聽覺代償型聽力輔助智能眼鏡設(shè)計(jì)與推廣

摘 要：隨著全球老齡化趨勢的不斷加劇，聽力障礙問題日益凸顯，需要更多聽力康復(fù)的干預(yù)手段。然而，目前人工耳蝸和助聽器的使用率相對較低。因此，迫切需要為聽障人群開發(fā)更為智能便捷的聽力輔助器具，創(chuàng)造無障礙的溝通環(huán)境。該文介紹一款創(chuàng)新的智能眼鏡類型聽力輔助器具，旨在協(xié)助聽障人群實(shí)現(xiàn)自由溝通，并提供聲音方位信息，以改善其社交和安全需求。該產(chǎn)品的廣泛推廣將有助于科技在聽障人群中的普及，為他們提供多元、可負(fù)擔(dān)的選擇。通過該研究，期望不僅為聽障人士提供先進(jìn)的聽力輔助技術(shù)，還能夠引起社會對聽力障礙問題的更深層次關(guān)注。這不僅是技術(shù)創(chuàng)新，更是為實(shí)現(xiàn)更加包容、和諧的無障礙社會而努力。

關(guān)鍵詞：聽力障礙；智能助聽眼鏡；聽力代償；社交和安全需求；無障礙溝通

中圖分類號：TS959.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）27-0033-04

Abstract： With the increasing trend of global aging， the problem of hearing impairment has become increasingly prominent， and more interventions for hearing rehabilitation are needed. However， at present， the utilization rate of cochlear implants and hearing aids is relatively low. Therefore， there is an urgent need to develop more intelligent and convenient hearing aids for people with hearing impairment and create a barrier-free communication environment. This paper introduces an innovative intelligent glasses type hearing aid， which is designed to help people with hearing impairment communicate freely and provide sound location information to improve their social and security needs. The wide promotion of this product will contribute to the popularization of science and technology among people with hearing impairment and provide them with multiple and affordable choices. Through this study， it is hoped to not only provide advanced hearing-assisted technology for people with hearing impairment， but also arouse deeper social attention to the problem of hearing impairment. This is not only a technological innovation， but also an effort to achieve a more inclusive and harmonious barrier-free society.

Keywords： hearing impairment; smart hearing aid glasses; hearing compensation; social and security needs; barrier-free communication

據(jù)流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示，老年性聽力障礙已成為全球性的普遍問題，嚴(yán)重影響了老年人的生活質(zhì)量。然而，現(xiàn)有的聽力輔助器具使用率相對較低，這意味著許多老年人無法充分獲得適當(dāng)?shù)穆犃χС?，進(jìn)而難以融入社會。為解決這一長期存在的問題，設(shè)計(jì)了一種創(chuàng)新性產(chǎn)品——智能助聽眼鏡。該產(chǎn)品巧妙地結(jié)合了先進(jìn)的傳感器技術(shù)、信號處理算法和人機(jī)交互設(shè)計(jì)，旨在提供個性化的聽力支持，以幫助老年人更加積極地參與社交活動和日常生活，重新獲得溝通的自信。研究旨在探討智能助聽眼鏡在解決老年人聽力障礙問題方面的潛力，并推動其開發(fā)與推廣。

1 聽覺代償型智能助聽眼鏡的開發(fā)背景與概況

2021年《世界聽力報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，目前全球有超過15億人口（五分之一）存在一定程度的聽力下降[1]，至少4.3億人（5.5%）需要聽力康復(fù)的干預(yù)。我國致殘性聽力障礙的患病率為5%以上，聽力殘疾人口約7 000萬以上，但有效干預(yù)工具如人工耳蝸和助聽器使用率仍較低[2]。全球老齡化趨勢加劇導(dǎo)致聽力障礙患者數(shù)量不斷增加，每年因聽力問題而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)高達(dá)9 800億美元[1]。聽力障礙與人們的健康密切相關(guān)，會對人們的日常生活、認(rèn)知能力和社會心理健康等產(chǎn)生負(fù)面影響[3-7]。目前，聽力障礙問題在全球形勢嚴(yán)峻，聽力健康在全生命周期的重要性逐漸體現(xiàn)[8]。

我國的聽力輔助器具市場正在蓬勃發(fā)展，隨著人口老齡化和聽力殘疾人口的增加，市場需求不斷擴(kuò)大，展現(xiàn)出廣闊的前景[9]。李炬等[10]研究表明，佩戴智能眼鏡后可以有效改善聽力損失患者的言語識別能力。然而，目前有關(guān)智能助聽眼鏡的研究報(bào)道和產(chǎn)品較少，因此，設(shè)計(jì)了一款智能眼鏡型的聽力輔助產(chǎn)品，該產(chǎn)品依托信息化和大數(shù)據(jù)，將聲音轉(zhuǎn)換成文字并提供聲源信息，創(chuàng)造無障礙溝通環(huán)境，旨在幫助聽障人群實(shí)現(xiàn)自由“聽說”，享受便捷舒適生活。

2 聽覺代償型智能助聽眼鏡的總體設(shè)計(jì)

該智能助聽眼鏡的首要目標(biāo)是滿足聽障人群的社交和安全需求，致力于提供全面的聽力代償解決方案。此眼鏡的外觀經(jīng)過人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，旨在實(shí)現(xiàn)可穿戴性和舒適度的最佳平衡（圖1）。其設(shè)計(jì)的主要功能和實(shí)現(xiàn)方法主要由以下3個模塊構(gòu)成。

圖1 智能助聽眼鏡總體設(shè)計(jì)示意圖

2.1 人機(jī)交互模塊

結(jié)合信息化和大數(shù)據(jù)平臺組成人機(jī)交互模塊，使得智能助聽眼鏡具備數(shù)字化、智能化的特征。其不僅可以實(shí)現(xiàn)用戶與數(shù)字化環(huán)境互動，更可以為聽障人群創(chuàng)造更為智能、便捷的生活體驗(yàn)。

2.2 信息采集及處理模塊

信息采集及處理模塊在滿足社交和安全需求的整體設(shè)計(jì)中扮演著關(guān)鍵角色。信息采集及處理模塊以聲音識別技術(shù)為核心，通過位于眼鏡兩側(cè)的雙麥克風(fēng)陣列，能夠?qū)崿F(xiàn)立體聲的采集，并獲取聲音的強(qiáng)度和方向（圖2），為后續(xù)的信息顯示及反饋提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。聲音的處理依托高性能處理器，如樹莓派。該處理器配備以太網(wǎng)接口（RJ45）或無線網(wǎng)絡(luò)接口（Wi-Fi），使其能夠通過有線或無線方式與網(wǎng)絡(luò)路由器或其他設(shè)備連接。即可以利用云服務(wù)或應(yīng)用程序編程接口（Application Programming Interface，API）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的語音轉(zhuǎn)文字功能。即便在無網(wǎng)絡(luò)連接的情況下，樹莓派也能依賴離線的語音識別算法完成任務(wù)，確保了系統(tǒng)的可靠性[11]。

2.3 信息顯示及反饋模塊

采用了微型投影儀和固定連接的棱鏡組成信息顯示模塊，將文字信息以虛擬的形式疊加在人眼的真實(shí)視野上，創(chuàng)造出一種虛實(shí)融合的視覺體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了信息的直觀呈現(xiàn)和用戶與環(huán)境的互動反饋。聲音信息被處理器轉(zhuǎn)譯為文字后，眼鏡前端的投影系統(tǒng)可將文字信息投射到人眼的視網(wǎng)膜上（圖2）。

聲音的反饋模塊通過眼鏡上的震動馬達(dá)實(shí)現(xiàn)了巧妙的反饋機(jī)制，使用戶更直觀地利用觸覺感知周圍聲音的方位和強(qiáng)度。即左側(cè)有聲音左側(cè)振動，右側(cè)有聲音右側(cè)振動，后方有聲音則雙側(cè)振動，前方則不產(chǎn)生振動。

2.4 總體設(shè)計(jì)路線

通過以上3個模塊的設(shè)計(jì)，智能助聽眼鏡可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備與用戶之間的無縫互動、文字信息的清晰顯示以及環(huán)境聲音的全面感知?？傮w而言，這些創(chuàng)新性設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)路徑在圖3中得以清晰概括。

圖3 總體設(shè)計(jì)路線示意圖

3 聽覺代償型智能助聽眼鏡的優(yōu)越性

在深入了解智能助聽眼鏡的核心設(shè)計(jì)后，接下來將關(guān)注智能助聽眼鏡與現(xiàn)有主流的聽力輔助產(chǎn)品相對比的優(yōu)越性，并探討其在實(shí)際應(yīng)用場景中的表現(xiàn)及帶來的技術(shù)創(chuàng)新。

3.1 便利性

助聽智能眼鏡依托聲音轉(zhuǎn)譯、聲音提示和智能互聯(lián)，賦予聽障人群更多的信息交互能力，其主要優(yōu)勢在于無需進(jìn)行復(fù)雜的操作設(shè)置即可使用，顯著降低了聽力輔助設(shè)備的使用門檻。相較于助聽器等主流設(shè)備，智能眼鏡避免了助聽器驗(yàn)配繁瑣的問題。對于老年性耳聾患者，驗(yàn)配的效果受驗(yàn)配意愿、助聽前言語識別率的影響[12]，并且有部分患者驗(yàn)配存在并不理想的情況。有研究報(bào)道近70%的老人對配戴助聽器仍然心存顧慮[13]。此外，老年性群體使用助聽器可能受操作復(fù)雜性、家屬健康教育、佩戴不適的影響[14-17]。而智能眼鏡的便捷性可能會在這些方面表現(xiàn)更為出色。人工耳蝸則是一種侵入性的聽力重建方法，適用于雙耳重度或極重度感音神經(jīng)性聾患者，對于普通聽損失者而言，這種方法可能顯得過于激進(jìn)。因此，輕度到中度的聽力損失患者的聽力問題可能更適合通過傳統(tǒng)的助聽器等非侵入性手段解決。

3.2 經(jīng)濟(jì)性

在國內(nèi)，老年性耳聾患者中使用助聽器的比例很低，僅有10%～20%，甚至有學(xué)者認(rèn)為不到10%[18]。其中經(jīng)濟(jì)原因可能是一大影響要素，在當(dāng)前主流助聽設(shè)備普遍高昂的售價(jià)背景下，助聽智能眼鏡可能成為一種更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇。傳統(tǒng)助聽設(shè)備的價(jià)格常常高達(dá)幾萬元，這在一定程度上限制了許多潛在用戶的獲取渠道。相比之下，市場上類似的助聽智能眼鏡產(chǎn)品定價(jià)主要集中在幾千元左右，為用戶提供了更為平易近人的價(jià)格選項(xiàng)。

3.3 安全性

助聽智能眼鏡在安全方面也發(fā)揮著重要作用。通過聲音方位和距離提示技術(shù)，用戶得以快速識別周圍環(huán)境中的聲源，有效提升了對周邊安全狀況的感知水平。這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新不僅使聽障人群在日常生活中更為自信，同時(shí)顯著提高了他們在復(fù)雜嘈雜環(huán)境下的安全性。

具體而言，助聽智能眼鏡通過精準(zhǔn)的聲音提示，讓用戶能夠準(zhǔn)確感知聲源的方向和距離，進(jìn)而及時(shí)作出反應(yīng)。這種能力在行人穿越繁忙街道、參與社交活動或面對緊急情況時(shí)尤為重要。聽障人群通過這一技術(shù)創(chuàng)新，能夠更好地適應(yīng)多變的環(huán)境，提高他們在日常生活中的安全性和獨(dú)立性。因此，助聽智能眼鏡的安全性創(chuàng)新為聽力障礙者提供了更多的自主性和安全感，為其生活質(zhì)量帶來了積極而明顯的改善。

3.4 為極重度聽損者提供新思路

助聽器對于輕度至重度老年性聽力損失患者具有較好的聽力補(bǔ)償效果[19]，但對于極重度聽力損失患者效果微乎其微。雖然重度-極重度耳聾且助聽器康復(fù)效果不佳時(shí)可以考慮人工耳蝸植入，但人工耳蝸的植入需綜合考慮諸多因素，如詳細(xì)的耳聾病史、全身檢查、耳部專科檢查，并需要結(jié)合聽力學(xué)、前庭功能、影像學(xué)及遺傳學(xué)等多學(xué)科綜合評估營養(yǎng)發(fā)育、心理行為、智力及學(xué)習(xí)能力、家庭條件和康復(fù)條件等[20]。在這一背景下，助聽智能眼鏡利用視覺和觸覺信息代替聽覺信息，提供了一種文字提示聲音信息且振動告知聲音方位的全新的交流思路，為患者創(chuàng)造更好的交流環(huán)境。

總之，智能助聽眼鏡在便利性、經(jīng)濟(jì)性、安全性等方面具有顯著優(yōu)勢，并且為極重度聽損者打開了更廣泛的生活可能性，而且為未來聽力輔助技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 宣傳和推廣相關(guān)類型的聽力輔助器具

目前，盡管智能輔助設(shè)備供應(yīng)相對不足，但我國擁有龐大的聽障人口，市場需求巨大。為促進(jìn)科技在聽障人群中的普及，提供更多元的選擇，宣傳智能眼鏡型聽力輔助產(chǎn)品顯得尤為重要。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以采取以下策略。

4.1 廣泛宣傳

利用電視、廣播、報(bào)紙和社交媒體等多種媒體渠道，全方位介紹產(chǎn)品的特點(diǎn)、功能和優(yōu)勢，從而吸引聽障人群和關(guān)注者的注意。這將有助于打破信息壁壘，提高產(chǎn)品知名度。

4.2 建立合作關(guān)系

與聽障人群、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、康復(fù)中心和養(yǎng)老院等建立密切合作，展開有針對性的教育和培訓(xùn)活動。這不僅有助于用戶更好地理解聽力輔助產(chǎn)品的優(yōu)勢和使用方法，還能夠形成一個支持系統(tǒng)。

4.3 鼓勵用戶分享經(jīng)驗(yàn)

鼓勵已經(jīng)使用聽力輔助產(chǎn)品的用戶分享他們的使用經(jīng)驗(yàn)和成功故事。這些真實(shí)的用戶反饋和案例分享將對其他聽障人群產(chǎn)生積極影響，提升產(chǎn)品的可信度和認(rèn)可度。

4.4 呼吁高科技公司投入

呼吁高科技公司加大對聽障人群需求的關(guān)注，積極投入研發(fā)和設(shè)計(jì)。這樣不僅有助于滿足聽障人群的需求，也為高科技公司開辟了一個新的市場機(jī)會。

通過這些策略的有機(jī)組合，可以更全面地推廣智能眼鏡型聽力輔助產(chǎn)品，從而更好地服務(wù)聽障人群，促進(jìn)科技與社會的融合。

5 結(jié)束語

隨著科技的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，聽力輔助技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展空間和潛力。為了實(shí)現(xiàn)這一愿景，我們呼吁社會各界共同關(guān)注和支持這些創(chuàng)新的聽力輔助產(chǎn)品。通過廣泛的宣傳、教育和推廣，相信能讓更多人了解并受益于這些前沿技術(shù)的發(fā)展。我們深信，隨著持續(xù)的研發(fā)和改進(jìn)，聽力輔助技術(shù)將能夠不斷突破現(xiàn)有的限制，為聽障人群提供更全面、個性化的解決方案。

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