具有幹擾補償的助聽器設備和設計方法

2023-09-17 04:56:30

專利名稱：具有幹擾補償的助聽器設備和設計方法
技術領域：
本發明涉及一種助聽器設備，具有電組件，利用給定的電磁幹擾場可以將第一和
第二電磁幹擾分量耦合到該電組件中。此外，本發明還涉及一種用於通過提供助聽器設備 的虛擬電組件、仿真電磁幹擾場並確定通過電磁幹擾場被耦合到虛擬電組件中的第一和第 二電磁幹擾分量來設計助聽器設備的方法。此處助聽器設備被理解為可佩戴於耳上或耳中 或頭部的輸出聲音的任何設備，特別是助聽器、頭戴式耳機、耳機等。
背景技術：
助聽器是用來給重聽者提供聽力幫助的可攜式助聽器設備。為滿足數目眾多的個 體需求，提供了不同結構形式的助聽器，如耳背式助聽器(Hinter-dem-Ohr-Hoergeraete， Hd0)、具有外部聽筒的助聽器(RIC :receiver inthe canal)和耳內式助聽 器(In-dem-Ohr-Hoergeraete， Id0)，例如還有外耳式助聽器或耳道式助聽器 (Kanal-Hoergeraete，ITE，CIC)。所例舉的助聽器被戴在外耳上或者在耳道內。不過，此外 在市場上還提供有骨導助聽器、可植入的或者振動觸覺助聽器。在此或者以機械方式或者 以電方式對受損的聽力進行剌激。 原則上，助聽器的重要組件包括輸入變換器、放大器和輸出變換器。輸入變換器通 常是聲音接收器(例如麥克風)和/或電磁接收器(例如感應線圈)。輸出變換器大多作 為電聲變換器(例如微型揚聲器)或者作為電子機械變換器(例如骨導耳機)來實現。放 大器通常被集成在信號處理單元內。在圖1中以耳背式助聽器為例示出了該原理結構。在 戴在耳後的助聽器外殼l內裝入一個或者多個麥克風2，用於接收來自周圍的聲音。同樣集 成在助聽器外殼l內的信號處理單元3對麥克風信號進行處理並將其放大。信號處理單元 3的輸出信號被傳輸到輸出聲音信號的揚聲器或者耳機4。該聲音必要時通過用耳塑件固 定在耳道內的聲音軟管傳輸到助聽器佩戴者的鼓膜。通過同樣集成在助聽器外殼l內的電 池5對助聽器以及特別是信號處理單元3進行供電。 由於耳朵的個別解剖結構，Id0助聽器設備的構造必須對於每個使用者專門地進 行。該生產中的工人除了要負責機械匹配(各個助聽器設備的構造)還要負責聲學匹配 (在外殼中調整聽筒直到不再感覺到聲音的反饋)。 屬於感應無線傳輸其他助聽器設備的數據的接收裝置、中繼站、編程設備或者遙 控器的組件，被集成在蓋板(fac印late)上並且由此在物理上是已經匹配的。因為在助 聽器中最大發送功率和接收靈敏性都受到限制，由於由此產生的在接收器上的有效信號的 小的電平，即使很小功率的幹擾源也會極大影響傳輸質量。幹擾源例如是按時鐘工作的 (getakteter)電壓調節器的電感、半導體組件，或者實際上所有按時鐘工作的電子電路的 電源線和輸出導線。在助聽器中助聽器-聽筒是另一個幹擾源。例如通過在蓋板上的固定 定位來遵循天線的所有物理限制(電池、混合電路等等的渦流損耗；導線、混合電路等等的 幹擾輻射)。然而，由此增加了最小所需面積或在蓋板上的位置需求。此外，根據耳道的個 體解剖結構，通常不是最佳地利用耳道中的可用空間。組件在蓋板上的固定定位由手動進行並且附加產生在天線和幹擾的組件之間的幾何關係(距離、角度)上大的不精確性，這在設計時是必須考慮的。 同時，現有技術中有一種用於製造助聽器外殼的方法，其中，首先在對耳道壓痕掃描之後在計算機支持的構造過程中虛擬地進行助聽器的詳細構造，然後可用通過SLA機器來機械地構造外殼。由於能夠單獨地安裝助聽器中的組件，所以人們獲得空間並由此減小了助聽器的結構。 為了避免或減小幹擾耦合，除了選擇與幹擾源儘可能大的距離，通常屏蔽幹擾源。通常採用諸如P金屬的導電材料用於屏蔽。 從隨後公開的、內部文件索引號為200808133的申請文件已知一種用於在助聽器
應用中在無線數據傳輸情況下減小幹擾影響的方法。在此，在安裝助聽器之前已經將接收
天線與最強的幹擾源一起製造並且通過相對的定位調整到最小的幹擾耦合。 此外，文獻EP1898673A2描述了一種用於構造Id0助聽器的計算機支持的方法。在
此，根據衝突雲(Kollisionswolke)定位助聽器組件。在此每個衝突雲代表組件的特定特
徵對其他組件的物理影響的程度。

發明內容
本發明要解決的技術問題是，在助聽器設備中進一步或者更好地降低幹擾耦合。
按照本發明，通過一種助聽器設備解決上述技術問題，該助聽器設備具有電組件，
利用預定的電磁幹擾場可以將第一和第二電磁幹擾分量耦合到該電組件，其中-這樣不對稱地構造電組件，和/或-這樣設置在電組件上的補償組件，使得第一和第二幹擾分量最大程度地相互補償。 此外，按照本發明還提供一種用於設計助聽器設備的方法，通過
_提供助聽器設備的虛擬電組件，
-仿真電磁幹擾場，並且-確定通過該電磁幹擾場耦合到虛擬電組件中的第一和第二電磁幹擾分量，其中，
-這樣不對稱地設置虛擬電組件，和/或-這樣將虛擬補償組件設置在虛擬電組件上，使得第一和第二幹擾分量相互補償。
以優選方式利用其組件這樣構造助聽器設備特別是助聽器，使得電磁幹擾場對稱地影響有關組件，其中，最大程度地消除耦合的對稱的幹擾分量。也就是為了降低幹擾，人工地產生幹擾作用的對稱。 電組件優選是天線。天線自然對電磁場的幹擾是非常敏感的，因此與此相關的幹擾降低非常明顯地起作用。此外，電組件例如還可以是信號導線或者無意地作為天線起作用的其它金屬組件。 天線特別可以實施為線圈。如果幹擾場關於線圈不對稱，則在線圈上可以改變多個參數，以實現在線圈中對稱的幹擾效果。優選地，例如可以不對稱地構造繞組密度、繞組設置和/或線圈的鐵芯。由此提供關於線圈的完全不同的參數，可以改變這些參數以優化幹擾補償。 按照一種優選實施方式，助聽器設備具有用於佩戴在耳道中的預定外殼，其中在構造電組件和/或在設置補償組件時考慮外殼的幾何形狀。由此例如對於每個單獨的助聽 器外殼可以採用具有特殊不對稱的單獨的線圈。 在另一種實施方式中，補償組件具有屏蔽片。利用這樣的屏蔽片可以有效改變幹 擾場。 替換地或附加地，補償組件可以具有電子組件。為了形成幹擾場特別是可以附加 地使用本來就存在於助聽器設備或者助聽器中的電子組件，例如麥克風。


以下藉助附圖更詳細地解釋本發明。其中， 圖1示出了按照現有技術的助聽器的示意性結構； 圖2示出了用於幾何地調整幹擾源和接收天線的圖； 圖3示出了對稱的耦合的原理圖； 圖4示出了由於印刷電路板的金屬化而不對稱的"場偏轉"的示意圖； 圖5示出了按照本發明補償由於金屬片產生的場不對稱的示意圖； 圖6示出了採用助聽器組件來補償幹擾場耦合的不對稱； 圖7示出了在非均勻的幹擾場中天線的繞組密度的變化； 圖8示出了在非均勻的幹擾場中天線的不對稱的繞組； 圖9示出了在非均勻的幹擾場中天線的不對稱的線圈鐵芯；以及 圖10示出了在非均勻的幹擾場中天線的鐵芯不對稱和繞組不對稱的組合。
具體實施例方式
以下詳細示出的實施例是本發明的優選實施方式。 在將組件定位在助聽器中時必須遵守關於幹擾耦合的物理限制。這可以通過構 造軟體的所謂衝突雲來進行。該衝突雲是通過測量、仿真等確定、轉換到相應的文件格式 (STL)然後在構造軟體中圍繞虛擬組件存儲的點雲。如果幹擾影響太大，則不允許特定的其 它組件進入該雲，以確保完好的運行。通過在組件之間的相對角度改變，所述影響以及由此 還有衝突雲的大小和形狀會改變。只要存在一個解析解(analytische L6simg )，則可以 考慮將構造軟體與用於仿真電磁相互作用的仿真軟體(有限元方法等等)結合，以實時計 算衝突雲。各個組件的強的幹擾耦合(相應於大的衝突雲)要求在線圈和組件之間具有大 的距離，由此保證尚足夠的功能性。 組件輻射的電和磁的幹擾場的場線變化取決於相應的流過電流的或者說電加載
的部件的形狀和材料特性以及取決於在其附近的金屬的以及磁性的組件。磁場對接收天線
的幹擾影響一方面取決于振幅，另一方面取決於磁場關於天線取向的方向。通常，通過合適
的屏蔽措施不能成功地將天線的位置上的幹擾場的振幅減小到能保證足夠的功能性的程
度。磁場到接收天線的幹擾耦合可以通過如下來進一步減小，即，使用幾何的設置，其中，進
行場線的對稱耦合併且由此最大程度地消除了在線圈中感應的幹擾電流。 可以在構造軟體中虛擬構造助聽器時，就考慮各個助聽器組件的輻射特徵。虛擬
定位天線和助聽器組件，使得由於對稱效應儘可能好地補償感應的幹擾電流。通過靈巧地
在幾何上組合組件，由此在最小的設備結構的情況下可以達到完整的功能性。
為了防止在設計蓋板時通過手動構造方式引起的不精確性，替代採用屏蔽和/或安全距離，可以將天線與最佳對齊的幹擾組件(例如印刷電路板)連接(例如支座)。在此，利用關於幹擾源的場變化的知識，並且尋求組件互相的緊湊定位。然後將兩個互相固定的組件在構造時作為一個單元定位在蓋板上。 除了將現有的天線線圈定位在最小的幹擾耦合處，按照本發明，可以這樣將接收天線幾何地與助聽器組件的外部幹擾場匹配，使得補償天線中通過場耦合感應的幹擾電流。為此，可以在構造軟體中提供可供選擇的不同線圈幾何形狀。可以計算地確定並且根據衝突雲可視化關於不同的線圈幾何形狀的組件的幹擾影響。由此可以對於每個單獨的Id0助聽器，在儘可能小的助聽器結構的情況下使用理想的線圈幾何形狀。只要存在解析解，則(如提到的那樣)可以將構造軟體與仿真軟體組合，以分別計算具有最小的幹擾耦合的理想的線圈幾何形狀並將該幾何數據直接傳輸到工廠。利用仿真軟體例如可以仿真，在聽筒的運行中哪些幹擾分量到達相鄰的線圈。 該系統的一種擴展基於完全自動地計算組件的位置。在一些構造軟體中已經有許多特定於助聽器的半自動手段，例如根據聲學的限制定位麥克風。如果該自動定位考慮幹擾組件的場耦合、可能的線圈幾何形狀、所有聲學的限制、特定於用戶的參數和所有其它的助聽器設備規格，則可以對於每個單獨的組件計算最佳的位置。然後該數據可以附加地在以後構造該設備時被用於自動定位。 為了更好地理解按照本發明的實施例，首先結合圖2和3簡單描述公知的定位方法。接收天線已經在安裝助聽器設備之前與強的幹擾源一起被製造，並且相互的定位被調整到最小的幹擾耦合。在圖2的例子中，虛擬的聽筒10輻射磁場11。幹擾源例如同樣可以是印刷電路板、混合電路或其它電子組件。磁場ll在電組件(此處是相鄰的天線12)中產生幹擾耦合。幹擾耦合通過仿真軟體來確定。為了達到儘可能小的幹擾耦合，可以按照示出的箭頭在所有空間方向上移動虛擬線圈12。 優選地，通過將線圈定位在電的或磁的幹擾場11的局部零點，或者定位在由於對稱耦合而出現幹擾分量或者感應的幹擾電流的補償的位置上，來進行該調整。測量技術地記錄到天線或者線圈12的耦合。 一直優化天線的位置，直到達到最小的耦合。然後通過合
適的措施(粘貼、支撐)固定天線相對幹擾源的結果的位置。然後天線-幹擾源-組合可以作為一體的、優化到最小幹擾耦合的組件在生產中被製造。由此可以改進生產中的質量
和產量。 在利用構造軟體對助聽器的虛擬構造中，可以將接收線圈12定位在電的或磁的幹擾場11的局部零點，或者在由於對稱耦合而出現幹擾分量或者感應的幹擾電流的補償的位置上。可以通過衝突雲來可視化或者利用與構造軟體結合的仿真軟體來計算到天線中的耦合。可以在構造軟體中一直優化在圖2中示出的在接收線圈12和幹擾源(聽筒IO)之間的幾何調整，直到達到最小的幹擾耦合。由此可以在最小的設備結構的情況下達到完全的功能性。 其它電和磁的組件在助聽器中的存在導致幹擾場的場偏移或者說場失真。由此一方面電和/或磁的幹擾場的局部零點移動或者消失。另一方面場線的偏轉導致到接收天線中的耦合的不對稱。在兩種情況下，到接收天線中的幹擾耦合增加，因為幹擾分量不對稱。通過引入具有金屬的或者磁的特徵的校正該場偏移的附加的補償片，可以減小幹擾影響。
6這點將結合圖3至5詳細解釋。首先在圖3中示出了如下情況，聽筒10產生對稱的磁幹擾 場11。天線12這樣位於幹擾場11中，使得發生對稱的耦合。此處天線12特別與通過在聽 筒10中的磁鐵的取向產生的軸對稱設置。在按照圖4的助聽器中，此時由於具有金屬化的 印刷電路板13，聽筒10的幹擾場這樣變形，使得由於不對稱的耦合，在天線12中的幹擾影 響增加。通過附加地採用薄的金屬補償片14，按照圖5補償該場變形。由此到天線12中的 耦合又是對稱的(左邊和右邊的幹擾分量在大小上相同)並且感應的幹擾電流得到補償。 利用用於電磁耦合的、與構造軟體結合的仿真軟體來計算補償片14的位置和幾何形狀。
為了小型化的目的，替代補償片，還可以使用現有的合適的金屬或磁的助聽器設 備組件(例如麥克風、屏蔽片)來補償場不對稱。在圖6的例子中實現了在Id0助聽器15 中的這樣的補償。Id0助聽器15具有單獨成形的助聽器殼16。其通過蓋板17封閉。在助 聽器設備中具有圖4的例子中的組件，即，聽筒10、天線12和印刷電路板13。此外，在IdO 助聽器15中麥克風18位於如下位置上，該位置這樣形成由聽筒IO輻射的磁場，使得在天 線12中感應的幹擾電流得到補償。由於通過麥克風的該場影響，可以避免附加的組件(例 如圖5的補償片14)並且對於其它助聽器設備組件最佳地利用在助聽器設備中小的可用位 置。 通過如下可以進一步減小通過磁場到接收天線12的幹擾影B向，即，使用幾何的設 置，其中，進行場線的對稱耦合併且由此最大程度地消除在線圈中感應的幹擾電流。可以在 構造軟體中虛擬構造助聽器時就考慮各個助聽器組件的輻射特徵。在此，這樣虛擬定位天 線和助聽器組件，使得由於對稱效應儘可能好地補償感應的幹擾電流。通過靈巧地在幾何 上組合組件，由此在最小的設備結構的情況下可以達到完整的功能性。
此外，在天線12和幹擾組件(具有最大幹擾可能性的組件)之間的最佳對齊的連 接，一方面提高了蓋板17的質量，另一方面支持更緊湊的結構和由此更小的終端設備。
此外，可以幾何地這樣實施接收天線12本身，使得在不對稱的幹擾場11的情況 下，補償在天線中的產生的感應幹擾電流。在圖7至10中給出為此的實施例。圖7特別地 示出線圈天線12，其具有圓柱形鐵芯19和繞組20。繞組的密度，S卩，在鐵芯19上的繞組密 度在圖7中向右減小。幹擾場ll具有在線圈方向上的相應的場梯度。即，幹擾場ll的影 響在線圈的左邊部分中小於在線圈的右邊部分中。為了達到幹擾電流分量的對稱，由此在 線圈的右邊部分中的繞組密度小於在左邊部分中的繞組密度。通過如下可以達到相同的補 償效果，按照圖8不對稱地設置在鐵芯19上的繞組20。特別地，繞組20設置在鐵芯19的 左邊，而不在右邊。由此幹擾場11的強幹擾影響在右邊較小地發生作用，並且在其作用上 與對左邊的影響大約相同。按照圖9還可以通過如下來實現在不均勻的幹擾場11中的對 稱幹擾分量，即不對稱地構造線圈鐵芯19。在本例中，錐形地製造鐵芯19。原則上，為了補 償幹擾場的幹擾分量，還可以組合按照圖7至9的措施。因此可以設置具有不對稱繞組的 錐形鐵芯19，以補償不同取向的幹擾分量，如在圖10中示出的。在構造軟體中可以提供不 同的線圈幾何形狀，然後根據需要選擇。組件的關於不同線圈幾何形狀的幹擾影響，可以借 助衝突雲來可視化並且在製造時對於具有單獨的外殼的儘可能小的助聽器設備結構使用 理想的線圈幾何形狀。 此外，構造軟體可以與用於電磁耦合的仿真軟體結合，以便根據助聽器的其餘組 件的定位分別計算具有最小幹擾耦合的理想線圈幾何形狀。由此可以對於耳朵的個別解剖結構找到具有助聽器組件和天線線圈的幾何設置的理想組合的助聽器外殼。
通過將物理的限制移到構造軟體中，不再需要複雜的操作指示。可以在時間上精 確地計算助聽器的裝配，因為不需要試驗和多次打開和閉合助聽器。由此不僅可以計算而 且可以提高生產質量。使用本方法的一個大的優點是，可以單獨地定位所有組件。由此可 以更好地利用(根據耳道幾何形狀而)特殊的現有位置，這又導致更小的並且還具有美容 優勢的Id0助聽器。此外還可以使用複雜的並且迄今為止幾乎在大批量生產中不可使用的 用於IdO助聽器的技術。通過衝突雲的方法可以對自動定位容易地編程並且需要較少的計 算性能。
權利要求
一種助聽器設備，具有電組件(12)，利用給定的電磁幹擾場(11)可以將第一電磁幹擾分量和第二電磁幹擾分量耦合到該電組件，其特徵在於，-這樣不對稱地構造所述電組件(12)，和/或-這樣設置在所述電組件(12)上的補償組件(14，18)，使得所述第一電磁幹擾分量和第二幹擾分量最大程度地相互補償。
2. 根據權利要求l所述的助聽器設備，其中，所述電組件(12)是天線。
3. 根據權利要求2所述的助聽器設備，其中，所述天線通過線圈實現。
4. 根據權利要求3所述的助聽器設備，其中，所述線圈具有不對稱的繞組密度。
5. 根據權利要求3或4所述的助聽器設備，其中，所述線圈具有不對稱的繞組設置 (20)。
6. 根據權利要求3至5中任一項所述的助聽器設備，其中，所述線圈具有不對稱的鐵芯 (19)。
7. 根據上述權利要求中任一項所述的助聽器設備，所述助聽器設備具有用於佩戴在耳 道中的預定外殼(16)，其中，在構造所述電組件(12)和/或在設置所述補償組件(14,18) 時考慮該外殼(16)的幾何形狀。
8. 根據上述權利要求中任一項所述的助聽器設備，其中，所述補償組件(14,18)具有 屏蔽片。
9. 根據上述權利要求中任一項所述的助聽器設備，其中，所述補償組件(14,18)具有 電子組件。
10. —種用於設計助聽器設備的方法，通過 -提供所述助聽器設備的虛擬電組件(12)， -仿真電磁幹擾場(ll)，並且-確定通過該電磁幹擾場耦合到所述虛擬電組件(12)中的第一電磁幹擾分量和第二 電磁幹擾分量， 其特徵在於，-這樣不對稱地設置所述虛擬電組件，和/或 -這樣將虛擬補償組件(14,18)設置在所述虛擬電組件(12)上， 使得所述第一電磁幹擾分量和第二幹擾分量相互補償。
11. 根據權利要求10所述的方法，其中，所述虛擬的電組件(12)是虛擬的線圈，並且所 述虛擬的線圈具有不對稱的繞組密度、不對稱的繞組設置(20)和/或不對稱的鐵芯(19)。
12. 根據權利要求10或11所述的方法，其中，規定用於將所述助聽器設備佩戴在耳 道中的虛擬外殼(16)，並且在構造所述虛擬電組件(12)和/或在設置所述虛擬補償組件 (14， 18)時考慮該外殼(16)的幾何形狀。
全文摘要
要降低在助聽器設備特別是助聽器中幹擾場的影響。為此提供一種助聽器設備，具有電組件，利用給定的電磁幹擾場(11)可以將第一電磁幹擾分量和第二電磁幹擾分量耦合到該電組件。這樣不對稱地構造所述電組件(12)，和/或這樣設置在所述電組件(12)上的補償組件(14，18)，使得所述第一電磁幹擾分量和第二幹擾分量最大程度地相互補償。必要時作為補償組件(14)使用補償片或者諸如麥克風的本來存在的元件。如果電組件是線圈，則例如可以錐形地構造其鐵芯或者不同地構造其繞組密度。
文檔編號H04R25/00GK101795429SQ201010104408
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月27日 優先權日2009年2月3日
發明者埃裡卡·拉迪克, 彼得·尼克勒斯, 戈特弗裡德·拉克爾, 沃爾克·格布哈特 申請人:西門子醫療器械公司