適於風噪聲抑制的助聽器的製作方法
2023-09-21 12:00:15
專利名稱：適於風噪聲抑制的助聽器的製作方法
技術領域：
本發明涉及助聽器。更具體地，本發明涉及具有風噪聲抑制的助聽器。
背景技術：
在本公開的上下文中，助聽器系統應當被理解為用於緩解聽力受損用戶的聽力損失的系統。助聽器系統可以是單耳的並且僅包括一個助聽器，或是雙耳的並且包括兩個助聽器。在本公開的上下文中，助聽器應當理解為設計成佩戴在聽力受損用戶耳後或耳中的小型微電子設備。助聽器包括一個或更多個傳聲器、包括信號處理器的微電子電路以及聲學輸出換能器。信號處理器優選地是數位訊號處理器。助聽器封裝在適於適配在耳後或 耳中的外殼中。存在幾種不同助聽器類型。一個示例是耳後(BTE)助聽器。BTE助聽器佩戴在耳後。為了更加精確，包括主要電子零件的外殼佩戴在耳後。用於向助聽器用戶發出聲音的耳塞或耳機佩戴於耳中，例如耳道中。在傳統的BTE助聽器中，因為在助聽器術語中通常稱為接收器的輸出換能器位於電子單元的外殼中，所以使用聲音導管。在某些現代助聽器類型中，因為接收器位於耳朵的耳塞中，所以使用包括電導體的導電構件。在本文中，風噪聲被定義為由於湍流氣流在助聽器傳聲器處的壓力波動的結果。與此相反，此處由風產生的聲學聲音不被視為風噪聲，因為這種聲音是自然環境的一部分。風噪聲在聽力設備中是嚴重的問題。風噪聲可以達到IOOdB的聲壓級(SPL)的幅值甚至更多。因此，聽力設備的用戶常常在有風條件下關閉他們的設備，這是因為在有風環境中聽力設備的聲學感知可能變得比沒有聽力設備更糟。根據風速、風相對於設備的方向、個體的頭髮長度、機械阻塞例如帽子以及其他因素，風噪聲的幅值和頻譜內容變化明顯。關於噪聲、效果和原因，請參看H. Dillon等人在IHCON 2000 發表的「The sources of wind noise in hearing aids」以及 I. Roe 等人在美國聲學學會雜誌(Journal of Acoustical Society of America)發表的 「Wind noise inhearing aids Causes and effects，，。已經有人建議通過機械構造措施抵消風噪聲，但是這些通常太大或在助聽器實施中體積太過龐大。此外，這種方法常常導致期望聲音的增大的聲學衰減。因此，本發明的特徵克服至少這些缺點並提供具有改進的風噪聲抑制的助聽器。
發明內容
在第一方面，本發明提供根據權利要求I的助聽器。這提供一種具有風罩的助聽器和有效抑制風噪聲的助聽器外殼。在第二方面，本發明提供根據權利要求14的助聽器。這提供特別適於風噪聲抑制和微型化的助聽器。
從屬權利要求中還出現進一步有利特徵。通過更詳細解釋本發明的下列描述，本發明的其他特徵對本領域技術人員來說變
得明顯。
通過示例的方式，其示出和描述本發明的優選實施例。應當認識到，本發明能夠具有其他不同實施例，在所有顯而易見的方面不偏離本發明的前提下，能夠對其若干細節做出各種修改。因此，附圖和說明將被視為實質上說明性的，而不作為限制。在附圖中圖I圖示根據本發明實施例的助聽器的選擇部分的透視圖；圖2圖示根據圖I實施例從第一角度觀察的風罩蓋；
圖3圖示根據圖I實施例從第二角度觀察的風罩蓋；圖4圖示根據圖I實施例的助聽器外殼透視圖；圖5圖示傳統BTE助聽器與根據本發明實施例的具有風罩蓋的BTE助聽器的前傳聲器在暴露於4m/s速度的風中時的功率譜的典型測量，其中所述功率譜作為頻率的函數；圖6圖示傳統BTE助聽器與根據本發明實施例的具有風罩蓋的BTE助聽器的後傳聲器在暴露於4m/s速度的風中的功率譜的典型測量，其中所述功率譜作為頻率的函數；圖7圖示根據圖I實施例的助聽器高度示意性橫截面；以及圖8圖示根據本發明另一個實施例的助聽器高度示意性橫截面。
具體實施例方式已經發現根據本發明各方面的助聽器能夠在很寬的頻帶範圍內明顯改善風噪聲抑制。已經發現通過在助聽器中提供將聲音從周圍環境引導到傳聲器入口的聲音傳輸通道，能夠改善風噪聲抑制相對聲學衰減的比率，其中聲音傳輸通道中的氣流在到達傳聲器入口前形成薄層狀。進一步發現通過適當選擇聲音傳輸通道的長度，根據本發明各方面的助聽器能夠改善風噪聲抑制相對聲學衰減的比率。已經發現聲音傳輸通道的橫截面設計能夠進一步優化風噪聲抑制相對聲學衰減的比率。現在考慮適於將聲音從周圍環境傳送到傳聲器入口的小直徑導管，其中導管被設計成使得對於通常發生情況(即，風速)，在導管開口處發起的湍流不能維持在導管中，而是在小於導管長度的距離後形成薄層流。這樣的導管會防止在傳聲器入口周圍的湍流的開始(onset)，這是明顯有益的，但導管開口周圍的湍流仍然引發壓力波動，該壓力波動通過導管有效傳送到傳聲器入口，從而拾取風噪聲。現在考慮明顯更大直徑的導管，其中導管中的流體對於通常發生情況是湍動的。這樣的導管不能防止在傳聲器入口周圍的湍流的開始，這明顯是無益的，但是湍流在導管開口周圍形成的壓力波動不會有效引導到傳聲器入口而趨於消散。因此，第一小直徑導管很好地適於抑制由直接流入到導管的湍流風產生的風噪聲，而第二較大直徑導管很好地適於避免拾取在導管開口處由湍流風流引發的風噪聲。
現在考慮一種設置，該設置具有兩個平行的板，這兩個平行的板間隔開以形成適於將聲音從周圍環境傳送到傳聲器入口的空隙，其中傳聲器入口位於板與其中一個板的中心之間的空隙內。這樣的設置明顯很好地適於抑制由垂直於板的平面流動的風產生的風噪聲。若如下所述仔細選擇尺寸的話，該板還可以很好地適於抑制由沿著板的平面流動的風產生的風噪聲。在平面內的風流垂直於板邊緣的情況下，這需要首先，板之間的間距足夠小，使得湍流風流(對於大多數發生的風速)不維持在板之間的空隙中，以及其次，板的橫向範圍(以及由此產生的傳播距離)足夠大，使得在板邊緣的湍流在傳聲器入口處已被轉換為薄層流。已經發現通過增加板的橫向範圍(並且由此也增加的傳播距離)能夠改善在板的平面內且平行於板邊緣流動的風的風噪聲抑制相對於聲學衰減的比率，因為壓力波動引發的湍流傳播由近場模型很好地建模，而來自周圍環境的期望聲音的主要部分的傳播由遠場模型很好地建模，因此，壓力波動引發的湍流衰減很大程度上取決於傳播距離。已經發現當板間距變得小於O. 15mm時，在風罩下或通常在根據本發明各實施例 的聲音傳輸通道中傳播的聲音的聲學衰減開始明顯增加。另一方面，眾所周知湍流轉換為薄層流所需要的傳播距離取決於板間距平方值。因此，優選的板間距值是選自限制聲學衰減和對於大多數通常發生的風速的流動快速轉換為薄層流的範圍。對於兩個平行板之間的流，用於將湍流轉換為薄層所需要的距離L由下列表達式給出L=h2v/(8 υ)其中h是兩個平行板之間的間距，V是流速(B卩，本文中的風速)，並且u是空氣的運動粘度。已經發現對於高達至少IOmm的傳播距離，在根據本發明各實施例的空隙中傳播的聲音的聲學衰減保持很小。因此，這是根據本發明的助聽器能夠增加風噪聲抑制而不減小助聽器靈敏度的特定優勢。首先參考圖1，其示出根據本發明第一實施例的助聽器100的選擇部分。助聽器100由外殼部分101、風罩蓋102、連接器部分103和耳機(未示出)組成。外殼部分101包括兩個傳聲器、包括信號處理器的微電子電路、聲學輸出換能器、撥動開關104和按鈕105。連接器部分103被設計成將聲學信號從輸出換能器傳送到耳機並且到佩戴助聽器的用戶的耳鼓。風罩蓋適於保護傳聲器入口免於灰塵和溼氣以及用於抑制風噪聲。助聽器外殼101和風罩蓋102適於在風罩蓋附連於助聽器外殼時，形成側開口 118a和118b (在助聽器外殼的相反側形成類似開口)。開口適於允許聲音傳輸到助聽器外殼和風罩蓋之間的空隙。前凹槽119適於允許利用簡單工具將風罩蓋從助聽器外殼拆卸。現參考圖2，其圖示根據本發明第一實施例從第一角度觀察的風罩蓋102。風罩蓋具有設計成背向助聽器外殼(未示出)的凸出部側106和適於允許用戶接近助聽器外殼中的撥動開關104的孔107。現參考圖3，其圖示根據本發明第一實施例從第二角度觀察的風罩蓋102。風罩蓋具有設計成面向助聽器外殼(未示出)的凹陷側108。凹陷側108具有適於將風罩蓋卡扣鎖定到助聽器外殼上的凸出部109a、109b、110a和110b。凹陷側進一步具有柱狀結構Illa和Illb以及突起122，當安裝風罩蓋到助聽器外殼上時，柱狀結構Illa和Illb突起122適於輔助引導風罩到正確位置。現參考圖4，其示意性圖示根據本發明第一實施例的助聽器外殼101。外殼101具有兩個傳聲器入口 112和113，以及適於與風罩中對應凸出部109a、109b、110a和IlOb卡扣配合連接的四個凹槽109c、109d和IlOd (未示出)。助聽器外殼具有適於接收風罩蓋中柱狀結構Illa和Illb的孔Illd (未示出)和用於接收風罩蓋突起122的矩形凹槽120。位於傳聲器入口之間的帶狀凸出部114與另一個凸出結構115合作以確保風罩的凹陷側108與助聽器外殼101的表面區域116a和116b之間的均勻且很好限定的空隙距離。凸出結構115圍繞撥動開關104並與凹槽IlOd (—個未示出)和孔Illd (—個未示出)組合。表面區域116a和116b限定表面，聲音沿著該表面從周圍環境並向著傳聲器入口 112和113傳播。表面區域116a和116b與凸起結構114和115由邊框117圍繞。邊框適於使得當風罩蓋卡扣配合到助聽器外殼上時，形成開口 118a和118b。凹槽120確保能夠利用工具輕易將風罩蓋從助聽器外殼拆卸。風罩蓋102與助聽器外殼的表面區域116a和116b之間的空隙距離是O. 3mm。
在本發明第一實施例的各種變體中，風罩蓋102與助聽器外殼的表面區域116a和116b之間的空隙距離在O. 15mm到O. 5mm的範圍中，優選地在O. 20mm到O. 35mm的範圍中。對於大多數通常發生的風速，這樣的空隙距離使得風罩蓋下方的氣流經過很短的傳播距離後成為薄層，並且使得由於在風罩蓋下的傳播所以聲音的聲學衰減很小。根據本發明的第一實施例，分別從開口 118a和118b (S卩，在風罩蓋102與助聽器外殼101之間的空隙中延伸)到對應傳聲器入口 112和113的沿空隙的最小距離是2mm。在本公開上下文中，術語「沿空隙的最小距離」應當解釋為由風罩蓋邊緣與助聽器外殼限定的、朝向周圍環境的、傳聲器入口邊緣與對應開口之間的最短距離。在本發明第一實施例的各種變體中，沿空隙的最小距離是至少1mm、至少2mm或者在Imm與3mm之間的範圍中(即大於Imm並且小於3mm)。已經驚喜地發現即使是這種相對受限的空隙距離也仍然可以提供風噪聲降低的可測量的和明顯的改善。出於幾點原因，增加沿空隙的最小距離是有優勢的。首先，對於更強的風速，其確保當氣流到達傳聲器入口時是薄層狀，正如前面部分中提到的。第二，壓力波動引發的湍流的衰減沿著風罩邊緣形成，並隨著距離強烈增加。最後，由沿著風罩邊緣形成的不相關的湍流迴旋引發的壓力波動在傳聲器入口處將會至少部分地彼此消除，並且所述消除的效率隨著沿空隙的最小距離而大體增加，這是因為當傳聲器入口與相應迴旋之間的距離相同時，兩個不相關的湍流迴旋的消除是最佳的。另一方面，已經發現最小距離低至Imm的實施例對於高風噪聲抑制和傳聲器的平坦頻率響應，提供了很好的折中。在本發明第一實施例的特定變體中，空隙距離是O. 3mm以及沿空隙的最小距離是I. 5mm。根據本發明第一實施例，開口 118a和118b的寬度都是5_。在本發明第一實施例的變體中沒有提供獨立的開口 118a和118b。相反，風罩的全長度限定兩個開口的寬度。在本發明第一實施例的進一步變體中，開口 118a和118b測量寬度是至少2mm、至少是3_或至少是5_。具有寬的開口是有優勢的，其可以避免由開口周圍的湍流弓I發的壓力波動被有效引導到傳聲器入口，取而代之的是趨於消散。另一方面，已經發現開口寬度範圍在上述2_和5_之間的實施例對於高風噪聲抑制和傳聲器的平坦頻率響應，提供了很好的折中。根據本發明第一實施例的進一步變體，由於助聽器外殼寬度的變化，開口 118a和118b與對應傳聲器入口 112和113邊緣之間的沿空隙的最小距離也改變。在本發明第一實施例的變體中，開口 118a和118b的寬度取決於最小距離的變化，使得開口寬度相對於所述最小距離長度的比率保持基本恆定。現參考圖5，其圖示傳統BTE助聽器與根據本發明實施例的具有風罩蓋的BTE助聽器的功率譜的典型測量結果，其中所述功率譜作為頻率的函數。在助聽器暴露於4m/s速度的風中執行該測量。兩個助聽器配備有兩個傳聲器，並且使用兩個助聽器中的前傳聲器獲得功率譜。該圖清晰地示出根據本發明的具有風罩蓋的助聽器能夠獲得風噪聲的明顯減少。現參考圖6，除了使用兩個助聽器中的後傳聲器來獲得功率譜這個事實以外，其圖·示類似於參考圖5所述的典型測量結果。該圖清晰地示出根據傳聲器的定位可實現的風噪聲減少的幅值。圖5和圖6還圖示根據本發明的BTE助聽器的典型功率譜對傳聲器定位相對不敏感，而傳統BTE助聽器不是這樣的情況。現參考圖7，其圖示根據本發明第一實施例的助聽器100的高度示意性橫截面。圖不的該橫截面位於垂直於外殼的大體縱向軸線並與第一傳聲器入口相交的平面內，該大體縱向軸線由連接第一和第二傳聲器入口的線限定。該圖示出助聽器外殼101、風罩蓋102、第一傳聲器入口 112和第一傳聲器121的橫截面。根據本發明第一實施例，助聽器設計成使得助聽器外殼101的橫截面在垂直於由連接第一和第二傳聲器入口的線限定的外殼的大體縱向軸線的平面內具有周界，並且使得當風罩蓋102布置在外殼上時風罩蓋102的橫截面在所述平面內具有一定長度,所述風罩蓋橫截面的長度是外殼周界長度的約30%。在本發明第一實施例的各變體中，風罩蓋橫截面長度是外殼周界長度的至少30%。因此，即使對於具有相對小的外殼周界的助聽器外殼來說，也能夠獲得很大的沿空隙的最小距離。在本發明第一實施例的其他變體中，風罩蓋橫截面的長度小於外殼周界長度的30%。這種類型的風罩蓋在要求沿空隙相對短的最小距離以便獲得特定的傳聲器頻率響應的情況下是有利的。根據本發明第一實施例，助聽器外殼由配合在一起的上部分和下部分組成。根據本發明第一實施例的另一變體，除了在風罩蓋端部之間形成的空隙開口以夕卜，風罩蓋基本全程繞助聽器外殼延伸。根據進一步變體，傳聲器入口定位在與空隙開口相反的外殼表面中，從而對於給定助聽器外殼，得到傳聲器入口邊緣與對應空隙開口之間的最大可實現的最小距離，以及根據特定變體，空隙開口定位在助聽器的上表面中，即，定位在適於倚靠預期助聽器用戶耳朵的助聽器外殼表面的相反表面中。現參考圖8，其圖示根據本發明第二實施例的助聽器200的高度示意性橫截面。該圖示出助聽器外殼上部分201和下部分202、傳聲器入口 212、傳聲器121和聲音傳輸通道205的橫截面。聲音傳輸通道205提供將聲音從周圍環境引導到傳聲器入口 212。相對於在風罩蓋與助聽器外殼外表面之間的空隙中的傳播，聲音傳輸通道提供通過助聽器外殼內部的聲音傳播。因為不需要風罩蓋，因此可以最小化助聽器外殼的尺寸。另一個有利方面是聲音傳輸通道可以自由成形，由此可以增加傳聲器入口與聲音傳輸通道開口之間的可實現最小距離。聲音傳輸通道具有I. 5mm的長度，以及其橫截面具有O. 3mm的第一尺寸和5mm的第二尺寸。根據本發明第二實施例的各種變體，聲音傳輸通道具有至少Imm的長度，或在Imm和3mm之間範圍的長度,橫截面的第一尺寸在O. 15mm和O. 5mm之間的範圍，優選地在
O.20mm和O. 35mm之間，以及橫截面的第二尺寸是至少2mm、至少3mm或至少是5mm。根據本發明第二實施例的另一變體，助聽器包括插入物，其形成聲音傳輸通道並且進一步適於定位並支撐助聽器外殼內部的電子部件。根據本發明第一實施例的進一步變體，在傳聲器入口上方給風罩提供小孔。令人驚喜地發現助聽器傳聲器對此變化和由此的反饋不敏感，同時仍然提供很好的風噪聲抑 制。已經發現具有範圍在O. 15mm與O. 30mm之間的直徑的孔是適當的。結構和過程的其他修改和變化對本領域技術人員來說是顯而易見的。
權利要求
1.一種助聽器,其包括傳聲器、信號處理單兀、電聲輸出換能器、夕卜殼和風罩蓋,其中 所述外殼具有包括傳聲器入口的表面，以及 所述風罩蓋適於附連到所述外殼以覆蓋所述傳聲器入口，與所述外殼一起提供空隙，從而提供用於將聲音從周圍環境傳輸到所述傳聲器入口的導管，其中所述外殼與所述風罩蓋之間的平均間距範圍在O. 15mm到O. 5mm之間，其中從所述傳聲器入口到所述風罩蓋的邊緣的沿所述空隙的最小距離是至少1mm。
2.根據權利要求I所述的助聽器，其中所述從傳聲器入口到風罩蓋邊緣的沿空隙的最小距離大於Imm並且小於3mm。
3.根據權利要求I或2所述的助聽器，其中所述風罩蓋適於使得聲音通過所述風罩蓋的邊緣和所述外殼形成的開口傳輸到所述風罩蓋與所述外殼之間的空隙中。
4.根據前述權利要求任一項所述的助聽器，其中所述外殼包括距離保持裝置，所述距離保持裝置適於為所述風罩蓋提供支撐，從而固定所述風罩蓋與所述外殼之間的良好限定的間距。
5.根據前述權利要求任一項所述的助聽器，其中從所述傳聲器入口到所述風罩蓋的邊緣的沿所述空隙的所述最小距離是至少2mm。
6.根據前述權利要求任一項所述的助聽器，其中從所述傳聲器入口到所述風罩蓋的邊緣的沿所述空隙的所述最小距離大於2mm並且小於3mm。
7.根據前述權利要求任一項所述的助聽器，其中所述外殼與所述風罩蓋之間的間距範圍在O. 20mm到O. 35mm之間。
8.根據前述權利要求任一項所述的助聽器，其中所述空隙在所述風罩蓋的邊緣處的寬度至少是2mm。
9.根據前述權利要求任一項所述的助聽器，其中所述空隙在所述風罩蓋的邊緣處的寬度至少是3mm。
10.根據前述權利要求任一項所述的助聽器，其中所述空隙在所述風罩蓋的邊緣處的寬度至少是5mm。
11.根據前述權利要求任一項所述的助聽器，其中 所述外殼的橫截面在垂直於所述外殼的大體縱向軸線且與所述傳聲器入口相交的平面內具有周界， 當所述風罩蓋被布置在所述外殼上時，所述風罩蓋在所述平面內的橫截面的總長度超過所述第一周界的長度的30%。
12.根據權利要求11所述的助聽器，其中所述大體縱向軸線由連接所述第一傳聲器入口與第二傳聲器入口的線限定。
13.根據前述權利要求任一項所述的助聽器，其中除了在所述風罩蓋端部之間形成的空隙開口以外，所述風罩蓋基本全程繞所述助聽器外殼延伸。
14.一種適於風噪聲抑制的助聽器，其包括傳聲器入口、適於提供將聲音從周圍環境引導到所述傳聲器入口的聲音傳輸通道，其中所述聲音傳輸通道的橫截面的第一尺寸在O. 15mm到O. 5mm的範圍中，而所述聲音傳輸通道的橫截面的第二尺寸至少是2_，並且所述聲音傳輸通道的長度至少是1_。
15.根據權利要求14所述的助聽器，其中所述聲音傳輸通道的長度大於Imm並且小於3mm ο
16.根據權利要求14或15所述的助聽器，其中所述第二尺寸至少是3_。
17.根據權利要求14到16任一項所述的助聽器，其中所述聲音傳輸通道的橫截面的所述第一尺寸在O. 20mm到O. 35mm的範圍中。
18.根據權利要求14到17任一項所述的助聽器，其中所述聲音傳輸通道的橫截面的所述第二尺寸是至少5mm。
19.根據權利要求14到18任一項所述的助聽器，其中所述聲音傳輸通道形成為插入物的一部分，所述插入物適於容納所述助聽器外殼內部的電子部件。
20.根據權利要求14到19任一項所述的助聽器，其中所述聲音傳輸通道包括被布置為用於增加所述聲音傳輸通道的長度的至少一個彎曲。
全文摘要
一種助聽器(100)，其具有傳聲器、信號處理單元、電聲輸出換能器、外殼(101)和風罩蓋(102)，其中外殼具有帶有傳聲器入口(112、113)的表面，風罩蓋適於附連於外殼以便覆蓋傳聲器入口，並提供在風罩蓋與外殼之間的空隙中引導聲音，從而提供從周圍環境到所述傳聲器入口的聲音傳輸，其中所述空隙的橫截面第一尺寸在0.15mm到0.5mm的範圍中，並且其中從傳聲器入口沿空隙到朝向周圍環境的空隙開口的最小距離是至少1mm。
文檔編號H04R1/08GK102918871SQ201180027069
公開日2013年2月6日 申請日期2011年10月5日 優先權日2010年10月11日
發明者黎椿鍵, M·J·H·延森, M·莫科布吉爾, S·克裡斯滕森 申請人:唯聽助聽器公司