張朝英 王樹峰

傳統(tǒng)助聽器屬于II類醫(yī)療器械，一般由傳聲器（麥克風(fēng)）、放大器、受話器（耳機(jī)）、電源四大部分組成，驗(yàn)配師可根據(jù)佩戴者的聽力損失程度和個(gè)人生活需求進(jìn)行個(gè)性化驗(yàn)配，幫助患者實(shí)現(xiàn)聽力康復(fù)。隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，助聽器被賦予了全新的意義，因其融入了無線與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，在補(bǔ)償聽力損失的同時(shí),也改變著聽障者的生活方式。

從最新科技與未來發(fā)展方向看，現(xiàn)代數(shù)字助聽器除了硬件和軟件兩大組成部分外，還有無線與網(wǎng)絡(luò)通信作為助聽器的第三部分。三個(gè)部分互相聯(lián)系、互為依存，極大地豐富了聽障者的生活。比如，手機(jī)APP可以自由操控助聽器的放大性能，助聽器以無線方式連接智能手機(jī)、電視機(jī)、常用電聲學(xué)設(shè)備等?？梢灶A(yù)期，健聽者也將受益于現(xiàn)代助聽器的無線功能。

1 現(xiàn)代助聽器的硬件構(gòu)造

1.1 硬件組成

現(xiàn)代助聽器由電聲學(xué)裝置組成，是佩戴在患者雙側(cè)外耳的助聽器系統(tǒng)，并具有雙耳實(shí)時(shí)無線連接功能（圖1）?；局犉飨到y(tǒng)均由7部分硬件組成：①聲源信號(hào)輸入。當(dāng)前有4種可能的方式，即麥克風(fēng)-1、麥克風(fēng)-2、輔助輸入和第4種無線方式。其中麥克風(fēng)-1是主體，與麥克風(fēng)-2同時(shí)工作可加強(qiáng)某個(gè)方向的目標(biāo)信號(hào)，進(jìn)而生成幾種可選的方向接受方式。輔助輸入有多種可能，最常見的是電感線圈，另有FM系統(tǒng)輸入或直接音頻信號(hào)輸入等；②信號(hào)處理與放大器。是現(xiàn)代化數(shù)字式助聽器的主要組成部分，由幾個(gè)功能性模塊芯片集成的一個(gè)片上系統(tǒng)（System on Chip，SoC）；③電池。鑒于當(dāng)前充電電池在方便程度與費(fèi)用方面尚無明顯優(yōu)勢(shì)，鋅空電池仍為主流使用電池；④聲信號(hào)輸出，即耳道內(nèi)微型喇叭。也可用做獨(dú)立信號(hào)發(fā)生器，如簡(jiǎn)易“耳內(nèi)（In-situ）”聽力計(jì)，耳鳴掩蔽器等；⑤手觸控制。允許使用者對(duì)助聽器做簡(jiǎn)單控制，如變換聆聽程序，調(diào)節(jié)音量等；⑥助聽器有線編程口。用于連接助聽器與驗(yàn)配電腦，進(jìn)而選配和調(diào)試助聽器；⑦無線傳輸端?？赏瑫r(shí)用于接收與發(fā)送電信號(hào)，其連接的另一方可能是對(duì)側(cè)耳助聽器、智能手機(jī)、無線遙控器、無線編程或無線麥克風(fēng)等，而當(dāng)“無線電信號(hào)”傳輸為“無線聲信號(hào)流”（audio streaming）時(shí)，該部分即變成①的第4種輸入方式。

圖1 助聽器系統(tǒng)的硬件組成

1.2 助聽器系統(tǒng)的基本外觀

一對(duì)頂級(jí)受話器置于耳道的助聽器（receiver in the canal，RIC）即使其具有以上7部分硬件配置，從純外觀看，仍比電視遙控器簡(jiǎn)單得多，因?yàn)槠涓鞣N強(qiáng)大的功能和性能大多體現(xiàn)在實(shí)際的使用中，并不需要使用者直接調(diào)試。對(duì)包含最新技術(shù)的雙耳助聽器產(chǎn)品（圖2），如果把其中一個(gè)助聽器分解，其構(gòu)件組成也并不復(fù)雜。原因在于，助聽器的各種高級(jí)性能及具體實(shí)現(xiàn)，主要通過數(shù)字信號(hào)處理器與電子器件微型化的應(yīng)用來完成，并由看不見摸不到的聲波在耳道中體現(xiàn)。而現(xiàn)實(shí)是廠家的產(chǎn)品宣傳資料通常會(huì)將消費(fèi)者淹沒在各種名稱之中，即便是經(jīng)過總結(jié)和提煉的資料，如美國(guó)助聽器消費(fèi)指南（consumer’s guide to hearing aids），仍難以將所有助聽器性能合理的聯(lián)系起來。傳統(tǒng)耳后式或定制式助聽器，除外殼以外，其內(nèi)部核心器件都是一樣的，即助聽器的價(jià)格與技術(shù)含量并不主要由其款式（外觀）決定。

圖2 用戶視角下的RIC助聽系統(tǒng)

2 現(xiàn)代助聽器系統(tǒng)的軟件組成

2.1 助聽器驗(yàn)配的基本數(shù)據(jù)

不論助聽器的價(jià)格、款式和性能如何，即使是最高等級(jí)的助聽器，都需要驗(yàn)配。而聽損患者的聽力圖、助聽器頻響與增益范圍（圖3）是與助聽器驗(yàn)配相關(guān)的重要數(shù)據(jù)。

圖3 助聽器驗(yàn)配所需的基本數(shù)據(jù)

助聽器的基本功能是用電聲放大的方式拓展聽力損失造成的聽覺動(dòng)態(tài)響度范圍變窄，其工作能力取決于助聽器工作頻率范圍內(nèi)的最大輸出功率與穩(wěn)定的輸出增益范圍，因此在選擇助聽器時(shí)，應(yīng)先考慮患者的聽力損失是否在助聽器的驗(yàn)配范圍內(nèi)，再進(jìn)一步選擇各種性能。與市場(chǎng)熱門電子消費(fèi)產(chǎn)品（如手機(jī)或高保真音響等）不同，無論最頂級(jí)或是最基本的助聽器，首先要能滿足最基本的聽力損失補(bǔ)償功能：在有聽力損失的音頻段根據(jù)輸入信號(hào)聲強(qiáng)度，對(duì)正常環(huán)境下的小聲進(jìn)行放大，而對(duì)大聲輸入則合理地減少放大，即對(duì)原聲信號(hào)不是“保真”而是進(jìn)行合理的“扭曲”，以期將縮小的聽覺動(dòng)態(tài)范圍重新向正常聽力范圍擴(kuò)展。驗(yàn)配師在面對(duì)一款全新或高級(jí)的助聽器功能時(shí)通常考慮以下3個(gè)方面：①這個(gè)產(chǎn)品如何具體實(shí)現(xiàn)聽力補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置，例如怎樣有效使用驗(yàn)配軟件中的驗(yàn)配工具；②怎樣實(shí)際有效地?cái)U(kuò)展變窄的聽覺動(dòng)態(tài)范圍，例如怎樣驗(yàn)證各種功能的有效性；③是否改善使用者的舒適體驗(yàn)并最大限度地適應(yīng)多種聆聽環(huán)境與個(gè)性化生活習(xí)慣。也就是說,要回答好以下三個(gè)問題：在驗(yàn)配過程中怎樣設(shè)置與配置？用戶在使用過程中其助聽效果怎樣檢驗(yàn)與確定？對(duì)患者而言其使用是否更舒適方便？

2.2 助聽器系統(tǒng)的軟件開發(fā)基礎(chǔ)

助聽器各種軟件功能均在片上芯片系統(tǒng)（SoC）這個(gè)核心硬件基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)?？谡Z化的“助聽器芯片”即指整體“片上系統(tǒng)”，它包含了幾個(gè)更小的模塊芯片：①線性/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換與電源管控；②DSP數(shù)字信號(hào)處理器；③Flash或EEPROM長(zhǎng)期存儲(chǔ)記憶體；④W/L和無線通信信號(hào)處理器。盡管各廠家可能擁有自己的“芯片”，但這幾個(gè)模塊必不可少。目前各類硬件已進(jìn)步到體積足夠小與性能多樣化，各類微型處理器都兼有強(qiáng)大的計(jì)算與信號(hào)處理能力。一個(gè)更好或先進(jìn)的科技產(chǎn)品首先需要先進(jìn)的整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)，繼而由軟件連接并組合硬件模塊成為最終產(chǎn)品。例如蘋果手機(jī)（iPhone），其核心是先進(jìn)與更加合理的功能設(shè)計(jì)，藉由蘋果公司的軟件操作系統(tǒng)（iOS）整合各硬件模塊組合并建立的應(yīng)用平臺(tái)，并在這個(gè)平臺(tái)上開發(fā)應(yīng)用軟件以實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品的各種主要性能。當(dāng)前最先進(jìn)的助聽器系統(tǒng)也具有同樣的特性：其核心技術(shù)是其整體系統(tǒng)與性能設(shè)計(jì)，然后主要由軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)來實(shí)現(xiàn)。

2.3 助聽器系統(tǒng)的信號(hào)處理方式及特點(diǎn)

現(xiàn)代數(shù)字助聽器的操作過程與一臺(tái)智能手機(jī)或個(gè)人電腦一樣：當(dāng)電源開啟后，各個(gè)硬件部分首先進(jìn)入初始狀態(tài)，然后操作系統(tǒng)軟件（如微軟的“視窗”或蘋果的“iOS”）開始運(yùn)行，直到電源切斷。由操作系統(tǒng)軟件負(fù)責(zé)管理各種應(yīng)用軟件程序的啟動(dòng)、運(yùn)行與完成步驟，即助聽器的各種功能是由某些應(yīng)用軟件運(yùn)行并與硬件配合實(shí)現(xiàn)的。區(qū)別在于，智能手機(jī)大部分時(shí)間在等待使用者下達(dá)指令以完成某個(gè)任務(wù)，而助聽器的主要職責(zé)是實(shí)時(shí)、連續(xù)的處理聲信號(hào)。最新助聽器的功能可分為兩大類：一類是在實(shí)時(shí)連續(xù)聲信號(hào)處理時(shí)執(zhí)行，另一類是非實(shí)時(shí)連續(xù)聲信號(hào)處理時(shí)執(zhí)行。

非實(shí)時(shí)連續(xù)聲信號(hào)處理屬于輔助性（非助聽）功能，包括耳端聽力測(cè)試、助聽器反饋嘯叫路徑估測(cè)和簡(jiǎn)單助聽器功能自測(cè)。這類性能的執(zhí)行需要把助聽器的主要助聽（實(shí)時(shí)連續(xù)聲信號(hào)處理）功能完全停下以后單獨(dú)執(zhí)行，主要由驗(yàn)配師或廠家通過其他途徑（如“驗(yàn)配軟件”等）操作并使用。

助聽器是一個(gè)典型的微型可穿戴設(shè)備（wearable device）主要用來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連續(xù)聲信號(hào)處理放大，其各種高級(jí)性能均圍繞聲信號(hào)的放大與處理展開。當(dāng)聲信號(hào)從信號(hào)源到達(dá)位于患耳的助聽器時(shí)，一個(gè)先進(jìn)的助聽器輸入端應(yīng)具有多個(gè)途徑和可獨(dú)立選擇的功能：

①?gòu)摹爸鼷溈孙L(fēng)”輸入；

②從“輔助麥克風(fēng)”或同時(shí)從主麥克風(fēng)與輔助麥克風(fēng)輸入；

③從“電感線圈”或同時(shí)從主麥克風(fēng)與電感線圈輸入；

④從“無線聲信號(hào)流（audio streaming）”輸入，如智能手機(jī)語音/音頻、無線麥克風(fēng)/電視拾音等；

⑤從“輔助輸入口”輸入，通?？赡苄枰粋€(gè)外加的特制音靴，如FM系統(tǒng)或拾音插座。

2.4 助聽器系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)功能

控制與調(diào)節(jié)各種信號(hào)處理是助聽器的重要功能。助聽器驗(yàn)配中有一部分可調(diào)參數(shù)開放給使用者，例如某個(gè)功能的開啟、停止或關(guān)閉。這些參數(shù)多由廠家提供的驗(yàn)配軟件與其助聽產(chǎn)品連接并控制使用。除了綜合性的驗(yàn)配軟件，還有可能用到某些輔助性的控制方式或設(shè)備，如無線遙控器、智能手機(jī)或助聽器機(jī)體上的控制開關(guān)。

3 助聽器系統(tǒng)的概念部件

“無線與網(wǎng)絡(luò)通信”是一個(gè)概念部件，可能的通信體包括：助聽器與助聽器之間、助聽器與無線功能控制器之間、助聽器與智能手機(jī)之間等。它是助聽器獨(dú)立功能控制的一部分，而不是其它無線設(shè)備（如智能手機(jī)或遙控器等）的附屬部分。

綜上所述，筆者希望讀者通過本文了解現(xiàn)代助聽器都包括什么，有助于驗(yàn)配師在工作中更有效地服務(wù)聽障患者。需要注意的是：①現(xiàn)代化的助聽器開發(fā)與當(dāng)前科技產(chǎn)品一樣，其核心技術(shù)是以整體系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)為平臺(tái)，用軟件整合硬件從而實(shí)現(xiàn)各種功能；②助聽器需要專業(yè)有效的驗(yàn)配以實(shí)現(xiàn)其各種基本功能；③無線通信與網(wǎng)絡(luò)以及個(gè)人化智能掌上設(shè)備的應(yīng)用正在開啟助聽器的重大變革。面對(duì)眾多品牌與各種性能，一個(gè)年齡70歲自己主動(dòng)來驗(yàn)配的老人，與一個(gè)80歲高齡由家人帶來被動(dòng)驗(yàn)配的老人，他們的需求可能有很大差別。一對(duì)成功的先進(jìn)助聽器的選配過程，首先以各個(gè)不同的生活需求為中心來選擇硬件與性能搭配，然后合理的啟用與調(diào)試各個(gè)性能。不同于當(dāng)前對(duì)電子產(chǎn)品追求最新性能的消費(fèi)趨勢(shì)，助聽器驗(yàn)配的實(shí)質(zhì)追求不是所謂的最新性能，而是滿足聽障者日常生活中的溝通需要，并要能夠維持3～5年的時(shí)間。