Bose ANC Technology in Orka O1 Pro Hörgeräten: Warum sie so wichtig ist

Als HearingTracker im März erstmals über das Debüt des Orka O1 Pro auf der AWE in Shanghai berichtete, beschrieb Orka es als das weltweit erste Receiver-in-Canal-(RIC)-Hörgerät mit aktiver Geräuschunterdrückung (ANC).

Ich gebe zu, dass ich mir über die Definition von ANC oder seine Funktionsweise nicht ganz sicher war – oder darüber, ob andere Hörgerätehersteller es verwendeten. Aber ich kannte den Bose-Forscher Andy Sabin, PhD, der dazu beigetragen hat, Boses ANC-Technologie in das Orka O1 Pro zu integrieren und zuvor Bose-Hörgeräteprodukte auf den Markt zu bringen. Ich kannte ihn auch durch seine Arbeit im Bereich Akustiktechnik als Mitbegründer des HearAdvisor-Labors zusammen mit Dr. Steve Taddei, AuD, und dem HearingTracker-Mitbegründer Abram Bailey. Ich wollte mehr darüber erfahren, was ANC-Technologie Hörgeräteträgern bieten kann.

Was genau ist also ANC? Aktive Geräuschunterdrückung verwendet Mikrofone, um Schall zu erfassen, und nutzt dann einen Lautsprecher, um eine Schallwelle zu erzeugen, die in der Amplitude gleich, aber in der Phase entgegengesetzt ist – wodurch sich die beiden Wellen teilweise gegenseitig aufheben. Sie wird in Produkten wie Bose QuietComfort earbuds und Apple AirPods Pro eingesetzt und ist besonders wirksam bei der Dämpfung tieffrequenter Geräusche wie dem Dröhnen eines Flugzeugs. Ähnlich wie bei Ohrhörern reduziert ANC in Hörgeräten den Schall, der direkt durch die Belüftungsbohrung des Ohrpassstücks oder Ohrstöpsels eindringt, sodass KI-verbesserte Sprache klarer durchkommt. Es kann auch den dröhnenden Klang der eigenen Stimme reduzieren, der mit einer stärker geschlossenen Anpassung verbunden ist (d. h. dem Okklusionseffekt), indem es den über den Körper geleiteten Schall als unterdrückbares Geräusch behandelt.

Um diese Möglichkeiten bei Hörgeräten zu untersuchen, interviewte ich Sabin und Orkas Linkai Li, Mitbegründer und Leiter der Forschung und Entwicklung bei Orka. Im Folgenden erläutert Sabin die akustischen Prinzipien und präsentiert Laborergebnisse, die auf der kürzlich stattgefundenen International Hearing Aid Research Conference (IHCON )¹ sowie in einem bevorstehenden Artikel² vorgestellt wurden und auf seiner früheren Forschung aufbauen, die in Trends in Hearing veröffentlicht wurde.³ Li erörtert die Umsetzung dieser Technologie in eine vollständige Hörgerätelösung, einschließlich Anpassung, Benutzersteuerung, Akkulaufzeit und Plänen zur Verfügbarkeit.

Das Folgende wurde aus Gründen der Länge und Klarheit bearbeitet und gekürzt.

HearingTracker: Was bewirkt ANC im Orka O1 Pro einfach ausgedrückt?

Andy Sabin: Es ist besser, ANC als etwas zu betrachten, das parallel zu Ihrem Hörgerät arbeitet.

Wenn Sie an ein RIC mit offener Versorgung denken, haben Sie diese großen Öffnungen im Schirmchen. Wenn Sie sich die gesamte Schallausgabe, die Ihr Trommelfell erreicht, wie das Gemälde eines Künstlers vorstellen, ist es, als würde man auf eine schmutzige Leinwand malen. Selbst wenn Sie AI-Algorithmen haben, die den SNR verbessern können, können Sie das Geräusch irgendwann nicht weiter reduzieren, weil das über den direkten Weg eindringende Signal Ihre Leinwand einfärbt und das Endergebnis beeinträchtigt.

Linkai Li: Bose hat mehr als ein Jahrzehnt damit verbracht, die Technologie zu entwickeln, die dies ermöglicht. Die Zusammenarbeit, um daraus ein vollständiges Hörgerät zu machen, hat viele Kompromisse und wiederholte Verfeinerungen erfordert. Wir mussten berücksichtigen, wie Akustik, Hörverarbeitung, Anpassung und Hardware im Alltag zusammenwirken.

Die eigene Stimme ist in der Tat eine Herausforderung; wir müssen sicherstellen, dass sich die theoretischen Vorteile von ANC in ein natürliches Erlebnis der eigenen Stimme für die Nutzer übertragen. In einem Test während der Entwicklungsphase war die mittlere objektive Okklusion mit ANC geringer als unter den Bedingungen mit offenem Ohr und anderen Standard-RIC-Bedingungen [siehe Grafik oben].

Wir mussten auch hören, wie die eigene Stimme des Trägers durch das vollständige Hörgerät klang. Das bedeutete, die ANC- und verstärkten Signalwege gemeinsam abzustimmen, die Ergebnisse mit Nutzern zu bewerten und das Gleichgewicht zwischen ihnen zu verfeinern.

HearingTracker: Wann sollte ANC in einer Hörgeräteanwendung den größten Unterschied machen?

Andy Sabin: Um bei der Leinwandmetapher zu bleiben: Wenn man viel Farbe auf die Leinwand aufträgt, spielt es eine geringere Rolle, ob sie schmutzig war. Wenn man also sehr viel Verstärkung hinzufügt – denken Sie an eine an Taubheit grenzende Schwerhörigkeit in ruhiger Umgebung –, könnte man ANC ein- und ausschalten, ohne einen Unterschied im verstärkten Signalweg zu hören. Mit abnehmender Verstärkung wird eine leere Leinwand wichtiger.

Fast alle Hörgeräte verwenden eine Breitband-Dynamikbereichskompression [WDRC] bei Schallempfindungsschwerhörigkeit, die weniger Verstärkung anwendet, wenn eingehende Geräusche lauter werden. Bei geringerer Verstärkung kann der unverarbeitete Schall, der durch die Belüftungsbohrung eintritt, eine stärkere Wirkung am Trommelfell haben. Deshalb kann die Verringerung dieser Leckage mit ANC besonders in lauteren Umgebungen wertvoll sein – insbesondere wenn die AI Sprache effektiv von Geräuschen trennen kann.

Bei der AI-Schalltrennung muss außerdem Sprache von Geräuschen getrennt und das Geräusch abgesenkt werden. Die Qualität dieser Trennung beeinflusst den ANC-Vorteil. Weniger Verstärkung und bessere Algorithmen zur Verbesserung des SNR bedeuten einen größeren ANC-Vorteil beim Hören anderer Stimmen.

Und für die eigene Stimme ist der Vorteil immer vorhanden.

HearingTracker: Wenn dies eine so elegante Lösung ist, warum wurde sie nicht häufig in RIC-Hörgeräten eingesetzt?

Andy Sabin: Unter den Einschränkungen eines Hörgeräts ist das schwer umzusetzen. Es bedeutet, das Gerät im Ohr nahezu unsichtbar zu machen und dafür zu sorgen, dass es den ganzen Tag hält. Daher war es hauptsächlich eine Frage von Größe und Energieverbrauch.

Das ANC-System läuft auf dem digitalen Signalprozessor (DSP) eines Hörgeräts und verbraucht dabei sehr wenig Energie. Es stützt sich außerdem auf einen proprietären Bose Lautsprecher, der trotz seines kleinen Durchmessers ein großes Luftvolumen bewegen kann. Diese Kombination ermöglicht ANC über einen Lautsprecher, der klein genug ist, um in den Gehörgang zu passen, und gleichzeitig eine Akkulaufzeit für den ganzen Tag unterstützt.

Linkai Li: Ja, wie Andy erwähnt hat, liegt der schwierige Teil in der Entwicklung. Die Idee ist einfach, aber während der Entwicklung treffen wir unzählige Kompromisse und führen Diskussionen, um jeden Aspekt auszubalancieren. Das erfordert auf beiden Seiten viel Aufwand.

Ein Beispiel für eine Herausforderung auf Produktebene war, die akustischen und hörverarbeitenden Fähigkeiten, die sorgfältige Abstimmung und die Bluetooth-Konnektivität in einem kompakten Hörgerät mit einem Empfänger zusammenzuführen, der im Gehörgang unsichtbar ist. Das Orka O1 Pro ist kleiner als viele Hörgeräte und erreicht dennoch bis zu 35 Stunden Akkulaufzeit bei aktiviertem ANC und allen Funktionen; viele Hörgeräte können diese Akkulaufzeit selbst ohne klassisches Bluetooth und ANC nicht erreichen.

HearingTracker: Wie lange ist dies schon in Entwicklung?

Linkai Li: Das erste Gespräch zwischen Bose und Orka fand 2023 auf der EUHA statt. So begann unsere Geschichte.

HearingTracker: Wie beeinflusst das Hinzufügen von ANC die Klangqualität, wenn es mit AI-Sprachverbesserung kombiniert wird?

Andy Sabin: Es ist tatsächlich etwas kontraintuitiv: Man kann die Artefakte im AI-verarbeiteten Klang deutlicher hören, weil man auf diese saubere Leinwand malt. Man hört alles in höherer Auflösung.

Als wir einen AI-Algorithmus für eine offene Versorgung abgestimmt haben, klang er gut. Aber als wir mit ANC hörten, konnten wir Artefakte wahrnehmen, die wir zuvor überhört hatten. Ohne ANC hatte der unverarbeitete Schall, der in das Ohr eindrang, diese Details vertäubt.

HearingTracker: Sind ANC und AI-Sprachverbesserung koordinierte Verarbeitungsstufen? Können Nutzer die AI anpassen?

Andy Sabin: Die AI arbeitet auf dem verstärkten Signalweg. ANC und AI müssen nichts voneinander wissen. Das sind zwei Dinge, die parallel laufen: das, was Ihre Leinwand reinigt, und das, was sie bemalt.

Linkai Li: Auf Algorithmusebene arbeiten ANC und AI-Sprachverbesserung auf getrennten Signalwegen, wie Andy beschrieben hat. Auf Produktebene haben wir viele Systemabstimmungen vorgenommen, damit sie gut zusammenarbeiten. Das bedeutet auch, sie zusammen mit den anderen Hörgerätefunktionen und Verarbeitungsalgorithmen abzustimmen. Es erfordert wiederholte Tests, Hörproben und Verfeinerungen, um die richtige Balance zu finden, denn letztlich zählt, wie das gesamte System klingt und funktioniert, wenn all diese Komponenten zusammenwirken. Unser Ziel ist es, ihre gemeinsamen Vorteile herauszustellen und gleichzeitig das Hörerlebnis natürlich und angenehm zu halten.

Nutzer können die AI-Sprachverbesserung in der App anpassen, und Audiologen verfügen in der Anpasssoftware über zusätzliche Bedienelemente, um die Einstellungen an individuelle Bedürfnisse und verschiedene Klangumgebungen anzupassen.

HearingTracker: Was verglichen Ihr IHCON-Forschungsposter¹ und neuer Artikel², und was haben Sie festgestellt?

Andy Sabin: Wir hatten drei Bedingungen mit derselben Verarbeitung des Hörgeräte-Signalwegs: Orka O1, ein Standard-Hörgerät; O1 Pro mit ausgeschaltetem ANC; und O1 Pro mit eingeschaltetem ANC. Wir testeten jede davon mit ein- und ausgeschalteter AI-Sprachverbesserung. Mit eingeschalteter AI erhöhte das Standard-O1 den SNR gegenüber dem offenen Ohr um etwa 1.6 dB, verglichen mit 5.1 dB bei der Bedingung mit eingeschaltetem ANC.

Oberhalb von etwa 2 kHz ist der AI-Vorteil in allen drei Bedingungen ähnlich. Mit einer geschlosseneren Anpassung erweitert sich dieser Vorteil zu niedrigeren Frequenzen. Wenn man ANC einschaltet, erweitert er sich noch weiter.

HearingTracker: Können Sie unterschiedliche Schirmchen verwenden oder die Aufhebung für das individuelle Ohr anpassen?

Linkai Li: Wir haben unterschiedliche Größen, aber die Belüftungsbohrungen sind beim Produkt O1 Pro heute alle gleich.

HearingTracker: Wo ist das Produkt erhältlich, wie viel wird es kosten und was kommt als Nächstes?

Linkai Li: Die behördliche Zulassung muss Land für Land erfolgen. Wir haben die Zulassung in China erhalten, daher ist es dort erhältlich. Wir planen auch Markteinführungen in Europa und den USA.

Bose und Orka haben dieses Produkt gemeinsam entwickelt, und wir versuchen gemeinsam, es so vielen Menschen wie möglich zugänglich zu machen. Die Preisgestaltung haben wir noch nicht festgelegt.

HearingTracker: Was sollten Leser aus dieser Kombination von ANC und KI-Sprachverbesserung mitnehmen?

Linkai Li: Andys Analogie der „saubereren Leinwand“ beschreibt die Chance gut. Indem unerwünschter Schall reduziert wird, der die Verarbeitung des Hörgeräts umgeht, kann ANC dazu beitragen, dass mehr vom Nutzen der KI-Sprachverbesserung das Ohr erreicht. Es bietet uns außerdem eine Möglichkeit, den dröhnenden Klang der eigenen Stimme anzugehen, der mit einer stärker geschlossenen Anpassung verbunden ist.

Bei der gemeinsamen Entwicklung dieses Produkts mit Bose lag unser Fokus darauf, diese Fähigkeiten in ein vollständiges Hörgerät zu integrieren. Für den Träger ist das Ziel klarere Sprache bei einem Klang, der sich natürlich und angenehm anfühlt – und das erfordert eine sorgfältige Verfeinerung und Abstimmung des gesamten Systems.