用于检查听力设备的PPG传感器的方法和听力设备系统与流程

用于检查听力设备的ppg传感器的方法和听力设备系统
技术领域
1.本发明涉及一种用于检查听力设备ppg传感器的方法。此外，本发明涉及一种听力设备系统。


背景技术：

2.听力设备通常用于将声音信号输出到该听力设备的佩戴者的听觉器官。在此，输出借助输出转换器进行，通常以声学方式通过空气传播声音借助扬声器(也被称为“听筒”或“接收器”)进行。这种听力设备在此经常作为所谓的听力辅助装置(也被简称：助听器)使用。为此，听力设备通常包括声学的输入转换器(尤其是麦克风)和信号处理器，该信号处理器被设置为，在应用至少一种通常特定于用户地存储的信号处理算法的情况下，处理由输入转换器从环境声音产生的输入信号(也被称为麦克风信号)，使得至少部分地补偿听力设备的佩戴者的听力损伤。尤其在听力辅助装置的情况下，输出转换器除了扬声器之外也可替换地是所谓的骨传导听筒或人工耳蜗植入物，其设置用于将声音信号机械地或电地耦合输入到佩戴者的听觉器官中。术语听力设备附加地尤其也包括如下装置，例如所谓的耳鸣罩、头戴式耳机、耳机等。
3.与使用所谓的“可穿戴设备”的功能的逐步扩展类似，例如以尤其借助传感器采集身体功能(例如脉搏，运动等)的健身腕带、“智能手表”等形式，这种功能的使用也进入听力设备的领域。例如，要采集体温、脉搏等。听力设备的这种附加用途也是合适的，因为特别是在听力辅助装置的情况下，听力设备通常也靠近身体地并且经常也在相对长的时间段内或者甚至持续地佩戴。
4.除了使用已知的胸带(其采集心肌收缩的电信号)之外，还使用所谓的光电容积描记传感器(photoplethysmographie-sensoren，“ppg传感器”)来测量脉搏。这种ppg传感器的测量原理基于：利用来自一个或多个预定波长范围(例如近红外范围和/或可见波长范围的不同波段)的光来照射身体组织，并且采集反射的或透射的辐射并且将其用于确定组织特性、尤其是当前血液循环的组织特性。在此，采集到的光量明显影响对组织特性的评估和确定。由于听力设备、尤其是听力辅助装置通常佩戴在耳朵上或甚至在耳朵内，因此听力设备也众所周知地受到体液、例如汗液和/或耳垢的影响，这可能导致ppg传感器功能的变差。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题是，能够更好地监控听力设备的功能。
6.根据本发明，上述技术问题通过具有本发明特征的方法来解决。此外，根据本发明，上述技术问题通过具有本发明特征的听力设备系统来解决。本发明的有利的和部分本身具有创造性的实施方式和改进方案在下面的描述中进行阐述。
7.根据本发明的方法用于检查、尤其是功能检查具有可再充电电池的听力设备的ppg传感器。根据该方法，在此提供具有用于听力设备的容纳空间的充电装置。优选地，充电装置被实施为可封闭的盒，使得在正常的充电运行中，容纳空间连同布置在其中的听力设
备被封闭。此外，充电装置还具有用于ppg传感器的测试环境。听力设备被定位在该容纳空间中，然后在使用测试环境的情况下执行ppg传感器的功能测试。
8.具有测试环境的充电装置因此有利地为听力设备提供至少近似可重复的(至少对于这里和下面描述的方法的目的足够稳定的)并且因此类似的环境条件。这使得功能检查变得容易或甚至能够首先进行功能检查。
9.在优选的方法变型中，至少当功能测试的结果低于预先给定的界限值时，向听力设备的用户输出关于ppg传感器的功能正常性的消息。在这种情况下，尤其向用户输出ppg传感器不(再)正常工作的警告。因为在听力设备中经常由于ppg传感器被体液污染、尤其是由于ppg传感器的光源和光电探测器之间的辐射路径的至少部分阻塞而出现ppg传感器的功能障碍，所以可选地除了警告之外还输出用于清洁ppg传感器的推荐。
10.在可选的方法变型方案中，在功能测试的范围内，将容纳空间的壁用作用于ppg传感器的反射面。特别地，在这种情况下，听力设备执行功能测试作为自测试。优选地，听力设备为此具有控制器，该控制器(尤其在程序技术或电路技术上)被设置用于自动地执行所述自测试。特别地，ppg传感器借助其光源发出测试信号，借助其光电探测器采集(特别是由于测试信号在壁上的反射而出现的)反射信号，并且随后评估ppg传感器的功能正常性。容纳空间的壁在此优选具有预先给定的反射特性。例如，壁具有镜反射的表面，以便引起测试信号的尽可能小的光学衰减(和/或散射)。但同样也可以考虑白色(可选地光亮的)和/或哑光的表面。可选地，在此可以想到，在将听力设备插入到容纳空间中时，反射特性在充电装置侧(例如在一种配对的范围内)传输给听力设备。
11.为了进行评估，在上面描述的方法变型方案中，将在测试信号的范围内发出的光量与针对反射信号确定的光量以及尤其是界限值进行比较。如果发出的光量和采集到的光量彼此相差太远(即例如这两个光量的差低于前述界限值)，则这被评估为受限的功能并且优选地输出前述警告。
12.在适宜的实施中，用于ppg传感器的测试环境具有测试光源。在功能测试的范围内，在特别适宜的方法变型方案中，借助测试光源照射ppg传感器，并且将随后由ppg传感器输出的、针对采集到的光量的量度与由测试光源发射的光量的对应的量度进行比较。由此，可以与ppg传感器的光源无关地检查ppg传感器、尤其是其光电探测器的功能。因为可以假定，测试光源以足够高的概率没有退化或者相对于ppg传感器明显更慢地退化(尤其几乎没有暴露于污染)，从而采集到的不期望地小的光量表明ppg传感器的功能受限。
13.优选地，作为测试光源考虑与ppg传感器的光源相同类型的测试光源，该测试光源优选发射相同或至少足够相似的光谱。
14.在特别适宜的改进方案中，利用电气控制参量的预定值、特别是电流来驱动测试光源，以用于照明ppg传感器。在此，该控制参量尤其被考虑作为针对所发射的光量的量度。在这种情况下，优选地将光电探测器的光电流用作采集到的光量的量度，该光电探测器例如通过一个或多个光电二极管形成。在此，“光电流”尤其是由光电探测器响应于入射光而输出的电流。可选地，这两个量度或参量的值(或其中的至少一个)为了更好的可比性被标准化。
15.在另外有利的实施中，用于ppg传感器的测试环境包括测试光电探测器。在功能测试的范围内，ppg传感器适宜地尤其借助其光源照亮该测试光电探测器。然后由测试光电探
测器输出的、针对采集到的光量的量度与由ppg传感器发射的光量的对应的量度(例如ppg传感器的光源的控制参量)进行比较。
16.优选地，考虑(具体地使用)与ppg传感器的光电探测器相同类型的光电探测器作为测试光电探测器。
17.在适宜的改进方案中，ppg传感器、特别是其光源以电气控制参量的预定值、特别是电流来驱动，以照明测试光电探测器。在此，该控制参量被用作针对所发射的光量的量度。相应地，在这种情况下，尤其将上述光电流(在此作为“测试光电流”)用作借助测试光电探测器采集的光量的量度。可选地，这两个量度或参量的值(或其中的至少一个)为了更好的可比性被标准化。
18.在特别适宜的改进方案中，测试环境不仅具有测试光源而且具有测试光电探测器。在这种情况下，ppg传感器的光源照射测试光电探测器，并且测试光源照射ppg传感器的光电探测器。由此，可以有利地分别彼此独立地检查光电探测器的功能和光源的功能(至少在测试光源和测试光电探测器都能正常工作的假设下)。
19.可选地，容纳空间在前述情况下被实施为是吸收辐射的，例如是黑色哑光的，以避免由ppg传感器光源发出的光反射到“自己的”光电探测器上。替换地或附加地，相应的照明在时间上错开地进行，以便避免对相应的其他光电探测器的影响。
20.在另外适宜的方法变型中，在功能测试的预测试的范围内，借助ppg传感器和/或测试光电探测器来确定亮度测量参量作为ppg传感器与测试光电探测器和/或测试光源之间的距离的量度。优选地，在这种情况下，仅当亮度测量参量满足预先给定的标准时，才执行功能测试。对于测试环境仅包括测试光源的情况，亮度测量参量借助ppg传感器、特别是其光电探测器来确定。对于测试环境仅包括测试光电探测器的情况，借助ppg传感器、特别是借助其光源来照明测试光电探测器。对于测试环境既包括测试光源也包括测试光电探测器的情况，可选地确定两个亮度测量参量并且相互比较，可选地进行平均。
21.上述方法变型方案尤其对于以下情况是适宜的：使用听力辅助装置、可选地使用具有要佩戴在耳道中的扬声器单元的听力辅助装置作为听力设备，该扬声器单元承载ppg传感器。在这种情况下，该扬声器单元通常不能以与相对较大的听力设备体相同的程度重复性地布置在容纳空间中。因此，亮度测量参量、尤其是可由此推导出的、对ppg传感器与相应的测试单元之间的距离的指示，能够实现如下检查：听力设备、可选地扬声器单元的布置在当前情况下是否足以执行功能测试。如果亮度测量参量不符合标准，特别是其值低于形成标准的界限值，则例如向用户输出应该将听力设备重新或不同地置入容纳空间的指示。
22.在优选的方法变型方案中，前述的量度和测量参量，即具体地，针对采集到的光量的量度、针对所发射的光量的量度和/或亮度测量参量(用于与分别对应的量度或者预先给定的标准进行比较)，从听力设备传输到充电装置。在充电装置侧，这些量度和测量参量优选地借助控制器与分别对应的量度或标准进行比较，该控制器又被设置为用于执行上述比较和评估、特别是也驱动和/或读出测试器件。换言之，借助相应的控制器在充电装置侧执行对功能测试的评估。
23.替换地，评估也可以在听力设备侧执行，优选地借助相应设置和构造的控制器。
24.根据本发明的听力设备系统具有听力设备，其包括ppg传感器和可再充电电池，以及充电装置，其包括用于听力设备的容纳空间和用于ppg传感器的测试环境。此外，听力设
备系统具有至少一个控制器，该控制器设置用于优选自动地、可选地与用户交互地执行上述方法。优选地，听力设备和充电装置是在本方法的范围内分别在上文中描述的设备。在此，控制器是听力设备或充电装置的一部分。优选地，两者分别具有控制器，所述控制器可选地设置用于至少分别承担功能测试的一部分。例如，听力设备的控制器设置用于对ppg传感器的信号进行转换，例如整理，并且用于输出以传输到充电装置。
25.因此，听力设备系统具有所有由前面描述得出的有利的改进方案，包括同样在相应的可选扩展方案中由此得出的物理特征(例如测试光源和/或测试光电探测器)。由此得到的优点因此也属于听力设备系统。
26.连接词“和/或”在此和下文中尤其应理解为，借助该连接词连接的特征既可以共同地构成，也可以作为彼此的替换构成。
27.此外，附加的变型方案或相对于上述方法独立的发明是下文所述的方法。
28.a用于检查具有可再充电电池的听力设备的温度传感器的方法，其中，根据该方法
[0029]-提供具有用于听力设备的容纳空间的充电装置，其中，充电装置具有测试温度传感器，
[0030]-将听力设备定位在容纳空间中，
[0031]-借助(听力设备的)温度传感器和测试温度传感器分别采集温度测量参量，
[0032]-两个温度测量参量在其值方面相互比较，以及
[0033]-依据两个温度测量参量的值之间的差来采取另外的措施。
[0034]
b根据点a的方法，
[0035]
其中，两个温度测量参量(特别是其值)在听力设备与充电装置之间传输。优选地，听力设备的温度测量参量被传送到充电装置。
[0036]
c根据点a或b的方法，
[0037]
其中，作为另外的措施，将听力设备的温度传感器(尤其是通俗地表达)校准(或者也参考)到测试温度传感器的值上。换言之，尤其将听力设备的温度传感器设置为测试温度传感器的值。这是在假设测试温度传感器暴露于可能对测量产生负面影响的较低要求的情况下进行的，并且因此与温度传感器相比应该提供“更可靠”的值。
[0038]
d根据点a至c中任一项的方法，
[0039]
其中，根据温度测量参量的值中的至少一个值的时间演变来等待在容纳空间中的温度稳定。因此，特别是等待，直到相应的(测试)温度传感器的值不再改变(或仅以可忽略的程度改变)，因此在容纳空间中存在稳态的(即稳定的，优选静态的)热状态。
[0040]
e根据点a至d中任一项的方法，
[0041]
其中，使用电阻式温度传感器或红外温度传感器作为听力设备的温度传感器，并且相应地相反地使用红外温度传感器或者电阻式温度传感器作为测试温度传感器。特别地，前述ppg传感器的光电探测器被用作红外温度传感器，其有利地对红外辐射敏感。
[0042]
f根据点e的方法，
[0043]
其中，所述红外温度传感器被布置为，使得在电阻式温度传感器的测量位置处采集相应的温度测量参量。特别地，容纳空间被设计为，使得在听力设备常规定位的情况下，温度传感器和测试温度传感器在容纳空间中被布置为对置。可选地，容纳空间为此被构造为，听力设备仅能够在一个空间取向上定位在容纳空间中。通过红外温度传感器的这种布
置，该红外温度传感器可以有利地采集与电阻式温度传感器相同的位置处的温度，特别是因为该红外温度传感器可以在长达几毫米(约2至5毫米)的自由距离上采集温度。g根据点a至f中任一项的方法，特别是根据点e或f的方法，
[0044]
其中，作为另外的措施，温度传感器对温度变化的响应特性依据其温度测量参量的值以及测试温度传感器的值的时间演变来建模，该测试温度传感器特别是借助红外温度传感器来构建。
附图说明
[0045]
下面根据附图详细阐述本发明的实施例。附图中：
[0046]
图1以示意性侧视图示出了听力设备，
[0047]
图2以示意性侧视图示出了包括根据图1的听力设备和充电装置的听力设备系统，以及
[0048]
图3至图5示出了根据图2的视图，分别示出了听力设备系统的另外的实施例。
[0049]
在所有附图中，彼此对应的部件和参量总是设有相同的附图标记。
具体实施方式
[0050]
在图1中示出呈听力辅助装置形式的听力设备，具体地是要佩戴在用户的耳朵后面的听力辅助装置(也简称为助听器，在此称为“bte 1”)。bte 1包括壳体2，bte 1的电子部件布置在该壳体2中。这些电子部件例如是两个麦克风4、信号处理器6和电池模块8，该电池模块又包括可再充电电池。麦克风4在bte 1的正常运行中用于接收环境声音并将其转换成电输入信号(也称为“麦克风信号”)，该电输入信号由信号处理器6(也称为“控制器”)处理(特别是滤波、频率相关地放大和/或衰减等)。经处理的输入信号随后作为输出信号输出到未示出的扬声器上，并且由该扬声器转换成声音信号并且传递到用户的听觉器官上。
[0051]
此外，bte 1具有光电容积描记传感器，简称“ppg传感器12”，其在本实施例中同样插入在壳体2中。ppg传感器12用于，例如，确定bte 1的用户的脉搏，可选地还确定bte 1的用户的氧饱和度。为此，ppg传感器12包括光源，在当前情况下是led单元16，其被设置用于输出多个频带的光，但通常是至少在近红外范围内的光。此外，ppg传感器12包括光传感器18(“光电探测器”)，借助所述光传感器采集射入的光。在正常运行中，光传感器18采集由led单元16输出并且由身体组织、例如用户的血管的血管壁上反射的辐射。根据在此采集的强度曲线例如可以确定用户的脉搏。
[0052]
在图2中详细示出了听力设备系统20。其包括上述bte 1以及充电装置22。后者用于为bte 1的可再充电电池进行再充电。为此，充电装置22具有容纳空间26，bte 1在常规的充电状态(参见图2)中定位在该容纳空间中。在此，充电装置22为bte 1、具体地为其ppg传感器12提供测试环境。此外，充电装置22具有盖28，借助该盖能够封闭容纳空间26。
[0053]
用于ppg传感器12的功能检查的方法的示例在下文中借助图2更详细地描述。在此，由bte 1、具体地借助其信号处理器6执行ppg传感器12的自测试。在根据图2的示例中，测试环境用于为ppg传感器12的自测试提供尽可能可重复的和稳定的条件。为此，容纳空间26的壁配备有预定“质量”的反射表面30，所述壁在bte 1的常规插入状态中在容纳空间26中。例如，该表面30是白色的，但不被实施为光亮的，以便能够实现光在尽可能所有方向上
的散射(“扩散的散射/反射”)。在自测试的范围内，信号处理器6驱动ppg传感器12，以便借助led单元16输出具有预先给定的光量(或辐射强度)的光信号(“测试信号”)ls。借助光传感器18采集光信号ls的至少一个被表面30反射的部分。由光传感器18随后输出的光电流s
p
被用作针对采集到的光量的量度。将其值与针对所发射的光量的量度，在此具体地是控制参量、尤其是控制电流sc进行比较，借助所述控制电流sc控制led单元15。如果光电流s
p
的值超过依据表面30的特性预先给定的界限值gs，则可以假定ppg传感器12是可运行的。如果低于该界限值gs，则信号处理器6向bte 1的用户输出消息。在该消息中，信号处理器6向用户指示ppg传感器12未常规地进行工作，例如被污染了。
[0054]
可选地，与界限值gs的比较在充电装置22的控制器32中进行。在这种情况下，信号处理器借助发射器34将控制电流sc和光电流s
p
的值发送到充电装置22的控制器32。
[0055]
在图3中描述了听力设备系统20以及借助该听力设备系统执行的用于检查ppg传感器12的功能的方法的替换实施例。除了上述表面30之外，充电装置22还具有测试光源36。测试光源与ppg传感器12的led单元16是相同类型的，具体地结构相同，并且因此可以发射相同波长的光。此外，测试光源36定位在容纳空间26中，使得测试光源在bte 1的常规定位的情况下以与ppg传感器12对置的方式进行布置。
[0056]
可选地，该测试光源36附加于或替代于上述过程，用于在功能检查的范围内单独地对光传感器18进行测试。为此，充电装置22借助测试光源36在ppg传感器12的方向上发射测试光信号l
t
。如果这借助光传感器18采集，则bte 1将所确定的光电流s
p
发送给充电装置22的控制器32。控制器32将光电流s
p
(其值)与自身的、输出到测试光源36上的控制电流s
cl
(具体地，其值)进行比较。如果两个参量的值足够相似，则控制器32推断出光传感器18的功能正常性。否则，控制器32发出警告。如果在功能正常的光传感器18的情况下随后执行上述自测试并且在此低于界限值gs，则这表明led单元16的功能故障。然后发出相应的警告。
[0057]
在图4中描述了听力设备系统20以及借助该听力设备系统执行的用于检查ppg传感器12的功能的方法的替换实施例。除了上面关于图3描述的测试光源36之外，充电装置22还具有测试光电探测器(在此被称为“测试光传感器38”)。测试光传感器38与ppg传感器12的光传感器18是相同类型的，具体地结构相同，并且因此具有相同的探测特性。测试光传感器38也定位在容纳空间26中，使得该测试光传感器在bte 1的常规定位中以与ppg传感器12对置的方式进行布置。
[0058]
除了根据图3描述的过程之外，在功能检查的范围内，光信号ls由led单元16发出并且借助测试光传感器38至少部分地接收。由控制器32将相应的测试光电流s
pt
与用于led单元16的控制电流sc进行比较，所述控制电流由bte 1传输给控制器32。因此可以彼此独立地检查led单元16以及光传感器18的功能。
[0059]
在可选的变型方案中，控制器32被设置用于执行针对测试光源36和测试光传感器38的自测试，其方式是，例如当bte 1未插入时，测试光源和测试光传感器以与ppg传感器类似的方式运行。在这种情况下，与根据图2描述的自测试类似地进行。
[0060]
可选地，多个测试光源36布置在容纳空间26中。为了确定ppg传感器12的哪个测试光源36被“最佳地”(即具体地最接近地)相对置地布置，依次驱动各个测试光源36并且采集分别采集到的强度。引起“最强”反应的测试光源36被认为是最接近的。
[0061]
在图5中示出了听力设备系统20的另外的实施例。bte 1在此包括温度传感器50，
该温度传感器被构造为电阻式温度传感器。这用于在常规的佩戴状态下确定bte1的用户的体温。充电装置22包括红外温度传感器，简称ir传感器52。如上面针对测试光源36所描述的那样，该红外温度传感器同样与温度传感器50相对置地进行布置。在将bte1插入充电装置22、具体地插入容纳空间26中之后，借助ir传感器52采集温度传感器50的位置处的温度。在调整时间之后(通过所采集的温度值不再改变来识别调整时间的结束)，借助温度传感器50和ir传感器52所采集的温度值相互比较。如果它们彼此不同，则温度传感器50被设置为ir传感器52的值，因此被“校准”为ir传感器52的值。
[0062]
本发明的对象不限于上述实施例。更确切地说，本发明的其他实施方式可以由本领域技术人员从上述描述中推导出。特别地，根据不同的实施例描述的本发明的单个特征及其设计变型方案也可以以其他方式相互组合。
[0063]
附图标记列表
[0064]
1bte
[0065]
2壳体
[0066]
4麦克风
[0067]
6信号处理器
[0068]
8电池模块
[0069]
12ppg传感器
[0070]
16led单元
[0071]
18光传感器
[0072]
20听力设备系统
[0073]
22充电装置
[0074]
26容纳空间
[0075]
28盖
[0076]
30表面
[0077]
32控制器
[0078]
34发射器
[0079]
36测试光源
[0080]
38测试光传感器
[0081]
50温度传感器
[0082]
52ir传感器
[0083]
ls光信号
[0084]
l
t
测试光信号
[0085]
sc控制电流
[0086]sp
光电流
[0087]gs
界限值
[0088]scl
控制电流
[0089]spt
测试光电流