EP0674462A1 - Einrichtung zur Anpassung programmierbarer Hörgeräte - Google Patents

Abstract

Die mit einem Fuzzy-Logik-System arbeitende Anpaßeinrichtung ermöglicht eine optimale Anpassung programmierbarer Hörgeräte bei sinnvoll abgestimmter Einstellung der Hörgeräteparameter entsprechend den individuellen audiometrischen Daten des Hörschadens und bei Berücksichtigung von durch den Hörgerätehersteller vorgegebener und geprüfter Regeln unter Berücksichtigung der hörgerätespezifischen Kenndaten. Dazu weist die Erfindung eine Datenverarbeitungseinheit (3) mit einem Fuzzy-Logik-Modul (5) auf, dessen Recheneinheit (6) die eingebbaren und/oder abrufbaren Daten (4) und Kenndaten (11) unter Einbeziehung von Verarbeitungsregeln aus wenigstens einer Regelbasis (7) nach dem Prinzip der Fuzzy-Logik verarbeitet und als Ergebnis Hörgeräteeinstelldaten bereit stellt. <IMAGE>

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anpassung programmierbarer Hörgeräte, umfassend eine über eine Signalübertragung mit dem Hörgerät koppelbare Datenverarbeitungseinheit, in die den Hörverlust des zu versorgenden Hörgeräteträgers kennzeichnende Daten eingebbar sind und wobei der Datenverarbeitungseinheit ferner Kenndaten des Hörgerätes zuführbar oder von einem Datenträger der Datenverarbeitungseinheit abrufbar sind.
• Es ist bekannt, Hörgeräte an den individuellen Hörverlust des zu versorgenden Hörgeräteträgers anzupassen. Ferner wird eine Einstellung des Hörgerätes für verschiedene Hörsituationen vorgesehen. Programmierbare Hörgeräte bieten eine Vielzahl von einstellbaren Parametern, welche die möglichst optimale Anpassung des elektroakustischen Verhaltens des Hörgerätes an den zu kompensierenden Gehörschaden ermöglichen sollen. Gleichzeitig wird aber die Anpassung wegen dieser Vielzahl von Parametern und der daraus erwachsenden Vielfalt möglicher Einstellungskombinationen für den Hörgeräteakustiker immer schwieriger. Dies kann zur fehlerhaften Anpassung des Hörgerätes führen oder zur nicht optimalen Ausnutzung aller Anpaßmöglichkeiten.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Anpassung programmierbarer Hörgeräte zu schaffen, die eine möglichst optimale Anpassung des Hörgerätes an den Hörverlust ermöglicht, wobei die Anpassung selbst einfach ausführbar ist und wobei die hörgerätespezifischen Eigenschaften unter Berücksichtigung von vom Hörgerätehersteller vorgebbarer Regeln optimal nutzbar sind.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Datenverarbeitungseinheit ein Fuzzy-Logik-Modul aufweist, dessen Recheneinheit die eingebbaren und/oder abrufbaren Daten und Kenndaten unter Einbeziehung von Verarbeitungsregeln aus wenigstens einer Regelbasis nach dem Prinzip der Fuzzy-Logik verarbeitet und als Ergebnis Hörgeräteeinstelldaten bereit stellt.
• Auf vorteilhafte Weise wird dadurch dem Hörgeräteakustiker die Möglichkeit zur Hörgeräteanpassung gegeben, indem ihm eine nach dem Prinzip der Fuzzy-Logik realisierte Programmiereinheit zur Verfügung steht, die nach Eingabe der audiometrischen Daten sowie des Typs des anzupassenden Hörgeräts optimale und sinnvoll aufeinander abgestimmte Einstellungen aller Hörgeräteparameter vorschlägt. Diese Einstellungsvorschläge können komplett übernommen oder bei Bedarf, nach weiteren akustischen Messungen, modifiziert werden.
• Das Fuzzy-Logik-Modul bzw. die Datenverarbeitungseinheit wird z.B. primär vom Hersteller des Hörgerätes geliefert. Das Regelwerk des Moduls ist vom Anwender der Anpaßeinrichtung dahingehend ergänzbar, daß in einen Datenträger des Moduls weitere Verarbeitungsregeln zur Ermittlung der Hörgeräteparameter eingebbar sind, die auf besonderen Erfahrungswerten des Akustikers beruhen.
• Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Patentansprüche 2 bis 6 gekennzeichnet.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
• Es zeigen:
• Figur 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Anpassung programmierbarer Hörgeräte,
• Figuren 2 bis 4 beispielhafte Darstellungen des Grundprinzips für die Anwendung von Fuzzy-Logik bei der Ermittlung von Anpaßparametern eines programmierbaren Hörgerätes.
• Die in Figur 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Einrichtung für die Realisierung eines Fuzzy-Logik-Systems zur Bestimmung der Anpaßparameter für ein programmierbares Hörgerät 2 ist in Form eines selbständigen Programmiergerätes oder auch in Kombination mit einem Personalcomputer oder in Verbindung mit einer anderen Datenverarbeitungsanlage ausführbar. Die Einrichtung umfaßt eine Datenverarbeitungseinheit 3, die über ein Interface 12 zur Signalübertragung 1 mit dem Hörgerät 2 koppelbar ist. Die Signalübertragung 1 kann über eine Leitungsverbindung oder auch drahtlos erfolgen. Die Datenverarbeitungseinheit 3 bzw. ein zum Hörgerät 2 externes Programmiergerät weist ein Fuzzy-Logik-Modul 5 auf. Dieses Modul 5 umfaßt wiederum eine Recheneinheit 6 bzw. einen Prozessor mit Komponenten zur Ausführung der Fuzzy-Logik-Operationen: Fuzzyfizierung 13, Inferenzbildung 14 und Defuzzyfizierung 15. Ferner enthält das Fuzzy-Logik-Modul 5 wenigstens eine Regelbasis 7. Auf einem Datenträger dieser Regelbasis 7 bzw dieses Regelwerks sind Verarbeitungsregeln zur Ermittlung von Hörgeräteeinstelldaten abrufbar gespeichert, wobei zur Ermittlung der Hörgeräteeinstelldaten/Hörgeräteparameter die den Jeweiligen Hörverlust des zu versorgenden Hörgeräteträgers kennzeichnenden Daten 4 und die vom Hörgerätehersteller vorgegebenen Kenndaten 11 des jeweils zu programmierenden Hörgerätes 2 in die Ermittlung bzw. Berechnung der Hörgeräteeinstelldaten einbezogen werden. Die Eingabe der auf den Hörverlust des Hörbehinderten bezogenen Daten 4 erfolgt über eine Schnittstelle 8 zur Recheneinheit 6 der Datenverarbeitungseinheit 3 bzw. des Fuzzy-Logik-Moduls 5. Mit 9 ist ein Datenträger für die hörgerätespezifischen Kenndaten 11 bezeichnet, der ebenfalls der Datenverarbeitungseinheit 3 bzw. dem Fuzzy-Logik-Modul 5 zugeordnet ist und dessen vom Hörgerätehersteller vorgegebenen hörgerätespezifischen Kenndaten 11 der Recheneinheit 6 zuführbar bzw. von dieser abrufbar sind.
• Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist neben der Regelbasis 7, in der die Verarbeitungsregeln des Hörgeräteherstellers gespeichert und abrufbar sind, eine zusätzliche Regelbasis des Hörgeräteakustikers vorgesehen, deren Datenträger 10 dem Hörgeräteakustiker die Möglichkeit zur zusätzlichen Speicherung von Verarbeitungsregeln gibt, die sich aus eigenen Erfahrungswerten ableiten. Der die Anpassung des Hörgerätes vornehmende Akustiker kann dabei die in den Datenträger 10 einlesbaren Verarbeitungsregeln selbst bestimmen, wieder verändern oder korrigieren, während die herstellerseitig vorgegebenen Verarbeitungsregeln der ersten Regelbasis 7 nicht veränderbar sein sollen.
• Vorteile der Erfindung:
  Bisher können Hörgeräteakustiker bei der Anpassung eines programmierbaren Hörgeräts nur entweder
• die werksseitigen Standardeinstellungen für programamierbare Hörgeräte bzw. die einzelnen Hörsituationen übernehmen oder
• Jeden Parameter des Hörgeräts bzw. der Hörsituation einzeln einstellen/modifizieren.
• Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, daß im ersten Fall die individuellen Anpaßmöglichkeiten des programmierbaren Hörgerätes gar nicht genutzt werden oder im zweiten Fall, trotz großem Anpaßaufwand, eventuell eine nicht optimale oder sogar falsche Einstellung der Hörgeräteparameter stattfindet.
• Die auf dem Prinzip der Fuzzy-Logik aufgebaute, erfindungsgemäße Anpaßeinrichtung zeichnet sich demgegenüber insbesondere durch folgende Vorteile aus:
• Es ist die optimale und sinnvoll aufeinander abgestimmte Einstellung aller Hörgeräteparameter entsprechend den individuellen audiometrischen Daten des Hörschadens nach allgemein gültigen, vom Hörgerätehersteller vorgegebenen und geprüften Regeln möglich.
• Die Einstellung aller Parameter eines programmierbaren Hörgerätes ist eine komplexe Optimierungsaufgabe, die nicht immer in geschlossener, analytischer Form gelöst werden kann. Vielmehr spielen einzelne, aus der Erfahrung gewonnene Regeln hierbei eine wichtige Rolle. Dabei können sich bei entsprechender Konstellation der Eingabedaten und/oder Regelsätze durchaus auch einander teilweise widersprechende Forderungen für die Einstellung einzelner Parameter ergeben. Die Verarbeitung solcher zum Teil widersprüchlicher Teilergebnisse im Sinne eines Gesamtoptimums ist eine inhärente Fähigkeit der Fuzzy-Logik.
• Die in der Anpaßpraxis ermittelten audiometrischen Daten sind im allgemeinen mit relativ großen Toleranzen behaftet. Ein Anpaßmechanismus, welcher nach dem Prinzip der Fuzzy-Logik arbeitet, ist aufgrund der Fuzzyfizierung der Eingabedaten aber inhärent sehr robust gegenüber solchen Toleranzen, d.h. die unpräzisen Eingabedaten führen nicht oder nur geringfügig zu einer Verschlechterung des berechneten Parametersatzes für die Programmierung des Hörgerätes.
• Im folgenden wird eine beispielhafte Erläuterung der Anwendung von Fuzzy-Logik bei der Ermittlung von Anpaßparametern eines programmierbaren Hörgerätes anhand der Figuren 2 bis 4 beschrieben.
• Gemäß Figuren 2 bis 4 wird beispielhaft die Struktur der Bearbeitung von Größen mittels Fuzzy-Logik aufgezeigt. Der erste Schritt für die Implementierung einer Fuzzy-Logik-Struktur ist die Definition der linguistischen Variablen für ihre Eingangs- und Ausgangsgrößen. Für Jede dieser Größen werden deren Terme über einer numerischen Werteskala aufgetragen. Über der x-Achse des Koordinatenkreuzes ist die variable Größe A in Einheiten über einer numerischen Werteskala dargestellt. In der y-Achse ist der Zugehörigkeitsgrad angegeben. Der "scharfe" Wert A=2 auf der numerischen Werteskala aktiviert so beispielsweise den Term "A ist sehr klein" mit einem Grad von 0,6 und den Term "A ist mittel" mit einem Grad von 0,2.
• Der scharfe Wert A=2 wird nach dieser Fuzzyfizierung als Fuzzy-Wert (linguistische Variable) A mit folgendem Satz von Aussagen beschrieben: $$\begin{array}{c}\begin{array}{c}\text{µ(A ist sehr klein) = 0,6;}\\ \text{µ(A ist mittel) = 0,2;}\\ \text{µ(A ist groß) = 0,0;}\\ \text{µ(A ist sehr groß) = 0,0.}\end{array}\end{array}$$

  
• µ ist also der "Erfüllungsgrad" oder "Wahrheitsgrad" der jeweiligen Aussage.
• Die weitere Verarbeitung der Größen im Inneren des Fuzzy-Logik-Systems, insbesondere ihre Verknüpfung nach den Regeln des Regelwerks (Inferenz) geschieht nun in dieser fuzzyfizierten Darstellung.
• Das Ergebnis der gesamten Verknüpfungsoperation wird am Ausgang des Fuzzy-Logik-Systems wieder in scharfe Werte umgewandelt (Defuzzyfizierung).
• Figur 3 zeigt im Überblick die logische Struktur eines Fuzzy-Logik-Systems, das folgendes beispielhafte Regelwerk realisiert:

Regel 1:

if A ist groß and B ist groß then X ist groß and Y ist groß.

Regel 2:

if A ist klein or B ist groß then X ist mittel.

Regel 3:

if A ist klein and B ist klein then Y ist klein.

• Figur 4 verdeutlicht in grafischer Form die Funktionsweise dieses Fuzzy-Logik-Systems:
  Die beiden scharfen Eingangsgrößen A und B werden in der oben beschriebenen Weise fuzzyfiziert. Die beiden Operatoren and und or sind in diesem Beispiel in der meist üblichen Weise als Minimum- und Maximum-Bildung realisiert. Andere allgemein aus der Literatur bekannte Realisierungsarten kämen hierfür prinzipiell genauso in Frage. Die Erfüllungsgrade der Verknüpfungsoperationen aktivieren nun im Jeweiligen Maß die Terme der Fuzzy-Ausgangsgrößen. Durch Überlagerung der aktivierten Terme einer Jeden Ausgangsgröße und ihre Flächenschwerpunktsbildung ergeben sich nun die scharfen Ausgangsgrößen des Fuzzy-Logik-Systems. Für die Realisierung dieses letzten Schritts (Defuzzyfizierung) sind an sich bekannte Methoden anwendbar.
• Ausführungsbeispiel für ein Fuzzy-Logik-System zur Ermittlung von Anpaßparametern eines programmierbaren Mehrkanal-Hörgeräts:
  Als Eingangsgrößen für das Fuzzy-Logik-System zur Ermittlung von Anpaßparametern kommen u.a. folgende Kenngrößen in Frage:
• Hörschwelle bei verschiedenen Frequenzen
• Unbehaglichkeitsschwelle bei verschiedenen Frequenzen
• Ergebnisse von Sprachverständlichkeitstests mit/ohne Störgeräuschen
• Subjektiver Höreindruck des Schwerhörigen im Sinne von Besser/Schlechter-Entscheidungen bei zu vergleichenden Situationen.
• Als Ausgangsgrößen eines Fuzzy-Logik-Systems zur Ermittlung von Anpaßparametern kommen beispielsweise folgende Größen in Frage:
• Trennfrequenzen zwischen den einzelnen Kanälen
• Verstärkung(en)
• AGC-Schwelle(n); Schwelle(n) der automatisch arbeitenden Verstärkungsregelschaltung(en)
• AGC-Kompressionsfaktor(en)
• Peak-Clipping-Schwelle(n) von Begrenzungseinrichtungen
• Filtercharakteristiken (Grenzfrequenz, Flankensteilheit)
• Maximale Verstärkung
Das nachfolgend beschriebene beispielhafte Regelwerk geht davon aus, daß die Unbehaglichkeitsschwelle US und die Hörschwelle HS des Patienten bei verschiedenen Frequenzen ermittelt wurden. (Nomenklatur: "US#1350" steht für Unbehaglichkeitsschwelle bei 1350 Hz)
Der Regelsatz für die Bestimmung der unteren Trennfrequenz UTF könnte dann zB. lauten:
• 1. if (US#1350 - US#350) ist klein then UTF ist ca. 700Hz
• 2. if (US#1350 - US#350) ist groß and (US#1350 - US#700) ist groß then UTF ist größer als 700Hz
• 3. if (US#1350 - US#350) ist groß and (US#1350 - US#700) ist klein then UTF ist kleiner als 700Hz
Der Regelsatz für die Bestimmung der oberen Trennfrequenz (OTF) könnte in analoger Weise angegeben werden mit:
• 1. if (US#2650 - US#1350) ist klein then OTF ist ca. 2000Hz
• 2. if (US#2650 - US#1350) ist groß and (US#2650 - US#2000) ist groß then OTF ist größer als 2000Hz
• 3. if (US#2650 - US#1350) ist groß and (US#2650 - US#2000) ist klein then OTF ist kleiner als 2000Hz.
• Die Regeln für die Bestimmung der AGC-Schwelle im unteren Kanal AGCU könnten wie folgt festgelegt werden:
• 1. if (US#350) ist niedrig then AGCU ist niedrig
• 2. if (US#350) ist groß then AGCU ist hoch
Der Regelsatz für die Bestimmung der Verstärkung im unteren Kanal GU könnte lauten:
• 1. if (HS#350) ist niedrig then GU ist mittel
• 2. if (HS#350) ist hoch then GU ist groß
Eine Möglichkeit des Regelsatzes für die Einstellung der Peak-Clipping-Schwelle PCS lautet:
• 1. if (US#350) or (US#1350) or (US#2650) ist niedrig then PCS ist niedrig
• 2. if (US#350) and (US#1350) and (US#2650) ist hoch then PCS ist hoch.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Anpassung programmierbarer Hörgeräte, umfassend eine über eine Signalübertragung (1) mit dem Hörgerät (2) koppelbare Datenverarbeitungseinheit (3), in die den Hörverlust des zu versorgenden Hörgeräteträgers kennzeichnende Daten (4) eingebbar sind und wobei der Datenverarbeitungseinheit ferner Kenndaten (11) des Hörgerätes zuführbar oder von einem Datenträger der Datenverarbeitungseinheit abrufbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinheit (3) ein Fuzzy-Logik-Modul (5) aufweist, dessen Recheneinheit (6) die eingebbaren und/oder abrufbaren Daten (4) und Kenndaten (11) unter Einbeziehung von Verarbeitungsregeln aus wenigstens einer Regelbasis (7) nach dem Prinzip der Fuzzy-Logik verarbeitet und als Ergebnis Hörgeräteeinstelldaten bereit stellt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fuzzy-Logik-Modul (5) wenigstens einen Datenträger (7) enthält, auf dem Verarbeitungsregeln zur Ermittlung von Hörgeräteeinstelldaten - aus den den jeweiligen Hörverlust des zu versorgenden Hörgeräteträgers kennzeichnenden Daten (4) und unter Berücksichtigung der jeweiligen Hörgerätekenndaten (11) - abrufbar gespeichert sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Datenträger (7) ein Speichermittel, ein EEPROM, eine Diskette od. dgl. vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach Anspruchh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinheit (3) einen Datenträger (9) für die hörgerätespezifischen Daten (11) aufweist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fuzzy-Logik-Modul (5) einen zusätzlichen Datenträger (10) enthält, auf dem vom Anwender der Anpaßeinrichtung zur Hörgeräteprogrammierung eingebbare Verarbeitungsregeln zur Ermittlung der Hörgeräteeinstelldaten abrufbar speicherbar sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fuzzy-Logik-Modul (5) als Recheneinheit (6) einen Prozessor enthält, der Komponenten zur Fuzzyfizierung, Inferenz und Defuzzyfizierung der über eine Schnittstelle (8) und aus dem Datenträger (9) zuführbaren Datenwerte (4, 11) unter Anwendung der Verarbeitungsregeln der Datenträger (7 oder 7 und 10) aufweist.

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