包括用于拾取腦電波信號的電極的助聽系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及包括用于拾取腦電波信號的電極的助聽系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在本領域已知包括用于拾取低電壓腦電波信號(如EEG信號)的電極的聽力儀器。已提出腦電波信號在助聽器中用于多種用途，例如用于根據腦電波信號修改助聽器的信號處理。
[0003]在腦電波信號未進行比較并用在聽力裝置中的情形下，需要使能將低電壓電位傳給另一裝置的方案。

【發(fā)明內容】

[0004]當使用位于單一耳機的殼體上的耳內式腦電圖(EEG)電極拾取腦電波信號(電位)時，電極之間的距離必須小(如彡10mm)。通過在特定位置的特定電極上積聚電荷(由與腦活動有關的神經元提供)產生的電位可從除恒定不變之外的每一點電荷的作用之和確定。為能夠比較不同的腦電波信號，在此稱為“EEG電位”VEESl，i = 1,2,…，NEES，其中Nees為在起作用的EEG電位(電極)的數量，每一 “EEG電位” VEESl優(yōu)選指共同基準電位V REF，例如由系統(tǒng)的參比電極確定。為實現(xiàn)活動EEG電極(EEGeJ和參比電極(REFe)之間的電位差AVEE(；1= VEE(；1-VREF較大(及可能減少或避免二者之間的“串擾”)，參比電極優(yōu)選位于距EEG電極一定距離處，例如遠大于活動EEG電極之間的典型距離(例如大于10mm，如大于50mm)。根據本發(fā)明的一實施例，參比電極相對于活動EEG電極(與參比電極相關聯(lián))位于其中的耳機位于對側耳機的殼體上。從而，在活動EEG電極和參比電極之間提供足夠大的距離。然而，不管怎樣，需要在兩個分開的部分(如兩個耳機或者耳機之一和另一部分)之間通信一個或多個電位以使能確定所提及的電壓差ΑνΕΕω，使得它們可進一步處理(及可能傳給另一裝置，如以傳統(tǒng)方式)。
[0005]特定電極處的“腦電波信號”(在此也稱為“EEG信號”或“EEG電位”)反映源自與腦活動相關聯(lián)的、變化的離子電流的電位(隨時間)的變化。當電極連到用戶頭部的皮膚(頭皮)時，隨時間的振幅變化通常在10s中在微伏范圍內，如從ΙΟμν到100 μ V。EEG信號的時間變化可包括在Hz范圍的頻率下振蕩，例如在從1Hz到20Hz的范圍中，如在5Hz和10Hz之間。
[0006]聽力裝置為小尺寸的便攜裝置，如通過電池提供能量。因此，聽力裝置具有有限的功率預算(由于相對小的電池容量)。因此，將功率分配給聽力裝置的任何特定任務具有限制。無線收發(fā)器是新式聽力裝置的相對大功耗的器件之一。因而需謹慎選擇聽力裝置中使用的無線技術，例如以優(yōu)化它們的功耗-帶寬比。兩個聽力裝置之間的耳到耳(e2e)通信的使用通常因該原因而受限(在時間和/或帶寬方面)。
[0007]本申請的目標在于提供一種改進的助聽系統(tǒng)。
[0008]本申請的目標由所附權利要求限定的及下面描述的發(fā)明實現(xiàn)。
[0009]助聽系統(tǒng)
[0010]在本申請的一方面，本申請的目標由助聽系統(tǒng)實現(xiàn)，其包括:
[0011 ]-適于完全或部分安裝在用戶的第一耳處或第一耳的耳道中的第一部分，該第一部分包括:
[0012]—第一殼體；
[0013]—位于第一殼體表面處的多個第一電極，當第一部分在工作時安裝在用戶身上時使第一電極能接觸用戶的皮膚，第一電極中的每一個適于從用戶的大腦拾取低電壓電信號;
[0014]-適于安裝在身體上且與第一部分空間上分開的第二部分，該第二部分包括:
[0015]—多個第二電極，其安排成當第二部分在工作時安裝在用戶身上時使第二電極能接觸用戶的皮膚。
[0016]第二部分的至少一第二電極配置為參比電極并適于拾取基準電壓，該基準電壓用于構成由第一電極從用戶大腦拾取的低電壓電信號的基準電壓從而使能針對每一第一電極確定電壓差信號。助聽系統(tǒng)包括用于確定電壓差信號的比較單元及使基準電壓或其度量表示能從第二部分傳到比較單元的電接口。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點在于提供具有提高的測量和處理腦電波信號的能力的助聽系統(tǒng)。
[0018]本發(fā)明的實施例提供與用戶大腦的神經反應有關的EEG電位。EEG電位例如通過包括位于用戶耳朵之處或之中的電極的耳機拾取。還提供來自位于用戶身體別處的電極(如來自位于用戶另一只耳朵之中或之處的另一耳機)的基準電位。提供有助于同一裝置(如耳機或另一裝置)中的EEG電位和基準電位的電接口，藉此EEG信號可提供為電壓差。其優(yōu)點在于使能將參比電極定位在遠離EEG電極的一距離處并有利于EEG電極和參比電極拾取的電位在同一裝置中進行比較(以使EEG電位參考基準電位，因而提供可進行處理和傳輸的各個EEG電壓差)。
[0019]優(yōu)選地，第二部分配置成安裝在頭上，例如全部或部分安裝在用戶的第二只耳朵處或第二只耳朵的耳道中。
[0020]在實施例中，第二部分包括殼體。在實施例中，第二電極位于(或可移到)第二殼體的表面以在第二部分安裝在用戶身上時使第二電極能接觸用戶皮膚。
[0021]在實施例中，助聽系統(tǒng)包括聽音裝置如聽力裝置、助聽器、聽力儀器例如適于位于用戶耳朵處或者完全或部分位于用戶耳道中的聽力儀器、頭戴式耳機、耳麥、耳朵保護裝置或其組合。
[0022]在實施例中(或在備選方面)，第一部分可適于部分植入在用戶的第一(和/或第二)耳朵處的頭部中(如耳蝸中或耳蝸附近)。在實施例中，作為備選或另外，植入的電極可用于從用戶大腦拾取低電壓電信號。在實施例中，植入的電極可用作用于參考來自用戶大腦的低電壓電信號的參比電極以提供腦電波電壓差信號。
[0023]在實施例中，助聽系統(tǒng)如該系統(tǒng)的聽力裝置適于提供隨頻率而變的增益和/或隨電平而變的壓縮和/或一個或多個頻率范圍到一個或多個其它頻率范圍的移頻(具有或沒有頻率壓縮)以補償用戶的聽力受損。在實施例中，聽力裝置包括用于增強表示聲音的電輸入信號并提供處理后的電輸出信號的信號處理單元。
[0024]在實施例中，助聽系統(tǒng)如該系統(tǒng)的聽力裝置包括用于基于處理后的電信號提供由用戶感知為聲學信號的刺激的輸出單元。在實施例中，輸出單元包括耳蝸植入物的多個電極或者骨導聽力裝置的振動器。在實施例中，輸出單元包括用于將刺激作為聲學信號提供給用戶的接收器(揚聲器)。
[0025]在實施例中，助聽系統(tǒng)如該系統(tǒng)的聽力裝置包括用于提供電輸入信號的輸入單元。在實施例中，助聽系統(tǒng)包括波束形成器，其適于增強佩戴助聽系統(tǒng)的用戶的局部環(huán)境中的多個聲源之中的目標聲源。
[0026]在實施例中，電接口包括流電連接，如包括一個或多個電導體。在實施例中，參比電極的基準電壓(模擬電位)經第二部分和比較單元之間的電導體傳給比較單元。在實施例中，流電連接通過經用戶皮膚將交流電傳到接收電極而建立。
[0027]在實施例中，電接口包括無線鏈路。在實施例中，第一和第二部分中的每一個包括收發(fā)器單元，配置成建立到助聽系統(tǒng)的另一部分的(如數字)通信鏈路從而使能接收和/或傳輸數據。在實施例中，收發(fā)器單元包括適當的調制和解調電路以將第一和/或第二電極拾取的信號變換到適于通信鏈路的頻率范圍(如MHz或GHz范圍的頻帶)。在實施例中，該系統(tǒng)配置成在100kHz和70GHz之間的頻率范圍的一部分中運行，如在約2.4Ghz或低于1GHz的范圍中。在實施例中，第一和第二部分中的每一個分別包括第一和第二公共電壓，第一和第二電極分別拾取的腦電波信號參考前述公共電壓。在實施例中，第一和/或第二電極拾取的腦電波信號通常具有在從10 μ V到100 μ V的范圍中的振幅及在從1Hz到20Hz的范圍中的頻率。
[0028]在實施例中，助聽系統(tǒng)如收發(fā)器單元包括放大器單元，其在工作時連接到第一和第二電極中的至少一個并適于放大低電壓電信號或基準電壓以提供放大的腦信號。在實施例中，放大器單元連接到助聽系統(tǒng)的其所處部分的公共接地。在實施例中，收發(fā)器單元包括配置成傳輸(可能放大的)低電壓電信號的發(fā)射器單元。在實施例中，收發(fā)器單元包括配置成接收低電壓電信號的接收器單元。
[0029]在實施例中，電接口包括基于輻射場的無線鏈路。在實施例中，無線鏈路基于數字標準化方案，如藍牙(例如藍牙低功率)或適合便攜裝置的類似技術，并具有相對低的功耗(及提供相對低的傳輸距離)。在實施例中，無線鏈路配置成在GHz范圍中運行。
[0030]在實施例中，無線鏈路基于近場耦合，如基于近場通信的鏈路，如電容性或電感性鏈路。在實施例中，無線鏈路配置成在MHz范圍中運行。
[0031]電容性人體傳輸的某一應用是用在助聽器和耳到耳通信中。因而，音頻范圍傳輸將是可能的，例如經中間(如遙控)裝置從一耳機傳到另一耳機，如在US7206423中描述的。US7206423涉及在助聽器中使用體內通信。由助聽器的傳聲器拾取(及可能進一步處理)的音頻信號經用戶皮膚傳給用戶佩戴的另一裝置。
[0032]在本發(fā)明的實施例中，提出在耳朵之間(或在位于用戶的相應耳朵處的裝置之間，及可能涉及第三中間裝置)傳輸EEG信號。
[0033]在實施例中，電接口包括身體網絡。人體本身可用作信號傳輸介質(例如參見[Zimmerman ; 1996]，[Cho et al.；2007] ； [Lucev et al.;2011])。身體傳輸的好處在于低功耗及高帶寬，且連接總是可用。對于與聽力裝置有關的許多應用，短傳輸距離(2m=手臂之間的大約距離)可接受。人體電容傳輸需要多個電極，例如參見圖5A-5B。
[0034]基準電位(VREF)有利地如從第二部分傳到第一部分(和/或另一“輔助裝置”，如位于用戶身體之上或附近的處理或轉播部分，例如參見圖2A-2C)從而使腦電波(或EEG)信號能參考基準電位VREF。EEG信號為多個(N—個)電極拾取的電位VEE(；1，i = 1,2, -,Nelec0之后，電壓差AVEEei= VEEe1-VREF，i = 1，2，...，N-。的進一步處理可在第一部分中進行(例如參見圖1A-1B)，或者ΔνΕΕω可例如經傳統(tǒng)(如無線)通信鏈路傳給專用“處理部分”(例如參見圖2A-2C中的處理單元PRO)。
[0035]在實施例中，助聽系統(tǒng)的第一和第二部分中的每一個包括Tx和Rx接地電極之一，其展現(xiàn)實質上相等的、經到外部接地(如地球接地)的電容性耦合建立的虛擬Tx和Rx接地電位，至少部分經用戶身體(參見圖1B或圖5A-5B)。
[0036]在實施例中，第一和/或第二部分包括模數(AD)轉換器以使電壓差(AVEE(；1)數字化。在實施例中，電壓差(AVEE(；1)在(例如經無線鏈路)傳給另一裝置之前數字化。
[0037]在實施例中，助聽系統(tǒng)如該系統(tǒng)的聽力裝置包括用于無線接收或傳輸來自另一裝置的直接電輸入信號的天線和收發(fā)器電路。在實施例中，助聽系統(tǒng)包括用于從另一裝置接收有線直接電輸入信號的(可能標準化的)電接口(例如連接器的形式)。在實施例中，直接電輸入信號表示或包括音頻信號和/或控制信號和/或信息信號(如腦電波信號或源自其的信號)。在實施例中，助聽系統(tǒng)包括用于對所傳輸/所接收的信號進行調制/解調的調制/解調電路。總的來說，助聽系統(tǒng)的發(fā)射器和天線及收發(fā)器電路建立的無線鏈路可以是任何類型。在實