專利名稱：：一種適用于全聾患者的助聽裝置與方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種適用于全聾患者的助聽裝置與方法
背景技術：
：目前，市面上各種助聽器只能適用于有殘余聽力患者，其工作原理都大同小異，都是采用電子線路將聲音進行放大，通過耳機將放大后的聲音傳送至耳道內，這種助聽器對于全聾患者一般都無能為力。目前對于極重度聾啞或者完全喪失聽力的全聾患者只有通過實施手術安裝電子耳蝸，可以在一定程度上恢復聽力。但是，安裝電子耳蝸費用較高并有一定的手術風險，且只適應于患者幼年時安裝，還有部分患者因為聽覺神經元太少等原因，根本不能安裝電子耳蝸。基于上述各種原因，目前社會上有許多全聾患者沒有得到較好的治療與幫助，只能滿足于手語交流的聾啞世界。全聾患者在與別人手語交流時，一般需要面對面進行。當全聾患者背對著別人時，別人無論怎樣呼喊他，患者都聽不到，因而不能及時地與之進行溝通與交流，生活極為不便。本發(fā)明就是針對上述各種情況為全聾患者設計配置的電子助聽裝置，本裝置的工作原理與普通助聽器完全不一樣，它不受聽力損害程度的限制，適用于各種聾啞患者?；颊呓涍^簡單的學習即可使用，能在一定程度上解決正常人與全聾患者的語音交流的難題。
發(fā)明內容本發(fā)明是一種適用于全聾患者的助聽裝置與方法，能夠適用于使用普通聽覺助聽器無效果的聾啞患者，包括完全全聾患者、重度聾啞患者等。本助聽裝置的基本工作流程見附圖1，基本工作步驟及原理是，采用話筒、語音處理電路及相關電路元件、設備將接收到的外界語音信號進行處理，輸出相應的音頻信號、脈沖串信號、文字信息、圖形信息之一或者幾種信號的組合，驅動振動器、發(fā)光元件或顯示屏工作，形成相應的觸覺信號或視覺信號，聾吸患者通過觸覺系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)代替聽覺系統(tǒng)，間接地感受外界聲音信號，判別并理解聲音含義，還能夠通過本助聽裝置訓練學習日常用語的發(fā)音。根據本發(fā)明設計制作的助聽裝置，可以按患者感受聲音信息方式的不同可分為視覺助聽裝置與觸覺助聽裝置兩類，其中還包括簡易型視覺助聽裝置與簡易型觸覺助聽裝置。按照裝置結構及殼體的體積形狀的不同可分為佩戴式、便攜式、臺式助聽裝置等幾種，其中佩戴式可分為頭戴式、耳機式、腕式等?？梢愿鶕枰Y合視覺助聽裝置與觸覺助聽裝置綜合開發(fā)出各種產品。視覺助聽裝置是通過視覺系統(tǒng)感受聲音信息。它的結構包括話筒、語音處理電路、輔助電路及元件、存儲單元、語音識別處理單元、顯示輸出單元、顯示屏等電路設備與殼體。裝置根據話筒接收到的語音信號從存儲單元選出相對應的文本文字或者圖形通過顯示輸出單元處理并輸出視覺信號，即把語音信號轉換為圖形或文字信號輸出并顯示在顯示屏上，患者通過視覺閱讀顯示屏上的圖形或文字接受并理解語音含義，間接地感受聲音信息。簡易型的視覺助聽裝置是利用上述部分電路及元件，把話筒接收到的語音信號轉換成相對應的脈沖串輸出或者直接輸出音頻信號，驅動發(fā)光元件發(fā)光，患者根據發(fā)光元件的閃動頻率及節(jié)奏辨別語音信息。觸覺助聽裝置通過觸覺系統(tǒng)感受聲音信息。它的結構包括話筒、語音處理電路、輔助電路及元件、存儲單元、語音識別處理單元、脈沖輸出單元、振動器等電路設備與外殼。裝置把話筒接收到的語音信號處理并轉換為相應的觸覺信號輸出，驅動振動器產生震動或通過電極刺激，聾啞患者可通過觸覺感覺到相應觸覺信號，間接地感受聲音信息。聾啞患者在使用前經過一定的學習訓練，可以分辨出語音的含義，接受并理解常用的語句或詞語。這種助聽裝置對于視覺也有障礙的聾啞患者尤其重要。簡易型的觸覺助聽裝置是利用上述部分電路及元件，把話筒接收到的語音信號處理并放大，輸出音頻信號驅動振動器發(fā)生震動或者通過電極刺激，患者通過觸覺可以辨別是否有聲音以及分辨出聲音的方位、語句的長短、節(jié)奏等信息。同樣的原理設計制作的用于語音發(fā)音訓練的助聽裝置，可以幫助患者進行語言發(fā)音練習，學習日常用語的發(fā)音。視覺助聽裝置將患者發(fā)出的語音與預存的標準語音進行比對，并將比對結果通過顯示屏直觀地給出，患者通過該結果判斷自己發(fā)音的正確性，糾正自己的發(fā)音，通過視覺反復提示可幫助患者接近標準發(fā)音。同樣，觸覺助聽裝置通過觸覺提示也可以進行發(fā)音練習，只是學習的詞語相對較少，適用于學習簡單的日常用語。這里的"助聽"并非僅限于使用聽覺。這里所述的助聽裝置與方法是指有助于聾啞患者感受聲音信號的裝置與方法，包括用于聾啞患者語言發(fā)音訓練的裝置。所述存儲單元包括程序存儲空間以及數據存儲空間，可以存儲非特定標準語音、特定方言性語音、脈沖串、文本文字、圖形、語音控制及處理程序、語音對話程序、各種數據等信息。所述振動器包括市面上的各種小型振動器成品(包括手機使用的振動器)以及其它可以通過電流驅動產生震動的元件。所述顯示屏包括手機顯、示屏、電腦顯示屏、數碼產品顯示屏等各種能夠顯示文字與圖形的設備。所述語音識別技術包括語音識別電路技術、語音識別軟件技術以及二者的結合。所述語音處理電路是指用于音頻信號處理的數字或模擬電路，包括語音識別電路、語音放大電路、語音變頻電路、調節(jié)電路等。本發(fā)明可以與手機、數碼產品、電腦等設備相結合，利用上述產品己有的存儲單元、顯示單元、顯示屏、振動器等資源，結合語音識別技術開發(fā)出具有助聽功能的手機、數碼產品、電腦等多功能電子產品，比如具有助聽功能的手機、助聽功能的mp4、發(fā)音訓練電腦等等。附圖1是助聽裝置的語音信號處理流程圖，圖中簡單地標示了裝置從話筒接收聲音信號到最后輸出觸覺信號及視覺信號的處理過程。附圖2是一個觸覺助聽裝置實例的結構及工作原理方框圖。其中1為話筒，2為語音輸入單元，3為話筒靈敏度調整電路，4為語音識別處理單元，5為存儲單元，6為預讀入控制電路鍵盤，7為脈沖輸出單元，8為幅度調整電路，9為小型振動器，IO為聲音指示燈，ll為脈沖輸出指示燈。附圖3是2個脈沖串波形圖，是結合附圖2對觸覺助聽原理的進一步說明。附圖4是寬、窄脈沖波形大樣圖，是對附圖3的波形圖作進一步說明。附圖5及附圖6是一種幫助全聾患者分辨出聲源方位的簡易型助聽裝置方框圖。上述所有附圖均為示意圖，并非按照比例繪制的標準圖。具體實施例方式本實施方案分為標準型與簡易型兩種。標準型助聽裝置主要是利用了語音識別技術，包括使用一個含有語音識別芯片的語音識別對話模塊，由話筒、語音處理電路、存儲單元、語音識別處理單元、脈沖輸出單元、小型振動器等組成。簡易型助聽裝置沒有采用語音識別技術，由話筒、語音處理電路、振動器、指示燈等電路元件組成。附圖2是標準型觸覺助聽裝置的結構及工作原理方框圖，其工作原理及過程通過如下幾點說明1、根據語音識別對話模塊的語音對話流程程序，在存儲單元5內預先錄入62個由"寬、窄"脈沖組成的脈沖串，一個脈沖串定義一個標準語音，表示一個詞句。脈沖的波形圖見圖3、圖4。與語音對話玩具一樣，語音對話流程中包括一問一答，"問"就是指標準語音，這里的"回答"輸出的不是聲音信號，而是預先錄制的相對應的脈沖串。脈沖串的錄入方法與語音對話"問、答"的錄入方法區(qū)別在于在錄入"答"時，不是采用話筒錄入語音，而是通過一個按7鍵開關連接一個lkhz的等幅度音頻信號，通過手指控制按鍵開關將lkhz信號按照脈沖串的要求間歇地從芯片的話筒輸入端錄入，就像發(fā)電報方法一樣。當然也可以采用程序控制的方法錄入脈沖串。2、附圖3是語音對話模塊錄入或輸出的2個脈沖串的波形圖例，脈沖串與電報的"點、戈'」"發(fā)報原理類似，不同的脈沖串可以表示不同的語句或詞語含義。脈沖串中的窄脈沖"點"寬度為O.ls用A表示，寬脈沖"劃"寬度為0.5s用B表示，脈沖間歇為0.5s，本方案的脈沖串最大長度4.5s。附圖4是窄脈沖與寬脈沖的放大波形示意圖，可以看出每個脈沖內部還包含有l(wèi)khz等幅交流信號。為了不讓兩個脈沖串之間發(fā)生混淆，不同的脈沖串之間間隔5s以上。圖3中有兩個脈沖串波形圖，上一波形圖包括有4個"點"、1個"劃"，可以讀作"AAABA"，同樣，下一波形圖可以讀作"AABAA"。本方案的一個脈沖串設計為1至5位數"點、戈U"組合，一共有62個不同的組合，可根據脈沖串內部脈沖的個數、寬度、間距分別定義62種常用的詞語或短句。一個脈沖串設計的組合位數越高，可表示的詞語也越多，但是患者記憶的難度也越大，可根據需要適當擴展。3、在裝置使用前將脈沖串與預讀入的標準語音之間做好嚴格的定義，制作一個脈沖串與標準語音定義表格。以下是一個患者小張日常用語的脈沖串與標準語音定義表格的例子的--部分<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>患者使用前按照以上方法制作定義表格，可以根據自己需要進行定義，常用的詞句應當簡潔，脈沖串位數越少越方便記憶。不同的使用者制作的定義表格中定義的詞句可以不同，但是為方便患者記憶，定義一旦確定不得隨意變動，它是聾啞患者的專用詞典。4、裝置便用前，通過預讀入控制電路鍵盤6預先對應定義表格，將標準語音錄入語音識別芯片的存儲單元5內，本裝置一共最多可錄入60個常用詞句。預讀入的標準語音可以包括非特定普通話語音或者特定的地方性語音。5、使用時，話筒1接收到的語音信號在語音輸入單元2中進行預處理，3為話筒輸入靈敏度調整電路，根據不同的聲音環(huán)境調節(jié)合適的輸入電平，以保證語言識別的正確性。6、語音信號經過預處理后被送至語音識別處理單元4，與預存的標準語音進行比對，結果相同時，根據預先的定義，從存儲單元5選出相對應的脈沖串從語音對話輸出端子輸出，脈沖串在脈沖輸出單元7進行處理并放大，輸出脈沖串電流。7、脈沖輸出單元7輸出的脈沖串電流傳給小型振動器9使之產生振動。助聽裝置制成耳機式或頭戴式，其上分別裝配上話筒1及小型振動器9。聾啞患者將裝置佩戴在頭上，小型振動器9緊貼患者頭部皮膚，以使用者感覺靈敏且舒適為準。患者通過小型振動器9感受脈沖震動，間接地感受語音信息。8、幅度調整電路8用于調整脈沖電流的大小，可調節(jié)小型振動器9的震動幅度，聾啞患者可根據感覺自行調整。9、聲音指示燈10是一個發(fā)光二極管。外界聲音達到-定分貝時，發(fā)光二極管發(fā)光并隨著聲音的節(jié)奏閃動，可幫助聾啞患者獲得聲音節(jié)奏、強度、語句長短等更多的信息。10、聲音指示燈ll是一個發(fā)光二極管，用來通過閃動來指示語音識別芯片識別后輸出的脈沖串，聾艦患者可以根據這個發(fā)光二極管的閃動來判斷聲音的含義。11、聾啞患者在使用前須進行對聲音的感覺訓練，以適應本裝置，在訓練時，正常人對預先讀入的詞語進行閱讀，患者一邊感受小型振動器的振動，一邊對應相對應的文字或通過正常人指導來理解學習震動的含義。通過對"點、劃"組合的理解記憶，聾啞患者就可以讀懂正常人發(fā)出的常用的語言，比如人名、日常用語等。12、聾啞患者還可以通過使用本裝置學習簡單的語言發(fā)音。患者通過模仿正常人的口型，同時對照相應的詞語文字或實物，訓練學習相應的詞語的發(fā)音，對于患者不正確的發(fā)音，裝置不輸出震動脈沖串。只有當患者模仿正確后，裝置才輸出相對應的震動脈沖串信號，提示患者發(fā)音正確。通過訓練幫助其改進和提高口語發(fā)音，使患者的發(fā)音接近或達到標準語音的水平。除了使用上述將脈沖串錄制在存儲單元的方法之外，也可以采用語音識別電路技術，利用語音識別芯片的輸出控制端子控制脈沖發(fā)生電路，使脈沖發(fā)生電路按要求輸出各種脈沖串，或者將脈沖串發(fā)生單元集成在語音識別芯片內部或者一個語音模塊內，增加一個脈沖輸出端子按照要求直接輸出脈沖串，專門用于助聽裝置。當一個語音識別芯片輸出的脈沖串數量不能滿足使用要求時，可以采用多個語音識別芯片及存儲單元進行擴展使用。附圖5及附圖6說明了一種能分辨出聲源方位及聲音節(jié)奏的簡易型觸覺助聽裝置，裝置采用語音處理電路及其輔助電路及元件。它結構簡單，不包括語音識別技術，成本低。使本裝置能幫助患者獲得所處環(huán)境是否有聲音以及聲音的方位、節(jié)奏、強度等信息。具體實施時可單獨使用也可以結合附圖2方案的語音識別助聽裝置綜合設計為多功能助聽裝置。其中201為患者頭部示意圖、202及203為患者頭戴式助聽裝置安裝示意圖。頭戴式(包括耳機式)裝置203或202的前后左右分別安裝4個話筒101，通過語音處理電路102連接，每個話筒分別通過一個通道對應一個振動器105。103為話筒靈敏度調節(jié)器用于根據現場聲音環(huán)境調節(jié)話筒輸入電平，104為震動強度調節(jié)器用于患者根據自己感覺調整振動器的強度。語音處理電路102將來自于話筒101的聲音信號放大，輸出的音頻信號驅動振動器發(fā)出震動，哪一邊聲音越大那邊的震動就越強，患者通過觸覺就可以感受到前后或左右分別傳來的聲音的強弱，辨別是否有聲音以及分辨出聲音的方位、語句的長短、節(jié)奏等信息。本簡易助聽裝置也可以制成其它佩戴式、手持式等樣式，使用的話筒數量根據設計需要確定，當使用1個話筒時，裝置不能分辨聲源方位，只可以獲得語句的長短、節(jié)奏、聲音強度等。當使用左右2個或3個話筒時，雖然也可以辨別聲源方位，但方位感較差。有益效果據最新資料統(tǒng)計說明，我國聽力語言殘疾居視力殘疾、肢殘、智殘等五大殘疾之首，截止2007年底為2057萬人，約占中國人口總數的1.67%。其中包括嚴重聽力喪失者在內的全聾啞患者占有較大比例，由于普通助聽器對于他們沒有任何作用，他們是被普通助聽器遺忘的群體。由于聽不到任何聲音，在日常生活中與他人語音交流非常不便。本助聽裝置克服了普通助聽器受聽力損害程度的限制缺陷，其利用的語音識別技術目前能夠達到98%的識別率，隨著語音識別技術的不斷發(fā)展，識別率將越來越高，本發(fā)明的助聽裝置作用將越來越大。聾啞患者通過使用本發(fā)明，就可以解決患者與他人進行日常用語溝通的問題。使用本發(fā)明方法制作的聾啞人語音發(fā)音訓練助聽裝置，非常適用于聾啞學校等團體用于培訓聾啞患者語言發(fā)音。簡易型觸覺助聽裝置有一個非常有用的作用就是幫助聾啞舞蹈演員在訓練或表演時更容易地感受與掌握音樂節(jié)奏。上述各附圖以及具體實施方式僅是本發(fā)明的部分方案，并非限制本專利的保護范圍。凡是采用語音處理電路及相關電子元件、設備，將聲音信號轉換為觸覺與視覺信號，聾ffi患者通過觸覺與視覺系統(tǒng)間接地感受聲音或學習訓練發(fā)音的方法與裝置，均屬于本專利的保護范圍。ii權利要求1、一種適用于全聾患者的助聽裝置，包括使用話筒、相關電路元件及殼體，其特征在于包括觸覺助聽裝置，它采用語音處理電路與設備將話筒接收到的語音信號進行處理并輸出相應的觸覺信號，患者通過觸覺系統(tǒng)間接感受外界聲音信息；視覺助聽裝置，它采用語音處理電路與設備將話筒接收到的語音信號進行處理并輸出相應的視覺信號，患者通過視覺系統(tǒng)間接感受外界聲音信息；以及將上述視覺與觸覺二者相結合的助聽裝置。2、根據權利要求l所述的觸覺助聽裝置，其特征在于包括存儲單元(5)、語音識別處理單元(4)、脈沖輸出單元(7)、小型振動器(9)組成，語音識別處理單元(4)根據話筒接收到的語音信號從存儲單元選出相對應的脈沖串通過脈沖輸出單元(7)輸出并驅動小型振動器(9)發(fā)生震動。3、根據權利要求l所述的視覺助聽裝置，其特征在于裝置包括存儲單元、語音識別處理單元、顯示輸出單元、顯示屏組成，語音識別處理單元根據話筒接收到的語音信號從存儲單元選出相對應的文本文字或者圖形，通過顯示輸出單元輸出信號顯示在顯示屏上。4、根據權利要求l所述的觸覺助聽裝置，其特征在于為佩戴式或手持式裝置，裝置分左、右及前、后安裝至少l個話筒(101)，通過語音處理電路(102)對應連接相同數量的振動器(105)，采用音頻信號驅動振動器發(fā)生震動，構成一種簡易型觸覺助聽裝置。5、根據權利要求1、2或3所述的助聽裝置，其特征在于通過結構與外殼形狀的不同可分為包括佩戴式、便攜式裝置、臺式裝置。6、根據權利要求l、2或3所述的助聽裝置，其特征在于利用并結合手機、數碼產品、電腦設備已有的存儲單元、顯示單元、振動器、顯示屏資源，結合構成一種具有助聽功能的電子產品。7、根據權利要求2或3所述的助聽裝置，其特征是在聾啞患者發(fā)音訓練時，裝置將患者發(fā)出的聲音與存儲單元的標準語音進行比對，通過振動器或顯示屏輸出比對結果，聾啞患者通過觸覺或視覺獲得該結果，并通過該結果判斷自己發(fā)音的正確性。8、一種適用于全聾患者的助聽方法，適用于權利要求l所述的助聽裝置，其特征在于包括以下步驟采用相關電路元件及設備將話筒接收到的語音信號進行處理，輸出相應的音頻信號、脈沖串信號、文字信息、圖形信息之一或者幾種信號的組合，驅動振動器、發(fā)光元件或顯示屏工作，形成相應的觸覺信號或視覺信號，聾啞患者通過視覺系統(tǒng)或觸覺系統(tǒng)代替聽覺系統(tǒng)間接地感受上述信號，獲得并理解外界聲音信號以及接受語言發(fā)音訓練。9、根據權利要求8所述的適用于全聾患者的助聽方法，其特征在于語音信號進行處理時運用了語音識別處理技術，包括運用語音識別電路技術、語音識別軟件技術。全文摘要本發(fā)明涉及一種適用于全聾患者的助聽裝置與方法。本助聽裝置與市面上普通助聽器工作原理完全不一樣，它克服了普通助聽器受聽力損害程度的限制缺陷，能夠適用于重度聾啞患者或者完全喪失聽力者，幫助患者判別語音的含義并訓練學習日常用語的發(fā)音。本發(fā)明的核心是采用語音處理電路及語音識別技術，將來自話筒接收到的聲音信號進行處理，然后根據需要輸出相對應的視覺或者觸覺信號。助聽裝置由話筒、語音處理電路、存儲單元、預讀入單元、語音識別處理單元、脈沖輸出單元、顯示單元等組成。按感受信息方式的不同可分為視覺助聽裝置與觸覺助聽裝置兩類。本發(fā)明一定程度上解決了無聽力患者與他人語言溝通的難題。文檔編號H04R25/00GK101494816SQ20091005849公開日2009年7月29日申請日期2009年3月5日優(yōu)先權日2009年3月5日發(fā)明者宇周,胡志超,胡禮斌申請人:胡禮斌