具有干扰补偿的助听器设备和设计方法

专利名称：具有干扰补偿的助听器设备和设计方法
技术领域：
本发明涉及一种助听器设备，具有电组件，利用给定的电磁干扰场可以将第一和
第二电磁干扰分量耦合到该电组件中。此外，本发明还涉及一种用于通过提供助听器设备 的虚拟电组件、仿真电磁干扰场并确定通过电磁干扰场被耦合到虚拟电组件中的第一和第 二电磁干扰分量来设计助听器设备的方法。此处助听器设备被理解为可佩戴于耳上或耳中 或头部的输出声音的任何设备，特别是助听器、头戴式耳机、耳机等。
背景技术：
助听器是用来给重听者提供听力帮助的便携式助听器设备。为满足数目众多的个 体需求，提供了不同结构形式的助听器，如耳背式助听器(Hinter-dem-Ohr-Hoergeraete， Hd0)、具有外部听筒的助听器(RIC :receiver inthe canal)和耳内式助听 器(In-dem-Ohr-Hoergeraete， Id0)，例如还有外耳式助听器或耳道式助听器 (Kanal-Hoergeraete，ITE，CIC)。所例举的助听器被戴在外耳上或者在耳道内。不过，此外 在市场上还提供有骨导助听器、可植入的或者振动触觉助听器。在此或者以机械方式或者 以电方式对受损的听力进行剌激。 原则上，助听器的重要组件包括输入变换器、放大器和输出变换器。输入变换器通 常是声音接收器(例如麦克风)和/或电磁接收器(例如感应线圈)。输出变换器大多作 为电声变换器(例如微型扬声器)或者作为电子机械变换器(例如骨导耳机)来实现。放 大器通常被集成在信号处理单元内。在图1中以耳背式助听器为例示出了该原理结构。在 戴在耳后的助听器外壳l内装入一个或者多个麦克风2，用于接收来自周围的声音。同样集 成在助听器外壳l内的信号处理单元3对麦克风信号进行处理并将其放大。信号处理单元 3的输出信号被传输到输出声音信号的扬声器或者耳机4。该声音必要时通过用耳塑件固 定在耳道内的声音软管传输到助听器佩戴者的鼓膜。通过同样集成在助听器外壳l内的电 池5对助听器以及特别是信号处理单元3进行供电。 由于耳朵的个别解剖结构，Id0助听器设备的构造必须对于每个使用者专门地进 行。该生产中的工人除了要负责机械匹配(各个助听器设备的构造)还要负责声学匹配 (在外壳中调整听筒直到不再感觉到声音的反馈)。 属于感应无线传输其他助听器设备的数据的接收装置、中继站、编程设备或者遥 控器的组件，被集成在盖板(fac印late)上并且由此在物理上是已经匹配的。因为在助 听器中最大发送功率和接收灵敏性都受到限制，由于由此产生的在接收器上的有效信号的 小的电平，即使很小功率的干扰源也会极大影响传输质量。干扰源例如是按时钟工作的 (getakteter)电压调节器的电感、半导体组件，或者实际上所有按时钟工作的电子电路的 电源线和输出导线。在助听器中助听器-听筒是另一个干扰源。例如通过在盖板上的固定 定位来遵循天线的所有物理限制(电池、混合电路等等的涡流损耗；导线、混合电路等等的 干扰辐射)。然而，由此增加了最小所需面积或在盖板上的位置需求。此外，根据耳道的个 体解剖结构，通常不是最佳地利用耳道中的可用空间。组件在盖板上的固定定位由手动进行并且附加产生在天线和干扰的组件之间的几何关系(距离、角度)上大的不精确性，这在设计时是必须考虑的。 同时，现有技术中有一种用于制造助听器外壳的方法，其中，首先在对耳道压痕扫描之后在计算机支持的构造过程中虚拟地进行助听器的详细构造，然后可用通过SLA机器来机械地构造外壳。由于能够单独地安装助听器中的组件，所以人们获得空间并由此减小了助听器的结构。 为了避免或减小干扰耦合，除了选择与干扰源尽可能大的距离，通常屏蔽干扰源。通常采用诸如P金属的导电材料用于屏蔽。 从随后公开的、内部文件索引号为200808133的申请文件已知一种用于在助听器
应用中在无线数据传输情况下减小干扰影响的方法。在此，在安装助听器之前已经将接收
天线与最强的干扰源一起制造并且通过相对的定位调整到最小的干扰耦合。 此外，文献EP1898673A2描述了一种用于构造Id0助听器的计算机支持的方法。在
此，根据冲突云(Kollisionswolke)定位助听器组件。在此每个冲突云代表组件的特定特
征对其他组件的物理影响的程度。

发明内容
本发明要解决的技术问题是，在助听器设备中进一步或者更好地降低干扰耦合。
按照本发明，通过一种助听器设备解决上述技术问题，该助听器设备具有电组件，
利用预定的电磁干扰场可以将第一和第二电磁干扰分量耦合到该电组件，其中-这样不对称地构造电组件，和/或-这样设置在电组件上的补偿组件，使得第一和第二干扰分量最大程度地相互补偿。 此外，按照本发明还提供一种用于设计助听器设备的方法，通过
_提供助听器设备的虚拟电组件，
-仿真电磁干扰场，并且-确定通过该电磁干扰场耦合到虚拟电组件中的第一和第二电磁干扰分量，其中，
-这样不对称地设置虚拟电组件，和/或-这样将虚拟补偿组件设置在虚拟电组件上，使得第一和第二干扰分量相互补偿。
以优选方式利用其组件这样构造助听器设备特别是助听器，使得电磁干扰场对称地影响有关组件，其中，最大程度地消除耦合的对称的干扰分量。也就是为了降低干扰，人工地产生干扰作用的对称。 电组件优选是天线。天线自然对电磁场的干扰是非常敏感的，因此与此相关的干扰降低非常明显地起作用。此外，电组件例如还可以是信号导线或者无意地作为天线起作用的其它金属组件。 天线特别可以实施为线圈。如果干扰场关于线圈不对称，则在线圈上可以改变多个参数，以实现在线圈中对称的干扰效果。优选地，例如可以不对称地构造绕组密度、绕组设置和/或线圈的铁芯。由此提供关于线圈的完全不同的参数，可以改变这些参数以优化干扰补偿。 按照一种优选实施方式，助听器设备具有用于佩戴在耳道中的预定外壳，其中在构造电组件和/或在设置补偿组件时考虑外壳的几何形状。由此例如对于每个单独的助听 器外壳可以采用具有特殊不对称的单独的线圈。 在另一种实施方式中，补偿组件具有屏蔽片。利用这样的屏蔽片可以有效改变干 扰场。 替换地或附加地，补偿组件可以具有电子组件。为了形成干扰场特别是可以附加 地使用本来就存在于助听器设备或者助听器中的电子组件，例如麦克风。


以下借助附图更详细地解释本发明。其中， 图1示出了按照现有技术的助听器的示意性结构； 图2示出了用于几何地调整干扰源和接收天线的图； 图3示出了对称的耦合的原理图； 图4示出了由于印刷电路板的金属化而不对称的"场偏转"的示意图； 图5示出了按照本发明补偿由于金属片产生的场不对称的示意图； 图6示出了采用助听器组件来补偿干扰场耦合的不对称； 图7示出了在非均匀的干扰场中天线的绕组密度的变化； 图8示出了在非均匀的干扰场中天线的不对称的绕组； 图9示出了在非均匀的干扰场中天线的不对称的线圈铁芯；以及 图10示出了在非均匀的干扰场中天线的铁芯不对称和绕组不对称的组合。
具体实施例方式
以下详细示出的实施例是本发明的优选实施方式。 在将组件定位在助听器中时必须遵守关于干扰耦合的物理限制。这可以通过构 造软件的所谓冲突云来进行。该冲突云是通过测量、仿真等确定、转换到相应的文件格式 (STL)然后在构造软件中围绕虚拟组件存储的点云。如果干扰影响太大，则不允许特定的其 它组件进入该云，以确保完好的运行。通过在组件之间的相对角度改变，所述影响以及由此 还有冲突云的大小和形状会改变。只要存在一个解析解(analytische L6simg )，则可以 考虑将构造软件与用于仿真电磁相互作用的仿真软件(有限元方法等等)结合，以实时计 算冲突云。各个组件的强的干扰耦合(相应于大的冲突云)要求在线圈和组件之间具有大 的距离，由此保证尚足够的功能性。 组件辐射的电和磁的干扰场的场线变化取决于相应的流过电流的或者说电加载
的部件的形状和材料特性以及取决于在其附近的金属的以及磁性的组件。磁场对接收天线
的干扰影响一方面取决于振幅，另一方面取决于磁场关于天线取向的方向。通常，通过合适
的屏蔽措施不能成功地将天线的位置上的干扰场的振幅减小到能保证足够的功能性的程
度。磁场到接收天线的干扰耦合可以通过如下来进一步减小，即，使用几何的设置，其中，进
行场线的对称耦合并且由此最大程度地消除了在线圈中感应的干扰电流。 可以在构造软件中虚拟构造助听器时，就考虑各个助听器组件的辐射特征。虚拟
定位天线和助听器组件，使得由于对称效应尽可能好地补偿感应的干扰电流。通过灵巧地
在几何上组合组件，由此在最小的设备结构的情况下可以达到完整的功能性。
为了防止在设计盖板时通过手动构造方式引起的不精确性，替代采用屏蔽和/或安全距离，可以将天线与最佳对齐的干扰组件(例如印刷电路板)连接(例如支座)。在此，利用关于干扰源的场变化的知识，并且寻求组件互相的紧凑定位。然后将两个互相固定的组件在构造时作为一个单元定位在盖板上。 除了将现有的天线线圈定位在最小的干扰耦合处，按照本发明，可以这样将接收天线几何地与助听器组件的外部干扰场匹配，使得补偿天线中通过场耦合感应的干扰电流。为此，可以在构造软件中提供可供选择的不同线圈几何形状。可以计算地确定并且根据冲突云可视化关于不同的线圈几何形状的组件的干扰影响。由此可以对于每个单独的Id0助听器，在尽可能小的助听器结构的情况下使用理想的线圈几何形状。只要存在解析解，则(如提到的那样)可以将构造软件与仿真软件组合，以分别计算具有最小的干扰耦合的理想的线圈几何形状并将该几何数据直接传输到工厂。利用仿真软件例如可以仿真，在听筒的运行中哪些干扰分量到达相邻的线圈。 该系统的一种扩展基于完全自动地计算组件的位置。在一些构造软件中已经有许多特定于助听器的半自动手段，例如根据声学的限制定位麦克风。如果该自动定位考虑干扰组件的场耦合、可能的线圈几何形状、所有声学的限制、特定于用户的参数和所有其它的助听器设备规格，则可以对于每个单独的组件计算最佳的位置。然后该数据可以附加地在以后构造该设备时被用于自动定位。 为了更好地理解按照本发明的实施例，首先结合图2和3简单描述公知的定位方法。接收天线已经在安装助听器设备之前与强的干扰源一起被制造，并且相互的定位被调整到最小的干扰耦合。在图2的例子中，虚拟的听筒10辐射磁场11。干扰源例如同样可以是印刷电路板、混合电路或其它电子组件。磁场ll在电组件(此处是相邻的天线12)中产生干扰耦合。干扰耦合通过仿真软件来确定。为了达到尽可能小的干扰耦合，可以按照示出的箭头在所有空间方向上移动虚拟线圈12。 优选地，通过将线圈定位在电的或磁的干扰场11的局部零点，或者定位在由于对称耦合而出现干扰分量或者感应的干扰电流的补偿的位置上，来进行该调整。测量技术地记录到天线或者线圈12的耦合。 一直优化天线的位置，直到达到最小的耦合。然后通过合
适的措施(粘贴、支撑)固定天线相对干扰源的结果的位置。然后天线-干扰源-组合可以作为一体的、优化到最小干扰耦合的组件在生产中被制造。由此可以改进生产中的质量
和产量。 在利用构造软件对助听器的虚拟构造中，可以将接收线圈12定位在电的或磁的干扰场11的局部零点，或者在由于对称耦合而出现干扰分量或者感应的干扰电流的补偿的位置上。可以通过冲突云来可视化或者利用与构造软件结合的仿真软件来计算到天线中的耦合。可以在构造软件中一直优化在图2中示出的在接收线圈12和干扰源(听筒IO)之间的几何调整，直到达到最小的干扰耦合。由此可以在最小的设备结构的情况下达到完全的功能性。 其它电和磁的组件在助听器中的存在导致干扰场的场偏移或者说场失真。由此一方面电和/或磁的干扰场的局部零点移动或者消失。另一方面场线的偏转导致到接收天线中的耦合的不对称。在两种情况下，到接收天线中的干扰耦合增加，因为干扰分量不对称。通过引入具有金属的或者磁的特征的校正该场偏移的附加的补偿片，可以减小干扰影响。
6这点将结合图3至5详细解释。首先在图3中示出了如下情况，听筒10产生对称的磁干扰 场11。天线12这样位于干扰场11中，使得发生对称的耦合。此处天线12特别与通过在听 筒10中的磁铁的取向产生的轴对称设置。在按照图4的助听器中，此时由于具有金属化的 印刷电路板13，听筒10的干扰场这样变形，使得由于不对称的耦合，在天线12中的干扰影 响增加。通过附加地采用薄的金属补偿片14，按照图5补偿该场变形。由此到天线12中的 耦合又是对称的(左边和右边的干扰分量在大小上相同)并且感应的干扰电流得到补偿。 利用用于电磁耦合的、与构造软件结合的仿真软件来计算补偿片14的位置和几何形状。
为了小型化的目的，替代补偿片，还可以使用现有的合适的金属或磁的助听器设 备组件(例如麦克风、屏蔽片)来补偿场不对称。在图6的例子中实现了在Id0助听器15 中的这样的补偿。Id0助听器15具有单独成形的助听器壳16。其通过盖板17封闭。在助 听器设备中具有图4的例子中的组件，即，听筒10、天线12和印刷电路板13。此外，在IdO 助听器15中麦克风18位于如下位置上，该位置这样形成由听筒IO辐射的磁场，使得在天 线12中感应的干扰电流得到补偿。由于通过麦克风的该场影响，可以避免附加的组件(例 如图5的补偿片14)并且对于其它助听器设备组件最佳地利用在助听器设备中小的可用位 置。 通过如下可以进一步减小通过磁场到接收天线12的干扰影B向，即，使用几何的设 置，其中，进行场线的对称耦合并且由此最大程度地消除在线圈中感应的干扰电流。可以在 构造软件中虚拟构造助听器时就考虑各个助听器组件的辐射特征。在此，这样虚拟定位天 线和助听器组件，使得由于对称效应尽可能好地补偿感应的干扰电流。通过灵巧地在几何 上组合组件，由此在最小的设备结构的情况下可以达到完整的功能性。
此外，在天线12和干扰组件(具有最大干扰可能性的组件)之间的最佳对齐的连 接，一方面提高了盖板17的质量，另一方面支持更紧凑的结构和由此更小的终端设备。
此外，可以几何地这样实施接收天线12本身，使得在不对称的干扰场11的情况 下，补偿在天线中的产生的感应干扰电流。在图7至10中给出为此的实施例。图7特别地 示出线圈天线12，其具有圆柱形铁芯19和绕组20。绕组的密度，S卩，在铁芯19上的绕组密 度在图7中向右减小。干扰场ll具有在线圈方向上的相应的场梯度。即，干扰场ll的影 响在线圈的左边部分中小于在线圈的右边部分中。为了达到干扰电流分量的对称，由此在 线圈的右边部分中的绕组密度小于在左边部分中的绕组密度。通过如下可以达到相同的补 偿效果，按照图8不对称地设置在铁芯19上的绕组20。特别地，绕组20设置在铁芯19的 左边，而不在右边。由此干扰场11的强干扰影响在右边较小地发生作用，并且在其作用上 与对左边的影响大约相同。按照图9还可以通过如下来实现在不均匀的干扰场11中的对 称干扰分量，即不对称地构造线圈铁芯19。在本例中，锥形地制造铁芯19。原则上，为了补 偿干扰场的干扰分量，还可以组合按照图7至9的措施。因此可以设置具有不对称绕组的 锥形铁芯19，以补偿不同取向的干扰分量，如在图10中示出的。在构造软件中可以提供不 同的线圈几何形状，然后根据需要选择。组件的关于不同线圈几何形状的干扰影响，可以借 助冲突云来可视化并且在制造时对于具有单独的外壳的尽可能小的助听器设备结构使用 理想的线圈几何形状。 此外，构造软件可以与用于电磁耦合的仿真软件结合，以便根据助听器的其余组 件的定位分别计算具有最小干扰耦合的理想线圈几何形状。由此可以对于耳朵的个别解剖结构找到具有助听器组件和天线线圈的几何设置的理想组合的助听器外壳。
通过将物理的限制移到构造软件中，不再需要复杂的操作指示。可以在时间上精 确地计算助听器的装配，因为不需要试验和多次打开和闭合助听器。由此不仅可以计算而 且可以提高生产质量。使用本方法的一个大的优点是，可以单独地定位所有组件。由此可 以更好地利用(根据耳道几何形状而)特殊的现有位置，这又导致更小的并且还具有美容 优势的Id0助听器。此外还可以使用复杂的并且迄今为止几乎在大批量生产中不可使用的 用于IdO助听器的技术。通过冲突云的方法可以对自动定位容易地编程并且需要较少的计 算性能。
权利要求
一种助听器设备，具有电组件(12)，利用给定的电磁干扰场(11)可以将第一电磁干扰分量和第二电磁干扰分量耦合到该电组件，其特征在于，-这样不对称地构造所述电组件(12)，和/或-这样设置在所述电组件(12)上的补偿组件(14，18)，使得所述第一电磁干扰分量和第二干扰分量最大程度地相互补偿。
2. 根据权利要求l所述的助听器设备，其中，所述电组件(12)是天线。
3. 根据权利要求2所述的助听器设备，其中，所述天线通过线圈实现。
4. 根据权利要求3所述的助听器设备，其中，所述线圈具有不对称的绕组密度。
5. 根据权利要求3或4所述的助听器设备，其中，所述线圈具有不对称的绕组设置 (20)。
6. 根据权利要求3至5中任一项所述的助听器设备，其中，所述线圈具有不对称的铁芯 (19)。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的助听器设备，所述助听器设备具有用于佩戴在耳 道中的预定外壳(16)，其中，在构造所述电组件(12)和/或在设置所述补偿组件(14,18) 时考虑该外壳(16)的几何形状。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的助听器设备，其中，所述补偿组件(14,18)具有 屏蔽片。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的助听器设备，其中，所述补偿组件(14,18)具有 电子组件。
10. —种用于设计助听器设备的方法，通过 -提供所述助听器设备的虚拟电组件(12)， -仿真电磁干扰场(ll)，并且-确定通过该电磁干扰场耦合到所述虚拟电组件(12)中的第一电磁干扰分量和第二 电磁干扰分量， 其特征在于，-这样不对称地设置所述虚拟电组件，和/或 -这样将虚拟补偿组件(14,18)设置在所述虚拟电组件(12)上， 使得所述第一电磁干扰分量和第二干扰分量相互补偿。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中，所述虚拟的电组件(12)是虚拟的线圈，并且所 述虚拟的线圈具有不对称的绕组密度、不对称的绕组设置(20)和/或不对称的铁芯(19)。
12. 根据权利要求10或11所述的方法，其中，规定用于将所述助听器设备佩戴在耳 道中的虚拟外壳(16)，并且在构造所述虚拟电组件(12)和/或在设置所述虚拟补偿组件 (14， 18)时考虑该外壳(16)的几何形状。
全文摘要
要降低在助听器设备特别是助听器中干扰场的影响。为此提供一种助听器设备，具有电组件，利用给定的电磁干扰场(11)可以将第一电磁干扰分量和第二电磁干扰分量耦合到该电组件。这样不对称地构造所述电组件(12)，和/或这样设置在所述电组件(12)上的补偿组件(14，18)，使得所述第一电磁干扰分量和第二干扰分量最大程度地相互补偿。必要时作为补偿组件(14)使用补偿片或者诸如麦克风的本来存在的元件。如果电组件是线圈，则例如可以锥形地构造其铁芯或者不同地构造其绕组密度。
文档编号H04R25/00GK101795429SQ201010104408
公开日2010年8月4日 申请日期2010年1月27日 优先权日2009年2月3日
发明者埃里卡·拉迪克, 彼得·尼克勒斯, 戈特弗里德·拉克尔, 沃尔克·格布哈特 申请人:西门子医疗器械公司