用于运行具有听力设备的听力系统的方法与流程

本发明涉及一种用于运行听力系统的方法，该听力系统包括听力设备，其中，借助听力系统的至少一个第一传感器来识别特别是道路交通中的针对听力系统的佩戴者发生的瞬间的危险情形。此外，本发明涉及一种对应的听力系统以及这种听力系统的听力设备。

背景技术：

1、人们日常生活中的危险情形，特别是在道路交通中，经常在几秒或者甚至几分之一秒内出现。便携式设备，例如狭义上的助听器(即专门用于照顾其佩戴者的听力障碍)，或者广义上的听力设备(也即具有基本娱乐功能的耳塞式耳机)，或者一般的所谓的“耳带式设备(hearables)”、智能手表、智能电话、健身手环，或者一般的所谓的“可穿戴设备(wearables)”，配备有越来越全面的传感机构和越来越多的功能，其使得能够针对这种设备的佩戴者实现对这种危险情形的发生的持续的、越来越可靠的识别。在此，可以假设，未来，由于特别是相关的传感器的进一步小型化和灵敏度的提高，以及由于针对人身安全的重要性，所提到的发展将进一步继续，并且便携式设备将具有越来越全面的危险识别。

2、在此，特别是针对佩戴者的立即警告功能有重要意义，通过该功能，借助听力设备的扬声器例如经由自动通知或者还有警告音来警告佩戴者存在危险。

3、然而，在此由于人类的反应路径而产生了一个问题：如果输出通知，例如“当心，左侧！”，则在佩戴者能够采取对应的措施之前，佩戴者仍然总是必须首先在认知上理解和处理该通知。在单纯的警告音、例如哔声信号的情况下，佩戴者也首先必须识别警告音本身，即，其必须将该哔声信号与对于其完好和/或安全迫在眉睫的危险相关联，随后(因为该哔声信号是不明确的)仍然也必须采取正确的措施。在所提到的这两种情况下，从通过便携式设备的对应地配置的传感器识别出瞬间的危险情形，直到佩戴者随之做出运动反应的时间，为1.5秒或更长。如果考虑到机动车辆(kfz)以30km/h的速度在1.5s内行驶超过10m，那么这个反应时间明显可能已经太慢了，而无法避免特定的危险情形。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题是，给出一种用于运行便携式设备的方法，借助其，对于所述设备的佩戴者来说，可以特别快速并且有效地避免特别是道路交通中的迫在眉睫的危险情形。此外，本发明要解决的技术问题是，给出一种对应的便携式设备，借助其，可以实现所提到的避免针对佩戴者发生的危险情形。

2、根据本发明，所提到的第一个技术问题通过用于运行听力系统的方法来解决，该听力系统包括听力设备，其中，借助听力系统的至少一个第一传感器来识别特别是道路交通中的针对听力系统的佩戴者发生的瞬间的危险情形，以及其中，通过听力设备的电声输出转换器，向佩戴者的耳朵输出适合用于触发佩戴者的听觉惊吓反应(akustischeschreckreaktion，asr)的声音信号。部分本身被视为具有创造性的有利的设计方案是下面的描述的主题。

3、根据本发明，所提到的第二个技术问题通过具有电声输出转换器的听力设备来解决，其中，听力设备被配置为用于，登记特别是在道路交通中针对听力设备的佩戴者发生的瞬间的危险情形，以及其中，电声输出转换器被配置为用于，根据登记的瞬间的危险情形，向佩戴者的耳朵输出适合用于触发佩戴者的asr的声音信号。

4、根据本发明的听力设备共享根据本发明的用于运行具有对应的听力设备的听力系统的方法的优点。在此，针对所述方法以及针对其扩展方案给出的优点同样可以转用于听力设备。

5、针对听力系统的佩戴者发生的瞬间的危险情形，特别是包括即将发生的与其他交通参与者、特别是自行车或者kfz在道路交通中的碰撞。然而，也可以包括即将发生的与障碍物(边界设施等)的碰撞；同样可以包括即将发生的进入车道。在此，当佩戴者不进行对应的运动改变时，当一个进程在不改变佩戴者的现有运动的情况下将以接近确定性的概率发生，并且因此将在通常情况下可预期的事情的过程之后发生时，特别是可以将该进程视为是“即将发生的”。

6、在此，对瞬间的危险情形的识别特别是可以借助作为第一传感器的一个或多个麦克风来进行，其中，相应地通过该一个或多个模块由环境声音产生对应的输入信号。然后，可以按照频带对该一个或多个输入信号进行处理，以检测机动车辆的喇叭声或者还有发动机噪声。在此，在多个麦克风的情况下，还可以借助定向麦克风来确定机动车辆的方向，以及(在具有两个局部设备以及对应的时间分辨率的双耳听力设备的情况下通过三角法位置确定来)确定轨迹。

7、在特别是对于城市交通越来越广泛的具有电动机的机动车辆(其中，在混合动力车辆的情况下，电动机通常也优先于内燃机)的情况下，在行驶时，功率电子设备(尤其是变流器、制动器和驱动线圈)的部件发出超声波范围(从大约19khz起)内的噪声。可以以上面提到的方式针对这些噪声对听力设备的输入信号进行分析，以识别瞬间的危险情形。

8、对于向其环境中输出rf或者无线电信号的机动车辆，可以使用通信装置、例如天线作为第一传感器，其可以检测上面提到的由机动车辆输出的信号。

9、在此，除了听力设备之外，听力系统还可以包括辅助设备、例如智能电话或者智能手表等，其可以通过数据技术与听力设备连接。优选辅助设备具有至少一个传感器，用于识别针对佩戴者的瞬间的危险情形，从而由辅助设备向听力设备传输对应的信息，以输出声音信号。优选在这种听力系统运行时，辅助设备与听力设备持续连接，例如经由蓝牙等，从而在通过辅助设备识别针对佩戴者的瞬间的危险情形时，不会由于建立连接而浪费时间。

10、在此，作为听力设备，一般地包括如下的任意装置，该装置被配置为用于，由(也可以通过该装置的内部信号给出的)电信号产生声音信号，并且将该声音信号馈送给该装置的佩戴者的耳朵，即特别是包括(例如作为“耳塞(earplug)”的)耳机、头戴式耳机、具有扬声器的数据眼镜、狭义上的助听器(即用于照顾佩戴者的听力障碍)等。在此，作为电声输出转换器，包括如下的任意装置，该装置被设置并且配置为用于，将电信号转换为对应的声音信号，其中，将电信号中的电压和/或电流波动转换为声音信号的对应的幅值波动，即特别是包括扬声器、所谓的平衡金属外壳接收器(balanced metal case receiver)，但是也包括骨传导听筒。

11、在此，产生声音信号，使得由于其声学特性，即特别是由于高的声音水平，以及必要时由于频谱和时间特性，其适合用于针对人类引起asr(英语：“acoustic startlereflex(听觉惊吓发射)”)。然后，与该预给定参数对应，通过电声输出转换器产生声音信号，并且馈送给接收者的耳朵(即特别是鼓膜)，方式是，例如为了进行佩戴将听力设备部分插入耳道中，并且将声音信号输出到耳道中。

12、通常通过扬声器等以一定的声音水平输出常见的声学警告、例如通知或者还有非特定的警告音，该声音水平虽然一方面针对接收者产生清晰可闻的音量，但是另一方面在此总是注意该声音水平在声学上的无害性。特别是在此，通常避免超过不适度阈值的一般的值(在该值以上声音被感知为是令人不适的)，以便不会使接收者不必要地暴露于声学干扰中，并且也不会由于这种声学干扰而影响在认知上对警告的处理。此外，因此可以确保保持与对健康有害的声音水平的距离足够大。

13、然而，本方法利用asr，使得通过asr来“缩短”大脑中从听觉到肌肉控制的路径，在这种“缩短”中，不进行对声音信号的有意的或者下意识的分析的意义上的认知处理。这仍然继续经由听觉传导径路的通常的路径来进行，但是与asr不相关。在此，省去了大脑中耗时的处理步骤，由此与在对传统的警告进行认知处理的情况下进行反应所需要的1000至1500ms相比，通过asr，身体反应可以明显更快地进行，即可以以仅仅6至10ms的数量级来进行。

14、asr包含由于突然的、令人不适的响亮的声音刺激而发生的快速的躯体肌肉痉挛，其无法有意识地阻止。在此，asr的生物运动结果是，促使听力系统的佩戴者中断其运动，特别是保持静止，由此有效地避免迫在眉睫的与kfz的碰撞，或者还有避免进入繁忙的道路。此外，asr会导致特别是颈部和躯干的肌肉组织变硬，从而即使对于不再能够完全避免碰撞(例如与骑自行车的人)的情况，由于紧张增加，也能够更好地针对肌肉组织和/或骨骼的损伤来保护身体。此外，通过asr提高了佩戴者的注意力，从而在运动中断之后，对环境进行有意识的分析，这使得佩戴者能够通过回避运动来附加地确保安全，例如在复杂的事故情形中。

15、通常，对声学信息的认知处理像也可以在传统的警告音或者通知中所存在的那样进行，首先通过将由信息给出的声学刺激，从耳蜗中的皮质器官(corti-organ)的神经细胞，经由听觉神经传输到髓质中的听核，然后从那里经由中脑和间脑中的丘脑，传输到大脑皮层中的听觉皮层。

16、在听觉皮层中对声学刺激进行认知评估，其中，在借助声学刺激识别危险情形的情况下，向相关的肌肉组织输出对应的运动脉冲。这种运动脉冲经由所谓的锥体束(pyramidenbahn)通过脑桥(拉丁语“pons(脑桥)”)和髓质传输到脊髓，由此最终对由运动脉冲刺激的肌肉进行控制。在此，从通过警告音或者警告提示进行的声学刺激，直到进行对应的反应运动，通常经过1000至1500ms，这经常尤其是在道路交通中对于避免突然发生的危险情形来说可能已经太长。

17、借助图1来描述所提出的方法所利用的asr。图1在图的右侧示意性地示出了通过人的神经系统1的三个横截面e1,e2,e3，这三个横截面从嘴侧(rostral)向尾侧(caudal)依次示出，并且在图的左侧示意性地示出了截面e1,e2,e3在神经系统1中的相关位置，在神经系统1中仅仅示出了脑干2和脊髓4的开始部分。

18、在此，截面e1延伸通过脑桥，截面e2延伸通过髓质，并且截面e3延伸通过上脊髓4。横截面的横向方向l以及背侧和腹侧方向d和v由对应的箭头给出。

19、响亮的声音信号6击中鼓膜(未示出)，由此在耳蜗8(cochlea)中产生神经脉冲10，并且以大约2.2ms的平均延迟时间传输到耳蜗根神经元(wurzelneuronen)crn。神经脉冲10本身以大约5.2ms的平均延迟时间从耳蜗根神经元crn投射到脑桥pnc的尾部(特别是腹-尾部)网状核的巨神经元12。在此，虽然来自所谓的听觉传导径路的其它核(拉丁语“nuclei”；未示出)的其它信息也到达巨神经元12，但是从耳蜗根神经元crn到脑桥pnc的尾部网状核的巨神经元12的所述连接具有最短的延迟时间。随后，脊髓4中的运动神经元14由巨神经元12直接控制，运动神经元14本身直接触发肌肉m中的肌肉运动。

20、因此，总体而言，可以实现从声音信号输入到耳膜、直到做出运动反应的大约6到10ms的延迟时间。其原因是，通过asr，除了听觉传导径路之外，还提供一个附加的路径，其中，脑桥上方的所有神经元层面(即中脑、间脑中的丘脑和大脑中的听觉皮层)以及在那里运行的过程(即特别是大脑皮层相对慢的过程)被简单地忽略了。

21、优选声音信号以至少80db、特别是至少95db、优选大于100db、特别优选至少105db、最大120db、优选最大115db的声音水平产生，并且被馈送到佩戴者的耳朵中。虽然在80db以下的声音水平下也已经可以观察到所述巨神经元的神经活动，但是这种活动的幅度仍然太低，无法可靠地产生有效的asr来避免危险。随着声音水平的增加，神经元活动的幅度也增加，其中，必须针对听力受损的危险来权衡如下的安全考虑，即，声音脉冲应当尽可能可靠地导致佩戴者的反应运动或者正在进行的运动动作的终止(即声音脉冲应当尽可能为此而响亮)。在此，声音信号可以视为一种“最后的手段”：如果识别出对佩戴者的生命和肢体构成潜在威胁的危险情形，为了在这种绝对的特殊情况下避免危险，可能接受通过响亮的声音信号听到的中等风险。

22、特别是，在此，为了选择声音水平，可以考虑佩戴者个体的听力，其例如可以借助听力图(audiogramm)来确定。如果佩戴者在特定频率范围内具有传导性质的明显的听力损失(即由于外耳和/或中耳的声音传导)，则可以对应地将针对相关频率的声音水平选择为更高。相反，在感音神经性听力损失的情况下，即例如由于耳蜗中的毛细胞受损，必须注意尽可能不通过声音信号引入进一步的损伤。这例如可以通过如下方式来实现，即，将声能集中在如下的频率范围，在这些频率范围内听力仍然最佳，或者在这些频率范围内((例如通过听力阈值或者可比较的响度曲线可以测量的)听力仍然超过越小给定的下限，从而不需要在整体上将声音水平设置为如此之高，并且对应地针对已经存在明显的感音神经性听力损失的频率范围，对毛细胞进行保护。

23、在此，有利地，声音信号至少在可听频谱的频率范围上作为白噪声或作为粉红噪声或作为红噪声(“布朗噪声”)在该频率范围内产生。频率范围例如可以从200hz到3000hz的区间中选择。频率范围还可以覆盖整个可听频谱。一方面，声音信号的声能通过所提到的噪声形式分布更广，这对于听力来说更温和。另一方面，在技术上，产生具有相应的高声音水平的宽带声音脉冲比具有类似的声音水平的音调声音信号更容易实现。此外，与其它形式(例如蓝色或紫罗兰色)的噪声相比，白噪声和粉红噪声(即频率具有相同的频谱分布或者具有1/f或1/f2依赖性的噪声)由于在高频下声能不太高，对于听力的风险更小。特别是，声音信号的频谱分布对于一个频率范围也可以由1/fx类型(其中，x∈[-0.5，2.5])的更一般的函数给出，或者由和(其中，x1＝-0.5，并且x2＝2.5)两个曲线之间延伸的函数给出。

24、在此，声音信号适宜地作为具有至少10ms、最大500ms的长度、优选具有至少10ms、最大150ms的长度、特别优选具有至少10ms、最大100ms的长度、进一步特别优选具有至少20ms、最大90ms的长度的声音脉冲来产生。将声能限制到所提到的持续时间的短的声音脉冲，使得尽管有效地引起asr，但是仍然能够使针对听力的风险最小化。特别是，在此，可以依据声音水平来选择声音脉冲的长度，从而对于至少110db的声音水平，优选选择最大100ms、优选最大75ms的长度，对于105db和110db之间的声音水平，优选选择30ms和150ms之间、特别优选50ms和85ms之间的长度，对于100db和105db之间的声音水平，优选选择30ms和150ms之间、特别优选50ms和100ms之间的长度，对于100db以下的声音水平，优选选择至少50ms的长度。在此，特别是还可以考虑佩戴者的听力。

25、有利地，在识别出瞬间的危险情形和产生声音信号之间，进行具有最大500ms、优选最大300ms的长度、进一步优选具有至少50ms的长度、特别优选具有至少100ms的长度的暂停，其中，在暂停期间，通过听力设备使到佩戴者的相关耳朵的声音馈送最少化。在此，该最少化可以通过电声输出转换器的静音或者通过有源噪声抑制(“active noicecancelling(有源噪声消除)”)来实现。由于暂停，佩戴者的神经系统在没有声学刺激的情况下特别好地对于是孤立的声音信号做出反应，这使asr的神经元活动的幅度增加。

26、优选在确定瞬间的危险情形之后，借助听力系统的第二传感器，特别是加速度传感器和/或陀螺仪，来识别佩戴者的身体运动和/或头部运动，其中，根据识别出的身体运动或头部运动，来识别佩戴者是否针对瞬间的危险情形进行了反应运动，在进行了反应运动的情况下，停止声音信号的输出。由此，可以将用于引起asr的声音信号的输出，减少到佩戴者自己还没有意识到瞬间的危险情形的情况。

27、特别是，可以借助第一传感器来识别针对佩戴者发生的危险情形，在确定危险情形之后，电声输出转换器首先输出声学警告指示，以警告佩戴者瞬间的危险情形，并且在输出声学警告指示之后，借助听力系统的第二传感器或者该第二传感器，特别是加速度传感器，识别佩戴者的身体运动和/或头部运动，其中，借助识别出的身体运动或头部运动，来识别佩戴者是否针对声学警告指示进行了反应运动。仅在如下情况下，输出触发用于触发佩戴者的asr的声音信号，即，针对声学警告指示的反应运动停止，并且借助第一传感器将危险情形确定为针对佩戴者的瞬间的危险情形。在此，危险情形是如下的情形，在该情形下，对于佩戴者至少仍然存在足够的反应时间，从而佩戴者通过主动的、有意识的运动对该情形做出反应，以防止潜在的碰撞。因此，危险情形和瞬间的危险情形之间的区别特别是在于佩戴者可用于避免危险的时间，在瞬间的危险情形的情况下，该时间尤其可能小于人的反应时间。

28、通过针对危险情形提出的措施，可以进一步降低针对佩戴者的听力的潜在风险，方式是，将用于引起asr的声音信号的输出，减少到了佩戴者不在预先给定的反应时间内对针对危险情形的警告指示做出反应的情况。

29、瞬间的(眼前的)危险情形优选借助听力设备的至少一个第一传感器来识别。特别是，也可以替换地或者附加地借助可以连接到听力设备的辅助设备(例如智能电话、智能手表、电子健身追踪器等)的至少一个第一传感器，或者除了听力设备的第一传感器之外，还可以借助辅助设备的至少一个另外的传感器，来识别瞬间的危险情形。在后一种情况下，对于识别出的瞬间的危险情形，可以将对应的信息从辅助设备传输到听力设备，从而听力设备对应地根据所述信息来登记瞬间的危险情形。

30、有利地，在向佩戴者输出声音信号之后，经由显示器，即例如经由辅助设备或者可以连接到听力设备的辅助设备的显示器，输出解释性指示。通过这种解释性指示，可以向佩戴者显示如下信息，即，刚刚由于识别出的瞬间的危险情形而输出了声音信号，从而佩戴者不会假设听力设备的技术故障。