一處理電路，以及一無線電路。

外掛磁鐵，安裝於殼體之預定位置，用來跟安裝在一使用者頭皮內側的一接收器磁鐵感應，使殼體可吸附於使用者的頭皮對應外側，接受器磁鐵屬於一植入人工耳裝置。麥克風，安裝於殼體之一預定位置，用以接受一外界聲音，產生對應的聲音信號。麥克風可以是各種指向性或非指向性的收音裝置，可以將外界聲音轉換成對應的聲音信號。麥克風可以是一個，也可以是多個麥克風的組合。處理電路，安裝於殼體，用以將聲音信號轉換成骨傳感信號。處理電路可以包括微控制器，或是特製應用的晶片(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)，可以全部為硬體電路 邏輯，或是可以部份硬體電路，搭配對應的軟體邏輯。這個骨傳感信號傳給植入人工耳裝置，植入人工耳裝置將電極驅動信號轉成複數電極電流，也就是一個以上的電極電流。透過對應的多個電極，在耳蝸神經傳導部份產生複數電刺激，使該使用者產生對應於該外界聲音的一聽覺。

在實作上，這個殼體具有一外殼形狀，該外殼形狀可針對該使用者之頭部貼附位置量身訂做，具有與頭部貼服位置實質相似的顏色與形狀，使得該外殼形狀不易被察覺。

此外，該殼體外也可附加假髮，使得該外殼形狀更不易被察覺。

101‧‧‧接收驅動模組

101a‧‧‧接收器

101b‧‧‧驅動器

102‧‧‧電池模組

121‧‧‧耳膜

122‧‧‧耳蝸

123‧‧‧聽小鼓

125‧‧‧骨傳導收發器

222‧‧‧耳蝸

225‧‧‧骨傳導收發器

230‧‧‧驅動器

31‧‧‧骨傳導收發器

32‧‧‧植入裝置

401~404‧‧‧步驟

501~504‧‧‧步驟

61‧‧‧骨傳導收發器

62‧‧‧骨傳導收發模組

621‧‧‧第一收發元件

622‧‧‧第二收發元件

圖1例示一種聽覺輔助裝置的第一實施例。

圖2例示第一實施例中，接收驅動模組的電路方塊圖。

圖3例示一種聽覺輔助裝置的第二實施例。

圖4例示一個聽覺輔助裝置的實施例架構圖。

圖5例示一種實施例的流程圖。

圖6例示另一種實施例的流程圖。

圖7例示另一種實施例的示意圖。

請參考圖1，圖1例示一種聽覺輔助裝置的實施例。在這個實施例中，包括一個骨傳導收發器125以及一接收驅動模組101。

如圖1與圖2所示，骨傳導收發器125接收聲音原始資料，並且將其轉換成骨傳導信號，透過骨傳導(bone conduct)原理將骨傳導信號 傳送給接收驅動模組101。

如圖2所示，驅動接收模組101包含一接收器101a及一驅動器101b。該接收驅動模組101以其接受器101a接收骨傳導信號並將其轉換成對應的聲音還原信號，再驅動對應的驅動器101b根據該聲音還原信號產生聲音物理信號，讓使用者的聽覺器官受到物理信號刺激而獲得聽覺信號，產生對應的聽覺。

接收驅動模組101另外跟電池模組102連結在一起以取得電力。充電模組置於比較靠近耳外的一側，以便在電池模組102沒電的時候，透過另一有線或無線充電裝置對其進行充電。

在這個例子中，接收驅動模組101安置於耳膜121的孔洞上。具體來說，其接收器101a可做成柱狀，並且在耳膜上121上用手術打開一個孔洞，而接收器101a安裝於該耳膜121的孔洞。由於耳膜的細胞特性會相當快復原進行密合。因此，在密合過程中，會對於安置的柱狀接收器101a進行固定並提供支持。

由於接收驅動模組101相當靠近聽小鼓、且直接位於耳膜上，接收驅動模組101只要發出微小的聲波震動作為物理信號就能影響對應的聽覺器官獲得聽覺信號，例如耳膜121、聽小鼓123跟耳蝸122，產生聽覺的連鎖反應。

請參考圖3，其例示另一個實施例。在這個實施例中，驅動器230可安裝於該聽覺障礙人士之耳蝸222內，並且該接收驅動器230具有多數電極，用以產生電擊作為物理信號，以刺激該耳蝸222對應到不同頻率的位置，而獲得聽覺信號以產生聽覺。骨傳導收發器225將聲音原始資料轉換 成骨傳導信號，透過骨傳導至接收驅動模組230後，接收驅動模組230再將接收到的骨傳導信號轉換成對應的信號，又驅動耳蝸222內的接收驅動模組230產生聽覺。

請參考圖4，其舉例說明根據本發明實施例的一個架構圖。在圖3中，骨傳導收發器31接收並將聲音原始資料轉換成骨傳導信號，骨傳導信號可以是經過壓縮跟錯誤更正碼的信號。透過骨傳導方式，骨傳導收發器31將骨傳導信號傳送給植入裝置32。植入裝置32可包括例如上述的接收器、驅動器與其他相關元件。植入裝置32置於內耳位置，接收並將接收到的骨傳導信號經過轉譯，放大成對應的聲波震動，或是輸出對應的電流信號，觸發放在耳蝸內的對應電極。

此外，骨傳導收發器31更可包含一參數調整器，透過參數調整器，可針對該聽覺障礙人士的顱部電特性做最佳化處理。或者是，參數調整器發出一測試信號到接收器(如圖2的101a)，並且該骨傳導收發器接收來自接收器的一測試結果，骨傳導收發器根據該測試結果，調整骨傳導信號，使得骨傳導信號被最佳化。

圖5是根據本發明的一個聽覺輔助運作方法的一個實施例。在這個例子中，首先透過如上述的骨傳導收發器接收聲音信號(步驟401)。這個接收到的聲音信號被作為聲音原始資料，骨傳導收發器將此一聲音原始資料轉換成對應的骨傳導信號(步驟402)，以便進行傳輸。當安裝於該聽覺障礙人士之內耳部之接收器接收到這個骨傳導信號，會將該骨傳導信號轉換成一聲音還原信號，然後再透過根據該聲音還原信號，透過一驅動器，可以產生對應的耳蝸電極驅動電流作為一物理信號(步驟403)。進而， 這樣的驅動電流就可以作為物理信號刺激耳蝸內的聽覺神經產生聽覺，以使得該聽覺障礙人士獲得聽覺信號(步驟404)。

圖6是根據本發明的另一個聽覺輔助運作方法的實施例。在這個實施例中，首先透過如上述的骨傳導收發器接收聲音信號(步驟501)。這個接收到的聲音信號被作為聲音原始資料，骨傳導收發器將此一聲音原始資料轉換成對應的骨傳導信號(步驟502)，以便進行傳輸。當安裝於該聽覺障礙人士之內耳部之接收器接收到這個骨傳導信號，，會將該骨傳導信號轉換成一聲音還原信號，然後再透過根據該聲音還原信號，透過一驅動器產生放大成對應的聲波震動信號作為一物理信號(步驟503)。進而，這樣的聲波震動信號就可以作為物理信號影響內耳的器官等聽覺接收器，以使得該聽覺障礙人士獲得聽覺信號而產生聽覺(步驟504)。

圖7舉例說明骨傳導收發器61可以做成眼鏡形狀或是做成一個骨傳導收發模組62安置在眼鏡上，供聽覺障礙人士以眼鏡方式穿戴。該骨傳導收發模組62緊靠耳朵附近的皮膚，經由觸發對應的微小骨傳導震動，將骨傳導信號傳到安置於內耳的接收器跟驅動器以產生聽覺。

由於人類可透過兩耳聽到聲音的微小差異，來建立起對於三維空間的感知。因此，上述的骨傳感收發器62可具有第一收發元件621與第二收發元件622，該第一收發元件621與該第二收發元件622分別對應到該聽覺障礙人士的兩耳。並且，避免該第一收發元件621與該第二收發元件622傳遞信號發生互相干擾，該第一收發元件621與該第二收發元件622可錯開傳送該骨傳導信號時間，例如以分時多工的方式傳送信號。

另一種做法中，該骨傳導收發器62具有第一收發元件621與 一第二收發元件622，該第一收發元件621與該第二收發元件622分別對應到該聽覺障礙人士的兩耳，並且該第一收發元件621與該第二收發元件622可採用不同信號樣態，以避免該第一收發元件621與該第二收發元件622傳遞信號發生互相干擾。舉例來說，第一收發元件621與第二收發元件622使用不同頻率的載波用來承載骨傳導信號，透過不同的信號樣態安排，也可以達成避免信號之間的互相干擾。

另一種取代眼鏡穿戴的方法是，將一個磁鐵附加到骨傳導收發器62的收發元件(或是第一收發元件621、第二收發元件622)，另一個磁鐵受過手術方式植入聽覺障礙人士的頭皮之下，透過磁力使得骨傳導收發器62或其收發元件附著於該聽覺障礙人士的頭皮。

骨傳導是一種聲音傳導方式，即通過將聲音轉化為不同頻率的機械振動，通過人的顱骨、骨迷路、內耳淋巴液傳遞、螺旋器、聽神經、聽覺中樞來傳遞聲波。相對於通過振膜產生聲波的經典聲音傳導方式，骨傳導省去了許多聲波傳遞的步驟，能在吵雜的環境中實現清晰的聲音還原，而且聲波也不會因為在空氣中擴散而影響到他人。

骨傳導技術分為骨傳導揚聲器技術和骨傳導麥克風技術。

骨傳導揚聲器技術用於受話，受話即聽取聲音。氣導揚聲器是把電信號轉化為的聲波(振動信號傳至聽神經。而骨傳導揚聲器則是電信號轉化的聲波(振動信號)直接通過骨頭傳至聽神經。聲波(振動信號)的傳遞介質不同。

骨傳導麥克風技術用於送話，送話即收集聲音。氣導送話是聲波通過空氣傳至麥克風，而骨傳導送話則直接通過骨頭傳遞。

具體來說，上述的實施例子可以實作成外掛電子耳裝置，用於一人工耳系統。這個外掛電子裝置包括一殼體、一外掛磁鐵、一麥克風、一處理電路，以及一無線電路。

外掛磁鐵，安裝於殼體之預定位置，用來跟安裝在一使用者頭皮內側的一接收器磁鐵感應，使殼體可吸附於使用者的頭皮對應外側，接受器磁鐵屬於一植入人工耳裝置。麥克風，安裝於殼體之一預定位置，用以接受一外界聲音，產生對應的聲音信號。麥克風可以是各種指向性或非指向性的收音裝置，可以將外界聲音轉換成對應的聲音信號。麥克風可以是一個，也可以是多個麥克風的組合。處理電路，安裝於殼體，用以將聲音信號轉換成骨傳感信號。處理電路可以包括微控制器，或是特製應用的晶片(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)，可以全部為硬體電路邏輯，或是可以部份硬體電路，搭配對應的軟體邏輯。這個骨傳感信號傳給植入人工耳裝置，植入人工耳裝置將電極驅動信號轉成複數電極電流，也就是一個以上的電極電流。透過對應的多個電極，在耳蝸神經傳導部份產生複數電刺激，使該使用者產生對應於該外界聲音的一聽覺。

在實作上，這個殼體具有一外殼形狀，該外殼形狀可針對該使用者之頭部貼附位置量身訂做，具有與頭部貼服位置實質相似的顏色與形狀，使得該外殼形狀不易被察覺。

此外，該殼體外也可附加假髮，使得該外殼形狀更不易被察覺。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可 作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

101‧‧‧接收驅動模組

102‧‧‧電池模組

121‧‧‧耳膜

122‧‧‧耳蝸

123‧‧‧聽小鼓

125‧‧‧骨傳導收發器

Claims (20)

1. 一種聽覺輔助裝置，用以輔助一聽覺障礙人士獲得聽覺信息，包含：一骨傳導收發器，用以接收一聲音信號，將該聲音信號作為一聲音原始資料，並將該聲音原始資料轉換成一骨傳導信號；一接收器，安裝於該聽覺障礙人士之內耳部分，用以由該骨傳導收發器接收該骨傳導信號，並將該骨傳導信號轉換成一聲音還原信號；以及一驅動器，用以由該接收器接收該聲音還原信號，並根據該聲音還原信號，發出一物理信號，以使得該聽覺障礙人士獲得聽覺信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的聽覺輔助裝置，其中，該接收器安裝於該聽覺障礙人士之耳膜孔洞。
3. 如申請專利範圍第1項所述的聽覺輔助裝置，其中，該驅動器安裝於該聽覺障礙人士之耳蝸。
4. 如申請專利範圍第1項所述的聽覺輔助裝置，其中，該骨傳導信號為經過壓縮跟錯誤更正碼的信號。
5. 如申請專利範圍第1項所述的聽覺輔助裝置，其中，該骨傳導收發器更包含一參數調整器，透過該參數調整器，可針對該聽覺障礙人士的顱部電特性做最佳化處理。
6. 如申請專利範圍第1項所述的聽覺輔助裝置，其中，該骨傳導收發器更包含一參數調整器，該參數調整器發出一測試信號到該接收器，並且該骨傳導收發器接收來自該接收器的一測試結果，並且該骨傳導收發器根據該測試結果，調整該骨傳導信號。
7. 如申請專利範圍第1項所述的聽覺輔助裝置，其中，該骨傳感收發器安裝於一眼鏡，供該聽覺障礙人士以眼鏡方式穿戴。
8. 如申請專利範圍第1項所述的聽覺輔助裝置，其中，該骨傳導收發器具有第一收發元件與一第二收發元件，該第一收發元件與該第二收發元件分別對應到該聽覺障礙人士的兩耳，並且該第一收發元件與該第二收發元件錯開傳送該骨傳導信號時間，以避免該第一收發元件與該第二收發元件傳遞信號發生互相干擾。
9. 如申請專利範圍第1項所述的聽覺輔助裝置，其中，該骨傳導收發器具有第一收發元件與一第二收發元件，該第一收發元件與該第二收發元件分別對應到該聽覺障礙人士的兩耳，並且該第一收發元件與該第二收發元件採用不同信號樣態，以避免該第一收發元件與該第二收發元件傳遞信號發生互相干擾。
10. 如申請專利範圍第1項所述的聽覺輔助裝置，其中，該骨傳導收發器透過磁力附著於該聽覺障礙人士的頭皮。
11. 一種聽覺輔助運作方法，以輔助一聽覺障礙人士獲得聽覺信息，包含：透過一骨傳導收發器，接收一聲音信號，將該聲音信號作為一聲音原始資料，並將該聲音原始資料透過轉換成一骨傳導信號；透過安裝於該聽覺障礙人士之內耳部之一接收器由該骨傳導收發器接收該骨傳導信號，並將該骨傳導信號轉換成一聲音還原信號；以及根據該聲音還原信號，透過一驅動器發出一物理信號，以使得該聽覺障礙人士獲得聽覺信號。
12. 如申請專利範圍第11項所述的聽覺輔助運作方法，其中該接收器安裝於 該聽覺障礙人士之耳膜孔洞。
13. 如申請專利範圍第11項所述的聽覺輔助運作方法，其中該驅動器安裝於該聽覺障礙人士之耳蝸。
14. 如申請專利範圍第11項所述的聽覺輔助運作方法，更包對於該骨傳導信號進行壓縮跟錯誤更正碼的處理。
15. 如申請專利範圍第11項所述的聽覺輔助運作方法，更包含針對該聽覺障礙人士的顱部電特性做最佳化處理，以調整對應的參數。
16. 如申請專利範圍第11項所述的聽覺輔助運作方法，更包含發出一測試信號到該接收器，並且接收來自該接收器的一測試結果，並且根據該測試結果，調整該骨傳導信號。
17. 如申請專利範圍第11項所述的聽覺輔助運作方法，其中該骨傳感收發器安裝於一眼鏡，供該聽覺障礙人士以眼鏡方式穿戴。
18. 如申請專利範圍第11項所述的聽覺輔助運作方法，其中該骨傳導收發器具有第一收發元件與一第二收發元件，該第一收發元件與該第二收發元件分別對應到該聽覺障礙人士的兩耳，並且該第一收發元件與該第二收發元件錯開傳送該骨傳導信號時間，以避免該第一收發元件與該第二收發元件傳遞信號發生互相干擾。
19. 如申請專利範圍第11項所述的聽覺輔助運作方法，其中該骨傳導收發器具有第一收發元件與一第二收發元件，該第一收發元件與該第二收發元件分別對應到該聽覺障礙人士的兩耳，並且該第一收發元件與該第二收發元件採用不同信號樣態，以避免該第一收發元件與該第二收發元件傳遞信號發生互相干擾。
20. 如申請專利範圍第11項所述的聽覺輔助運作方法，其中該骨傳導收發器透過磁力附著於該聽覺障礙人士的頭皮。