包括启动元件的助听器的制作方法

本发明涉及微型例如可穿戴电子设备如助听器中的启动元件。

背景技术：

1、电气按钮和控制件从机械和电气上均很难集成在小尺寸电子设备如助听器内。此外，这样的设备因所处的潮湿环境(通常与用户身体直接接触，因而遭受湿气、汗水等)而易遭受可靠性和腐蚀问题。

2、典型的(现有技术)按钮包括在按钮被操作时在电导体之间提供接触或不提供接触的开关。这样的按钮在下面称为电气按钮。

3、wo2017063893a1描述了机械按钮及设备壳体的表面，它们设计成使得它们随时间具有特定振动签名。通过振动传感器检测到的、因用户按压按钮或者沿壳体的特定部分移动其手指而引起的振动与表面/按钮的预先确定的振动签名相关联以确定用户已与设备的哪一按钮或表面交互。检测到的用户交互之后被转换以控制该设备。例如，如果设备为照明装置，用户交互被转换为光控制。

技术实现思路

1、本发明提出一种机械启动元件(例如按钮)，其设计成在被操作时产生清晰且可重复的振动/声音。

2、助听器

3、在下面，电子设备通过助听器例示。其它例子可包括其它可穿戴设备，它们在正常使用期间均与用户皮肤紧密接触，例如耳麦、耳机、耳件、医疗设备，例如用于感测身体的参数的设备等。

4、在本技术的一方面，提供一种适于由用户佩戴的电子设备如助听器。助听器包括配置成包围助听器的元件的壳体。壳体可包括朝向环境的外表面和朝向助听器的元件的内表面。助听器还包括正向音频信号通路，用于接收音频信号、处理音频信号及根据处理后的音频信号提供输出信号。助听器还包括用于控制助听器的功能的机械启动元件，该机械启动元件位于所述壳体上并在被启动时发出声学签名。助听器还包括振动传感器，配置成拾取空气中的声学振动和/或所述壳体的机械振动并提供标示相应振动的传感器信号。助听器还可包括控制器，用于分析所述传感器信号中所述声学签名的存在从而识别和产生用于控制助听器的功能的特定控制输入。壳体和/或机械启动元件配置成使所述机械启动元件能附着到壳体的外表面上从而将机械启动元件(优选持久地，例如永久地)连接到壳体(但不穿透壳体)。机械启动元件例如可经卡扣机构连接到或者胶粘到助听器的外表面上。

5、从而可提供改进的助听器。机械启动元件放置在助听器的壳体的外表面上具有使来自环境和/或来自佩戴助听器的人的水或灰尘进入壳体内部的风险最小化(避免其进入)的优点。从而，可消除损坏电子元件及其间的电连接(或最终故障)的潜在来源。

6、给定机械启动元件的(在启动和/或释放期间发出的)声学签名可在其使用之前记录。给定机械启动元件的参考签名可在参考测量设置时记录，例如针对在计划安装其的设备(如听力装置例如助听器)上的标准位置。优选地，参考签名针对机械启动元件在助听器壳体上的计划位置进行记录。针对机械启动元件在助听器壳体上的多个计划位置记录对应的多个参考签名。参考签名可存储在助听器的控制器可访问的存储器中。每一存储的参考签名可以是多个测量的结果，例如其平均。

7、控制器可配置成将助听器(在使用期间)发出的声学签名与存储器中存储的参考签名进行比较。发出的声学签名与参考签名之间的距离度量(例如欧几里得距离)可通过控制器确定。该距离度量可基于声学签名的时域表示(的例如离散样本)。该距离度量可基于声学签名的频域表示(的例如所选频率范围，例如所选频带)(例如谱图，例如表示谱图的例如所选或全部时频单元的值)。控制器可配置成根据距离度量例如根据与距离度量有关的判据(例如距离度量小于或等于阈值)判定当前发出的声学签名是否源自用户的助听器的机械启动元件或者机械启动元件之一。

8、用于控制助听器(及非必须地，双耳助听器系统的对侧助听器)的特定命令可与特定机械启动元件的声学签名的(例如单一)检测相关联。特定机械启动元件的声学签名的随后的检测的预定组合可与用于控制助听器(及非必须地，双耳助听器系统的对侧助听器)的不同特定命令相关联。

9、本发明的另一优点在于机械启动元件可放在助听器壳体的外表面上的任何适当位置(而不在壳体中引入开口)。机械启动元件可放在“任何地方”(具有适当形成的区域从而使能接收机械启动元件的底(例如平坦，和/或柔软)表面)。机械启动元件的底表面(和/或助听器壳体的外表面)可配置成使机械启动元件能附着到助听器壳体。壳体的外表面可包括一个或多个适于接收机械启动元件的特定区域。这些特定区域可在壳体的外表面上标示以使用户或听觉护理专家(hcp)容易识别。

10、在双耳听力系统如双耳助听器系统中，机械启动元件的位置可标示左和右听力装置，左和右听力装置被特别调整以位于用户的左和右耳上。特别调整例如可因耳朵特有处理算法引起或者可因左和右听力装置的耳朵特有机械特征引起。耳朵特有机械特征例如可与听力装置的适于位于用户耳朵处或耳后的bte部分的壳体的大小或形状有关。耳朵特有机械特征例如可涉及与装置的其它部分的互相连接，例如线缆(例如其长度或形状)和/或适于位于用户耳道中的ite部分的扬声器类型。

11、双耳听力系统如双耳助听器系统包括适于分别位于左和右耳处和/或左和右耳中的左和右听力装置。左和右听力装置适于在其间交换数据例如状态或控制数据和/或音频数据。双耳听力系统可配置成使得仅左和右听力装置中的第一听力装置包括启动元件(例如根据本发明的机械启动元件)。左和右听力装置中的第二听力装置的功能可根据经耳间通信链路从左和右听力装置中的第一听力装置接收的、用户发起的设置变化(通过第一听力装置的一个或多个机械启动元件拾取)进行控制。

12、机械启动元件(例如底表面)可包括一层粘合剂材料从而使其(例如在生产之后，例如在hcp验配期间)能例如根据用户意愿容易地附着到助听器壳体的外表面。所选机械启动元件的声学签名例如可在验配期间选择。为提高声学签名检测的可靠性，声学签名可由学习算法(例如神经网络)进行学习，其通过(在佩戴具有所施加的机械启动元件的助听器的同时例如由用户)启动有限的次数如小于10次例如小于或等于5次而产生(存储)适当的“标注数据”进行。“标注数据”可用于训练学习算法(例如小的神经网络)以能够在最后环境中(例如用户耳朵处)识别所选和安装的机械启动元件的声学签名，参见下面的“学习算法的训练”部分。

13、助听器可配置成在机械启动元件已成功启动时向用户提供反馈。机械启动元件的成功启动可通过与机械启动元件的声学签名相关联的控制过程的开始进行指明。助听器可配置成在已成功启动时向用户提供触觉反馈。助听器可配置成在已成功启动时向用户提供音频反馈。

14、机械启动元件可配置成在该机械启动元件已成功启动时向用户提供触觉反馈。触觉反馈可以是启动元件例如按钮(例如与圆顶状开关类似，但没有电开关功能)的固有(机械)特性。

15、给用户的反馈例如可依赖于电子设备(如助听器)的控制器对所涉及的已启动机械启动元件的预期声学签名的成功检测。控制器成功检测预期声学签名例如可通过单独的指示器向设备(如助听器)的用户指明。单独的指示器可包括经设备的扬声器的声学指示(例如“程序已改变”、“音量已改变”等等)。单独的指示器可包括其它指示器，例如振动器或者(例如经智能电话的app)传给用于听力装置的遥控装置并通过其标示(例如显示)的信息信号。

16、传感器信号中存在声学签名的分析可在时域和/或在频域进行。传感器信号可在时域提供，例如通过傅里叶变换算法(如离散傅里叶变换(dft)算法、短时傅里叶变换(stft)算法、或类似算法)变换到频域。

17、提供“谱图”(信号随时间在不同频率的值)的频域传感器信号例如可通过为该目的配置的学习算法如神经网络例如循环神经网络进行分析，例如其可用于关键词检测或类似应用。神经网络可进行训练以学习机械启动元件提供的声学签名(就像其可被训练以学习特定唤醒词或命令词一样，例如在由特定用户说出时)。神经网络的训练例如可结合验配发生，其中助听器针对用户的需要进行调整(例如根据用户需要定制的处理算法的参数设置被应用于用户的助听器)。传感器信号的谱图可通过分析滤波器组基于时域传感器信号提供。传感器例如可以是传声器或者振动传感器如加速计。

18、振动传感器可包括传声器和加速度传感器中的至少一个。传声器可拾取空气中的振动(包括由机械启动元件产生的这样的振动)或者所述壳体的机械振动(包括由机械启动元件产生的这样的振动)。加速度传感器可拾取壳体的机械振动(包括由启动元件产生的这样的振动)。空气中振动和壳体机械振动的声学签名(对于同一启动)可不同以增加因空气中振动(由助听器的传声器拾取)引起的声学签名以及因壳体中机械振动(由位于壳体中或壳体上的加速度传感器拾取)引起的声学签名的检测可靠性。

19、正向音频信号通路可包括：

20、-用于提供表示助听器环境中的声音的电输入信号的输入变换器；

21、-用于处理所述电输入信号并根据其提供处理后的音频信号的音频处理器；

22、-用于基于处理后的音频信号向用户提供可感知为声音的刺激的输出变换器。

23、振动传感器可用在正向通路中捕获来自环境的声音。振动传感器可以是用于拾取来自环境的声音以及用于捕获机械启动元件的声学签名的传声器。

24、机械启动元件可配置成提供其主要能量在特定频率范围中的声学签名。特定频率范围可选择成高于助听器壳体的例如由用户(有意或意外)提供的常见低频运动或撞击的频率范围。

25、机械启动元件可为了提供发出可容易识别的波形或频谱的声学签名进行配置。

26、声学签名可包括至少两个明显可分的时间段。声学签名例如可包括(至少)两个明显可分的时间段。

27、机械启动元件可由按钮构成或者可包括按钮。声学签名的两个明显可分的时间段可源自按钮。两个明显可分的时间段可源自(对应于)按钮的启动(例如按下)和释放。机械按钮的启动和释放可分别具有δtact和δtrel的持续时间。分别源自按钮的启动和释放的时间段之间的时间持续时间(δtpause)可根据用户行为变化。对于启动和释放时间段的持续时间，可同样如此。

28、两部分签名可被视为包括由停顿(即机械按钮相对无声的时间段)分隔的两个不同声学签名。

29、两部分声学签名例如可用于增加签名检测的置信度，或者其例如可用于“编码”按钮启动的短和长持续时间从而标示不同的预计功能。

30、控制器可配置成独立地检测至少两个明显可分的时间段。控制器可配置成仅在两个时间段均被识别且一起构成所涉及按钮的有效声学签名时接受所述至少两个明显可分的时间段。

31、按机械按钮的持续时间(例如包括启动部分、停顿和释放部分，记为δtas＝δtact+δtpause+δtrel)例如可在几毫秒到5秒级。释放部分的持续时间例如可短于启动部分的持续时间。启动部分的持续时间和/或启动部分与释放部分之间的停顿可用于编程按钮的功能。启动部分的持续时间例如可在0.2s到2s的范围中。释放部分的持续时间例如可在0.1s到1s的范围中。

32、按钮可包括圆顶部，其适于具有足够大的高度以使圆顶部在启动时能被足够地移位从而提供相应声学签名(的启动部分)，所述高度还应足够小以使其在释放时能返回到初始位置(同时提供相应声学签名(释放部分))。圆顶部可适于使按钮能无(永久)变形地启动和释放。

33、机械启动元件例如按钮可配置成具有弹性从而提供双稳态效应，藉此，在启动(并处于静息状态)之后，其在释放后返回到静息状态。

34、表示声学签名的传感器信号可作为谱图提供给控制器。该谱图例如可通过分析滤波器组将时域传感器信号转换为时频表示而提供。声学签名的定时(δtas＝δtact+δtpause+δtrel)以及不同时间段的频率含量可立即从谱图提取。

35、助听器可包括多个机械启动元件，每一机械启动元件展现不同的声学签名并配置成控制助听器的不同功能。助听器可配置成使控制器能识别不同的声学签名。

36、助听器可由空气传导型助听器、骨导型助听器、耳蜗植入型助听器或其组合构成或者包括空气传导型助听器、骨导型助听器、耳蜗植入型助听器或其组合。

37、助听器可适于提供随频率而变的增益和/或随电平而变的压缩和/或一个或多个频率范围到一个或多个其它频率范围的移频(具有或没有频率压缩)以补偿用户的听力受损。助听器可包括用于增强输入信号并提供处理后的输出信号的信号处理器。

38、助听器可包括输出单元，用于基于处理后的电信号提供由用户感知为声学信号的刺激。输出单元可包括耳蜗植入物的多个电极(对于ci型助听器而言)或者骨导助听器的振动器。输出单元可包括输出变换器。输出变换器可包括用于将刺激作为声信号提供给用户的接收器(扬声器)(例如在声学(基于空气传导的)助听器中)。输出变换器可包括用于将刺激作为颅骨的机械振动提供给用户的振动器(例如在附着到骨头的或骨锚式助听器中)。输出单元可(另外或作为替代)包括用于将助听器拾取的声音传到另一装置例如远端通信伙伴的发射器(例如经网络，例如在电话运行模式下，或者在头戴式耳机配置情形下)。

39、助听器可包括用于提供表示声音的电输入信号的输入单元。输入单元可包括用于将输入声音转换为电输入信号的输入变换器如传声器。输入单元可包括(例如基于蓝牙或类似技术的)无线接收器，用于接收包括或表示声音的无线信号并提供表示所述声音的电输入信号。

40、助听器可以是便携式(即配置成可穿戴的)设备或形成其一部分，例如包括本地能源如电池例如可再充电电池的设备。助听器例如可以是低重量、容易穿戴的设备，例如具有小于100g的总重量，例如小于20g，例如小于5g。

41、助听器可包括助听器的输入和输出单元之间的、用于处理音频信号的“正向”(或“信号”)通路。信号处理器可位于该正向通路中。信号处理器可适于根据用户的特定需要提供随频率而变的增益(例如听力仪器)。助听器可包括具有用于分析信号和/或控制正向通路的处理的功能件的“分析”通路。分析通路和/或正向通路的部分或所有信号处理可在频域进行，在该情形下，助听器包括适当的分析和合成滤波器组。分析通路和/或正向通路的部分或所有信号处理可在时域进行。

42、助听器如输入单元和/或天线及收发器电路可包括用于将时域信号转换为变换域(例如频域或拉普拉斯(laplace)域等)中的信号的变换单元。变换单元可由时频(tf)转换单元构成或者可包括时频转换单元，其用于提供输入信号的时频表示。时频表示可包括所涉及信号在特定时间和频率范围的相应复值或实值的阵列或映射。tf转换单元可包括用于对(时变)输入信号进行滤波并提供多个(时变)输出信号的滤波器组，每一输出信号包括截然不同的输入信号频率范围。tf转换单元可包括用于将时变输入信号转换为(时-)频域中的(时变)信号的傅里叶变换单元(例如离散傅里叶变换(dft)算法、短时傅里叶变换(stft)算法、或类似算法)。助听器考虑的、从最小频率fmin到最大频率fmax的频率范围可包括从20hz到20khz的典型人听频范围的一部分，例如从20hz到12khz的范围的一部分。通常，采样率fs大于或等于最大频率fmax的两倍，即fs≥2fmax。助听器的正向通路和/或分析通路的信号可拆分为ni个(例如均匀宽度的)频带，其中ni例如大于5，如大于10，如大于50，如大于100，如大于500，至少其部分个别进行处理。助听器可适于在np个不同频道处理正向和/或分析通路的信号(np≤ni)。频道可以宽度一致或不一致(如宽度随频率增加)、重叠或不重叠。

43、助听器可配置成在不同模式下运行，如正常模式及一个或多个特定模式，例如可由用户选择或者可自动选择。运行模式可针对特定声学情形或环境进行优化，例如通信模式如电话模式。运行模式可包括低功率模式，其中助听器的功能被减少(例如以便节能)，例如禁用无线通信和/或禁用助听器的特定特征。

44、助听器可包括多个检测器，其配置成提供与助听器的当前网络环境(如当前声环境)有关、和/或与佩戴助听器的用户的当前状态有关、和/或与助听器的当前状态或运行模式有关的状态信号。作为备选或另外，一个或多个检测器可形成与助听器(如无线)通信的外部装置的一部分。外部装置例如可包括另一助听器、遥控器、音频传输装置、电话(如智能电话)、外部传感器等。

45、多个检测器中的一个或多个可对全带信号起作用(时域)。多个检测器中的一个或多个可对频带拆分的信号起作用((时-)频域)，例如在有限的多个频带中。

46、多个检测器可包括用于估计正向通路的信号的当前电平的电平检测器。检测器可配置成决定正向通路的信号的当前电平是否高于或低于给定(l-)阈值。电平检测器作用于全频带信号(时域)。电平检测器作用于频带拆分信号((时-)频域)。

47、多个检测器可包括运动检测器，例如加速度传感器。运动检测器可配置成检测用户面部肌肉和/或骨头的例如因语音或咀嚼(如颌部运动)引起的运动并提供标示该运动的检测器信号。

48、助听器还可包括用于所涉及应用的其它适宜功能，如压缩、降噪、反馈控制等。

49、助听器可包括听力仪器，例如适于位于用户耳朵处或者完全或部分位于耳道中的听力仪器，例如头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合。听力系统可包括喇叭扩音器(包含多个输入变换器和多个输出变换器，例如用在音频会议情形)，例如包括波束形成器滤波单元，例如提供多个波束形成能力。

50、机械启动元件组合件

51、一方面，本技术还提供机械启动元件组合件。该机械启动元件组合件包括：

52、-用于控制电子设备的功能并在启动时发出声学签名的机械启动元件；

53、-配置成拾取包括所述声学签名的声学或机械振动并提供标示该振动的传感器信号的振动传感器；及

54、-用于分析所述传感器信号中所述声学签名的存在从而识别并产生用于控制电子设备的功能的特定控制输入的控制器。

55、机械启动元件可适于附着到电子设备的壳体的外表面。

56、振动传感器和控制器可适于被包括在电子设备的壳体中。

57、电子设备可由听力装置如助听器构成或者可包括听力装置如助听器。

58、上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的或权利要求中限定的助听器的部分或所有结构特征可与本组合件的实施结合。

59、听力系统

60、另一方面，提供包括上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的助听器及包括辅助装置的听力系统。

61、听力系统可适于在助听器与辅助装置之间建立通信链路以使得信息(如控制和状态信号，可能音频信号)可进行交换或者从一装置转发给另一装置。

62、辅助装置可包括遥控器、智能电话或者其它便携或可穿戴电子装置智能手表等。

63、辅助装置可由遥控器构成或者包括遥控器，其用于控制助听器的功能和运行。遥控器的功能实施在智能电话中，该智能电话可能运行使能经智能电话控制音频处理装置的功能的app(助听器包括适当的到智能电话的无线接口，例如基于蓝牙或一些其它标准化或专有方案)。

64、辅助装置可由音频网关设备构成或者包括音频网关设备，其适于(例如从娱乐装置如tv或音乐播放器、从电话设备如移动电话或者从计算机如pc)接收多个音频信号并适于选择和/或组合所接收的音频信号中的适当信号(或信号组合)以传给助听器。

65、辅助装置可由另一助听器构成或者包括另一助听器。听力系统可包括适于实施双耳听力系统如双耳助听器系统的两个助听器。

66、辅助装置可由使听觉护理专家(或用户)能根据用户需要调整助听器(例如其处理参数)(例如以补偿听力受损)的验配系统构成或者可包括这样的验配系统。

67、app

68、另一方面，本发明还提供称为app的非短暂应用。app包括可执行指令，其配置成在辅助装置上运行以实施用于上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的助听器或听力系统的用户接口。该app可配置成在移动电话如智能电话或另一使能与所述助听器或听力系统通信的便携装置上运行。

69、app(和助听器)可配置成使用户能配置助听器的一个或多个机械按钮的功能。助听器的给定机械按钮的声学签名可(经app)配置成与助听器的功能相关联，例如通过在多个预定选项之中选择，例如音量控制、程序选择、接听电话、在定向传声器系统的全向模式和定向模式之间切换等。当然，听觉护理专家可经用于根据用户需要调整助听器的验配系统获得同样的配置选项。

70、定义

71、在本说明书中，助听器如听力仪器指适于改善、增强和/或保护用户的听觉能力的装置，其通过从用户环境接收声信号、产生对应的音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为可听见的信号提供给用户的至少一只耳朵而实现。可听见的信号例如可以下述形式提供：辐射到用户外耳内的声信号、作为机械振动通过用户头部的骨结构和/或通过中耳的部分传到用户内耳的声信号、及直接或间接传到用户的耳蜗神经的电信号。

72、助听器可构造成以任何已知的方式进行佩戴，如作为佩戴在耳后的单元(具有将辐射的声信号导入耳道内的管或者具有安排成靠近耳道或位于耳道中的输出变换器如扬声器)、作为整个或部分安排在耳廓和/或耳道中的单元、作为连到植入在颅骨内的固定结构的单元如振动器、或作为可连接的或者整个或部分植入的单元等。助听器可包括单一单元或几个彼此(例如声学、电学或光学)通信的单元。扬声器可连同助听器的其它部件一起设置在壳体中，或者其本身可以是外部单元(可能与柔性引导元件如圆顶状元件组合)。

73、助听器可适应特定用户的需要如听力受损。助听器的可配置的信号处理电路可适于施加输入信号的随频率和电平而变的压缩放大。定制的随频率和电平而变的增益(放大或压缩)可在验配过程中通过验配系统基于用户的听力数据如听力图使用验配基本原理(例如适应语音)确定。随频率和电平而变的增益例如可体现在处理参数中，例如经到编程装置(验配系统)的接口上传到助听器，并由助听器的可配置的信号处理电路执行的处理算法使用。

74、“听力系统”指包括一个或两个助听器的系统。“双耳听力系统”指包括两个助听器并适于协同地向用户的两只耳朵提供听得见的信号的系统。听力系统或双耳听力系统还可包括一个或多个“辅助装置”，其与助听器通信并影响和/或受益于助听器的功能。前述辅助装置可包括至少下述之一：遥控器、远程传声器、音频网关设备、娱乐设备如音乐播放器、无线通信装置如移动电话(例如智能电话)或平板电脑或另一装置，例如包括图形界面。助听器、听力系统或双耳听力系统例如可用于补偿听力受损人员的听觉能力损失、增强或保护正常听力人员的听觉能力和/或将电子音频信号传给人。助听器或听力系统例如可形成广播系统、主动耳朵保护系统、免提电话系统、汽车音频系统、娱乐(如tv、音乐播放或卡拉ok)系统、远程会议系统、教室放大系统等的一部分或者与其交互。

75、本发明的实施例如可用在如助听器、或耳机、或包括用户接口的其它可穿戴电子设备的应用中。