DE69111388T2

DE69111388T2 - Elektrische Vorrichtung für ein programmierbares Miniatur-Hörgerät, insbesondere vom intraauricularen Typ.

Info

Publication number: DE69111388T2
Application number: DE69111388T
Authority: DE
Inventors: Patrice Flippe; Pierre Laurent
Original assignee: Intrason France
Current assignee: Intrason France
Priority date: 1990-11-23
Filing date: 1991-11-20
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2011-11-21
Also published as: LV11512A; JP2875077B2; ES2076493T3; JPH04269100A; AU8796091A; AU656743B2; DE69111388D1; US5402494A; EP0487413B1; EP0487413A1; FR2669802B1; DK0487413T3; CA2056036A1; ATE125412T1; FR2669802A1; CA2056036C; LV11512B

Description

Die Erfindung betrifft elektronische Miniaturvorrichtungen, insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich derartige elektronische Vorrichtungen, die zur Verwendung als Hörprothesen bestimmt sind.
Vom Benutzer aus betrachtet, unterscheidet man unter den Hörprothesen solche, die außen am Ohr angeordnet sind, solche, die zumindest teilweise in der Ohrmuschel angeordnet sind (Hörmuschelprothese) sowie Prothesen, die vollständig innerhalb des Gehörganges oder Gehörkanales angeordnet sind (Gehörgangprothesen oder Gehörkanalprothesen).
Ein weiterer Faktor ist außerordentlich wichtig. Man muß tatsächlich zwischen Hörgeräten unterscheiden, deren Korrekturmodus programmierbar ist, allerdings in einer durch die Konstruktion festgelegten Weise, und solchen, deren Programmiermodus in jedem Augenblick einstellbar ist und die man üblicherweise als dynamisch programmierbare Hörprothesen bezeichnet.
Zahlreiche Vorrichtungen können außen am Ohr oder in der äußeren oder inneren Ohrmuschel angeordnet werden.
Ferner kennt man im Gehörgang anzuordnende Hörprothesen, deren Programmierung vor dem Einsetzen in den Gehörgang festgelegt wird.
Es wurden einige Lösungen vorgeschlagen, um in den Gehörgang eine Hörprothese anzuordnen, deren Programmiermodus einstellbar ist.
So beschreibt das Dokument von F. CALIAS et al "A set of 4 IC'S in CMOS technology for a prograinmable heraring aid", veröffentlicht in Proceedings of the IEEE 1988 Custom Integrated Circuits Conference, Rochester, New York, 16.-19. Mai 1988, eine Vorrichtung in Form eines Hörgerätes mit vier integrierten Schaltungen, umfassend:
- ein Mikrophon,
- eine Filtereinrichtung mit Schaltkapazitätfiltern,
- eine Verstärkereinrichtung zur Verstärkung von vom Mikrophon erzeugten Eingangssignale,
- einen Klangwiedergabewandler zum Wandeln der Ausgangssignale der Filtereinrichtung,
- eine Steuereinrichtung zum Steuern des Hörgerätes mit einem programmierbaren Befehlsspeicher und einer Programmierschnittstelle,
- einen Quarz zum Steuern des Schaltvorganges der Schaltkapazitätsfilter,
- eine Spannungsversorgung mit einer Niederspannungsbatterie, mindestens einem spannungserhöhenden Niederspannungsgleichspannungswandler zum Speisen des Quarz und mindestens einen spannungserhöhenden Gleichspannungswandler für angehobene Spannung zum Bereitstellen einer Schreibspannung für den Befehlsspeicher und
- externe Koppelkondensatoren und externe Endkopplungskondensatoren, die mindestens mit der Spannungsversorgung verbunden sind.
Ein zweites Dokument, WO-A 9 010 363 der ENSONIQ CORPORATION beschreibt eine Vorrichtung eines mit der oben beschriebenen, im wesentlichen identischen Typs, bei der jedoch einerseits der größere Teil der Bauelemente auf einer einzigen integrierten Schaltung großer Abmessungen angeordnet ist und andererseits die verwendeten Filter nicht mit Schaltkapazitäten arbeiten.
In den beiden zitierten Vorrichtungen sind mindestens die Spannungsversorgung und/oder die für die genannte Spannungsversorgung notwendigen passiven Elemente nicht Teil der Elemente der in dem Gehörgang angeordneten Prothese; sie liegen somit außerhalb diese Kanales. Unter diesen passiven Elementen erlauben die externen Kondensatoren das Erhöhen der von der Batterie gelieferten Spannung, wobei diese Erhöhung mindestens für die dynamische Programmierung notwendig ist. Diese Kondensatoren sind Bauteile mit einem großen Volumen und daher besonders schwierig unterzubringen.
Darüberhinaus ist bei diesen beiden Vorrichtungen die Amplitude der von der Filtereinrichtung gelieferten Signale nicht ausreichend groß, um sie direkt zum Klangwiedergabewandler übertragen zu können. Man benötigt daher eine zweite Verstärkereinrichtung.
Wenn also auch zahlreiche Produkte verkauft oder vorgeschlagen wurden, so gibt es derzeit doch kein dynamisch programmierbares Hörgerät, das ausreichend klein ist, so daß es vollständig in dem Gehörgang untergebracht werden kann. Anders ausgedrückt gibt es keine dynamisch programmierbare Hörprothese des intraaurikularen Typs. Der Grund hierfür ist, daß die Realisierung derartiger Prothesen außerordentlich schwierig zu lösende Probleme aufwirft.
Mit der vorliegenden Erfindung soll genau eine elektronische Vorrichtung vorgeschlagen werden, welche die Realisierung einer derartigen Prothese ermöglicht.
Die Erfindung schlägt zu diesem Zwecke eine Vorrichtung des eingangs beschriebenen Typs vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Filtereinrichtung und die Verstärkereinrichtung mindestens in Form einer integrierten Schaltung ausgeführt sind, die auf eine Oberseite eines Substrates geklebt ist, wobei das Substrat mit Aussparungen zum Anordnen des Mikrophons versehen ist.
Gemäß einem weiteren Hauptmerkmal der Erfindung sind einerseits die externen Kondensatoren auf einer Unterseite des genannten Substrates angeordnet und ist andererseits der schwarz über den genannten externen Kondensatoren angeordnet.
Dies erlaubt die Realisierung einer kompakten Anordnung, welche ein programmierbares Hörgerät bildet, das in einen aurikularen Kanal eingeführt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung eine erste integrierte Schaltung umfassend die Verstärkereinrichtung, eine zweite integrierte Schaltung umfassend die Filtereinrichtung, die Steuereinrichtung und die Spannungsversorgung, und eine dritte integrierte Schaltung umfassend den Wandler, der ein verstärkter Wandler ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erste integrierte Schaltung auf die zweite integrierte Schaltung geklebt, die ihrerseits auf die Oberseite des Substrates geklebt ist.
In völlig unerwarteter Weise hat es sich als möglich erwiesen, eine befriedigende Funktion zu erhalten, wenn man die beiden integrierten Schaltungen aufeinander anordnet, wie dies im folgenden erläutert wird.
Insbesondere sind die integrierten Schaltungen in einer als SACMOS bezeichneten Technologie hergestellt, wobei das Substrat eine Hybridschaltung des vorperforierten ko-gehärteten Mehrlagentyps ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfaßt einerseits die Oberseite des Substrates auf einem Abschnitt seiner Fläche die Verbindungsbahnen und nehmen andererseits die Zwischenlagen des Substrates die in Siebdrucktechnik aufgebrachten Widerstände auf, die mit der Verstärkereinrichtung zusammenwirken.
Eine derartige quasi-flächige Integration erlaubt es, gleichzeitig die Anschlüsse und das benötigte Volumen zu optimieren.
Gemäß einer besonders bevorzugten Lösung umfaßt die Filtereinrichtung Mittel zu ihrer Einstellung auf Bereichen nahe den beiden akustischen Frequenzen, die in der Mitte des hörbaren Frequenzbandes liegen, vorzugsweise bei einem oder zwei Kilohertz und bei drei Kilohertz.
In Anbetracht der mit der Anordnung des Gerätes in dem aurikularen Kanal verbundenen Resonanzen verbessert die Tatsache, eine oder vorzugsweise mehrere Tiefpaßeinstellungen auf Frequenzen vorzusehen, die in der Mitte des hörbaren Bandes liegen, die speziellen akustischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Prothese.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform spricht die Programmierschnittstelle auf einen einzigen Befehl an, um die Spannung zum Einschreiben in den Speicher und den Befehl zum Umschalten in den Schreibmodus zu erzeugen.
Eine derartige Lösung minimiert den Bedarf an Verbindungen und die Abmessung des Steckers.
Gemäß einer letzten Ausführungsform hat die Hybridschaltung die Gestalt eines Parallelepipeds, dessen Länge unterhalb von ca. 11 Millimetern und dessen Breite unterhalb von 6 Millimetern liegt.
Diese Abmessungen ermöglichen die Anordnung der gesamten Prothese innerhalb des Gehörganges.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
Figur 1 ein allgemeines Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 ein der Figur 1 entsprechendes vereinfachtes Schema, das jedoch ferner die Verbindung der Vorrichtung mit einem Mikrorechner für die Programmierung zeigt,
Figur 3 ein vereinfachtes Schema des Aufbaues der Hybridschaltung zur Realisierung der Erfindung,
Figur 4 ein detaillierteres Schema der Filterschaltung 4 oder des Chips U2, der zur Realisierung der Erfindung verwendet wird,
Figuren 5A und 5B schematische Darstellungen des detaillierten Aufbaus der Hybridschaltung und
Figuren 6A bis 6C schematische Darstellungen des allgemeinen Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Wie Figur 1 zeigt, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung von einer Batterie 1 gespeist, deren Nennspannung 1,3 V ist. Es handelt sich um eine Miniaturbatterie wie beispielsweise das Modell 312, 13, 10, 675 oder irgendeine andere Batterie oder irgend ein anderer passender Akkumulator.
Die Vorrichtung umfaßt ein Mikrofon 2, bei dem es sich um ein Modell 3046, EA 1842, EK 3024 oder irgendein anderes Modell eines Mikrofons für Hörgeräte handeln kann, wobei das Mikrofon vorzugsweise vom Elektrettyp ist. Dieses Mikrofon 2 ist über einen Kondensator 29 mit einem Vorverstärker 3 verbunden, der der erste Chip U1 der integrierten Schaltung ist. (Im allgemeinen bezeichnet das numerische Bezugszeichen die Gesamtheit der Schaltung, während das Bezugszeichen für den Chip nicht die Bauteile der Schaltung mit umfaßt, die außerhalb des Chips liegen).
Dieser Chip U1 kann beispielsweise ein Modell GC509/LC508 sein, das von der Firma GENNUM Corporation vertrieben wird. Der Chip ist mit zwei externen Widerständen 31 und 32 sowie zur Steuerung der Lautstärke mit einem Miniaturpotentiometer 38 verbunden.
Als Variante kann man einen Chip mit einem Vorverstärker und einem Verstärker mit variablen Verstärkungsfaktor vorsehen, wobei der variable Verstärkungsfaktor mittels einer Technik der Schaltkapazität-Abtastung mit geschalteter Kapazität erhalten wird. In diesem Fall sind ein Antirückkopplungs-Filter und eine Abtastblockierschaltung zwischen dem Analog-Vorverstärker und seiner automatischen Verstärkungsfaktorsteuerung eingebaut.
Der Ausgang des Vorverstärkers 3 ist über einen Kondensator 39 mit der eigentlichen Filterschaltung 4 verbunden, die von einem zweiten integrierten Schaltungschip U2 gebildet ist mit externen Kondensatoren 73, 74, 75, 77 und 78. Der Ausgang des Chips U2 ist über einen Kondensator 80 an einen Hörer 9 mit oder ohne einen Leistungsverstärker 8 angeschlossen, der einen dritten Chip U3 bildet. Der verstärkte Hörer kann eines der Modelle der Firma KNOWLES mit der Typenbezeichnung EP 3073, EP 3074 oder EP 3075 sein. Die nicht verstärkten KNOWLES-Hörer der Serien ED, EH oder BK beispielsweise können ebenfalls passend sein, indem man einen Leistungsverstärkerchip getrennt realisiert oder indem man eine zusätzliche Stufe zum Vorverstärker 3 hinzufügt.
Wie man weiter unten erkennt, ist die Filterschaltung 4 (eventuell die Schaltung des Vorverstärkers 3) mit Stufen mit geschalteter Kapazität versehen, die in digitaler Weise (d.h. in logischer Weise) von einem Festwertspeicher aus gesteuert werden können, der vorzugsweise ein EEPROM ist. Die Programmierung dieses Speichers erfolgt über PRG-Verbindungen.
Man hält hier an einem EEPROM-Speicher fest, der in die eigentliche Filterschaltung 4 eingebaut ist.
Für die Programmierung (Figur 2) verwendet man einen Mikrorechner 100, der im Prinzip mit einer Festplatte, einer Tastatur 102, einem Bildschirm 104 und einer internen speziellen Schaltungsplatine 110 versehen ist, die für eine Kommunikation mit dem EEPROM-Speicher vorgesehen ist. Es handelt sich um eine Serienplatine, deren technische Realisation keine speziellen Probleme aufwirft, wobei diese Platine im Prinzip jener gleicht, die für bereits bekannte programmierbare Hörprothesen verwendet wird, die jedoch nicht vom intraaurikularen Typ sind. Der Mikrorechner ist vorzugsweise vom derzeitigen Standardtyp, der mit einem Prozessor 8086 oder 80286 sowie einem Betriebssystem des unter der Marke MS-DOS bekannten Typs oder dergleichen versehen ist.
Die Figur 3 zeigt in schematischer Weise, wie man die beiden Chips U2 und U1 aufeinander auf einem Substrat S der Hybridschaltung anordnen kann, dessen Oberseite unter dem Chip U2 eine Mehrzahl von (nicht sichtbaren) Widerständen trägt. Unter dem Substrat S sind Kondensatoren angeordnet, von denen man hier jene sieht, welche die Bezugszeichen 39, 73, 77 und 80 haben. Der Quarz QZ1 kann über den Kondensatoren angeordnet sein. Man montiert ferner das Mikrofon 2, die Batterie 1, den Chip U3 des Verstärkers 8 und seinen zugehörigen Wandler 9, der natürlich nahe dem Trommelfell angeordnet ist, während das Mikrofon 2 auf der Seite des Ausgangs des Gehörganges angeordnet ist.
In der Figur 4 erkennt man die Details der eigentlichen Filterschaltung 4 mit der Grenze Ihres Chips U2, wobei die Schaltung in der miniaturisierten Form äußerst schwierig herzustellen ist.
Sie umfaßt nach dem äußeren Anschlußkondensator 39 eine Stufe 40, welche den Eingangspufferverstärker bildet. Dieser Stufe 40 folgt eine Stufe 41 (mit Doppelverstärker), die die Funktion eines Antirückkopplungs-Filters besitzt in anbetracht der Abtastfolge, die weiter unten noch betrachtet wird. Vorzugsweise ist ferner eine Stufe 45 vorgesehen, die eine Glättungsfunktion hat und zwei interne Unterstufen 45A und 45B umfaßt, von denen die erste Unterstufe 45A kurzgeschlossen werden kann. Diese beiden Unterstufen empfangen die Schaltfrequenz fc, die für die Schaltkapazitäten verwendet wird, und ihre Funktion liegt darin, die für die Schaltkapazitäten geforderte Abtastung zu liefern.
Der Ausgang der Stufe 45 liegt an einer Anordnung von Filterschaltungen mit Schaltkondensatoren 51 bis 58.
Jede Filterstufe kann kurzgeschlossen werden. Ferner ist jede Filterstufe selbst programmierbar, um mehrere Filterniveaus zu erhalten.
Die ersten drei Filter 51 bis 53 sind für die Tiefpaßfunktionen vorgesehen. Die beiden folgenden Filter 54 und 55 sind für die Bandpaßfilterfunktionen vorgesehen, vorzugsweise in der Mitte des hörbaren akustischen Bandes. Die drei letzten Filter 56 bis 58 sind für die Hochpaßfilterfunktionen vorgesehen.
Das Prinzip dieser Filter ist beispielsweise in dem Artikel von Gordon M. JACOBS et al mit dem Titel "Design Techniques For MOS Switched Capacitor Ladder Filters", IEEE Journal of solid-state circuits, Vol. SC-13, Nr. 6, Dezember 1978, Seiten 267-274 beschrieben.
Es wird davon ausgegangen, daß die Herstellung derartiger Filter in Form einer integrierten Schaltung in ihrem Prinzip dem Fachmann bekannt ist. Die in Frage stehenden Filter und andere Schaltfunktionen des Chips U2 werden durch Informations-Bits gesteuert, die in einem Speicher 500 des EEPROM-Typs enthalten sind, der beispielsweise 24 nutzbare Bits umfassen kann. Dieser Speicher 500 ist mit einem Eingangsregister 501 verbunden, das über eine Steuerlogik 505 mit Programmieranschlüssen PRG in Verbindung steht, von denen im Prinzip drei vorhanden sind und zu denen im gleichen Stecker die beiden Versorgungsleitungen für die Stromversorgung von der Batterie aus hinzutreten (in der Figur 4 nicht dargestellt).
Genauer gesagt ist abgesehen von den beiden Versorgungsleitungen eine Signalverbindung, eine Taktverbindung und eine Verbindung vorgesehen, um zugleich die Lese/Schreibsteuerung und die Lieferung der Schreibspannung zu realisieren, auf die später noch eingegangen wird.
Ein Oszillator 70, der beispielsweise mit 32 kHz arbeitet und von einem externen Quarz QZL gestützt wird, liefert eine Frequenz fc, die für alle Schaltkapazitäten des Chips U2 bestimmt ist. Diese Frequenz fc wird außerdem zwei Stufen 71 und 72 zugeführt, deren erste ein Spannungsverdoppler und deren zweite ein Spannungsverdreifacher ist. Der Spannungsverdoppler 71, dessen Schema vom Typ her bekannt ist, arbeitet auf der Basis integrierter Kapazitäten, um mit geringer Energie die Spannungen für die Steuerung der Steuerelektroden VG- MOS für die Feldeffekttransistoren zu liefern, die der Chip U2 enthält.
Die Spannungsverdreifacherstufe 72 soll dagegen eine höhere Energie liefern. Sie ist mit drei externen Kondensatoren 73 bis 75 verbunden, die es ihr erlauben, drei Versorgungsspannungen zu liefern, insbesondere für die analogen Verstärkerstufen. Nach der Stabilisierung innerhalb einer Schaltung 76, die ebenfalls mit zwei externen Kondensatoren 77 und 78 verbunden ist, erhält man die zwei aktiven Spannungen Vcirc sowie die nicht dargestellte Referenzspannung für die Masse.
Der Ausgang des Spannungsverdopplers 71 ist somit insbesondere mit einer Adapterstufe verbunden, die zwischen den Leseausgängen des Speichers 500 und den Feldeffekttransistoren angeordnet ist, welche eine Steuerung für den Grad der Filterung in den Schaltkapazitätsstufen 51 bis 58 bilden. Das gleiche gilt für die anderen Schalter der Schaltung, insbesondere jene, welche die Schaltkapazitätsfilter kurzschließen sowie für Stufen wie die Stufe 45, die mit derartigen Schaltern versehen sind.
Die Ausgangsspannungen der Stabilisierungsschaltung 76 werden den aktiven Bauteilen des Chips U2 zugeführt. Sie speisen somit insbesondere den Oszillator 110 sowie die mit ihm verbundenen Schaltungen 515 und 519.
Der Oszillator 510 liefert eine Frequenz von 1 MHz, die insbesondere zur Steuerung des Speichers 500 während des Lesevorganges, gegebenenfalls auch während des Schreibvorganges dient. Das Ausgangssignal des Oszillators 510 wird ferner einer Stufe 515 zugeführt, die ein weiteres Element zur Spannungserhöhung mit integrierten Kapazitäten ist und die eine Spannung in der Größenordnung von 25 V zur Programmierung des Speichers 500 beim Schreibvorgang liefern kann. Die Kapazitäten können integriert sein aufgrund der Tatsache, daß der Schreibvorgang relativ langsam ist, was die erforderliche Zeit zum Sammeln der Energie läßt, die für diese Programmierung erforderlich ist.
Die Stufe 515 hängt von der Schreib-/Lese-Steuerung ab, die bereits in Verbindung mit der Steuerlogik 505 erwähnt wurde. Als Antwort auf diese Steuerung liefert man gleichzeitig das entsprechende Schreibbitsignal an das Register 501 des Speichers 500 und realisiert den Schreibbefehl, indem man das Ausgangssignal der Spannungserhöhungsschaltung 515 auf die Leitung L gibt, was das Schreiben oder Laden (LOAD) in dem Speicher 500 bewirkt.
Während dieser Zeit kann der Zustand der Schaltkapazitätschaltungen nicht gut bestimmt werden. Infolgedessen betätigt ein Hilfsausgangssignal der Stufe 515 eine Störgeräusch-Dämpfungsschaltung (Muting) 519, die auf einen der Verstärker einer Ausgangsschaltung 65 einwirkt, um die akustische Wirkung zu unterbinden.
Nach der obigen Beschreibung der Steuerungen und der Stromversorgung der Schaltung, bis auf die Schaltkapazitäten, muß festgestellt werden, daß der Ausgang der letzten Schaltkapazitätenfilterstufe 58 mit einer Schaltung 60 verbunden ist, die eine Signalspitzenbegrenzung durch ihren mittleren Verstärker 60b bewirkt, wobei am Eingang vor der Signalspitzenbegrenzung eine Vorverstärkerstufe 60A und am Ausgang ein Wellenlängenfilter 60C angeordnet sind. Diese Anordnung hat die Funktion, das maximale Ausgangsniveau zu regeln.
Das Ausgangssignal der Stufe 60 wird einer Ausgangsstufe 65 zugeführt, welche zunächst eine Glättungsstufe 65A umfaßt, der ein Ausgangspuffer 65B folgt.
Diese Glättungsstufe 65A des Elementes 65 bewirkt die bereits erwähnte Dämpfung von Nebengeräuschen.
Die beiden Unterstufen der Schaltung 45, die erste und die zweite Stufe der Schaltung 60 sowie die erste Stufe der Schaltung 65 empfangen die Frequenz fc, um die geeigneten Korrekturen zu gewährleisten unter Berücksichtigung der durch die Schaltkapazitäten bewirkten Abtastung.
Natürlich empfangen alle Schaltkapazitätenfilter ebenfalls diese Frequenz fc gleichzeitig mit dem Befehl mindestens eines Schalters, der unter der Steuerung des Inhaltes des Speichers 500 steht.
Nun wird Bezug auf die Figuren 5A und 5B genommen.
Auf der Vorderseite (Figur 5A) des Substrates S der Hybridschaltung bringt man die Kapazitäten 39, 73, 74, 75, 77, 78 und 80 in Form von Metallschichten auf zwei Niveaus an, wie dies der Fachmann kennt.
Hieran schließen sich Verbindungsbahnen an, links für den Quarz QZ1, der die zentralen Kapazitäten 75 und 77 überdeckt, und rechts für die Ausgangsverbindungen (Anschlußpunkt OUT und Versorgungsanschlüsse S+, S), sowie den positiven Pol P+ der Batterie.
Auf der Rückseite (Figur 5B) erkennt man die Verbindungsbahnen mit anderen Eingangs/Ausgangsanschlüssen beiderseits der in der Mitte übereinander angeordneten beiden Chips U1 und U2.
Die Hybridschaltung wird aus fünf Schichten hergestellt. Unter den Chips sind die Widerstände im Siebdruckverfahren auf die Zwischenschichten aufgedruckt.
Die Realisierung der erfindungsgemäßen Schaltung in der für eine intraaurikuläre Prothese erforderlichen geringen Abmessung hat beträchtliche technische Probleme aufgeworfen.
Zu allererst mußte man die erforderlichen Funktionen in dem Filterchip U2 (Figur 4) integrieren und die Probleme der Stromversorgung desselben lösen.
Anschließend mußte man eine Hybridschaltung entwerfen, die in der Lage ist, die beiden Chips U1 und U2 mit ihren Hilfseinrichtungen aufzunehmen, wobei die sehr kleinen Abmessungen erhalten bleiben mußten.
Um dies zu erreichen, hat man in einer in der Hybridtechnologie gänzlich unüblichen Weise auf die Befestigung eines Chips U2 auf einer Zone zurückgegriffen, in der bereits Widerstände angeordnet waren. Darüber hinaus hat man einen zweiten Chip U1 auf dem ersten befestigt. Es hat sich als möglich erwiesen, eine solche Montage auszuführen im Gegensatz zu den derzeit für zulässig erachteten Regeln der Hybridisierung. Die Montage ist möglich unter der Voraussetzung, daß der isolierende Klebstoff zur Befestigung der Chips nicht unter dieselben läuft und eine geringe Schichtdicke hat, die in der Größenordnung von 50 Mikrometern liegt.
Ferner hat nur die als Mehrlagen-Niedertemperatur-Kohärtung bezeichnete Technolgie mit fünf vorperforierten Lagen, vor der Härtung metallisierten Löchern und ebenfalls vor der Härtung im Siebdruckverfahren aufgedruckten Widerständen die Möglichkeit gegeben, den Raumbedarf für die aufeinandergeschichteten Chips zu verringern und dabei die peripheren Anschlüsse in den gewünschten Abmessungen zu halten. Dies war möglich aufgrund der Tatsache, daß die präzise Einstellung der Widerstände nicht notwendig ist. Man stellt also die Verbindungen von einer Seite zur anderen ohne einen zusätzlichen seitlichen Raumbedarf her.
Die Figuren 6A bis 6C zeigen die vollständig montierte Prothese in ca. zehnfacher Vergrößerung.
Die schematische Darstellung zeigt nur die Hybridschaltung. Das Mikrofon, der verstärkte Hörer und das Lautstärkenpotentiometer sind mit ihr über freie Drähte verbunden. Ihre Implantation wird in der Weise ausgeführt, daß das beanspruchte Volumen minimal ist.
Die Hybridschaltung hat somit die Form eines länglichen Parallelepipeds, das in den Figuren 6 zu erkennen ist, dessen Länge kleiner als ca. 11 Millimeter und dessen Breite kleiner als ca. 6 Millimeter ist, wobei die Höhe in der gleichen Größenordnung liegt.
Dieses Hörgerät kann bequem in den Gehörgang eingeführt werden, selbst wenn dieser klein ist. Der Auschnitt PZ erlaubt die Anordnung des Mikrofons auf der rechten oder linken Seite je nach dem betroffenen Gehörgang.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß wegen der Modifizierung der inneren Geometrie des Gehörganges durch diese Prothese es wichtig ist, Einstellmöglichkeiten im Bereich des Bandes der nutzbaren akustischen Frequenzen durch Filter vorzusehen, die als "tief" bezeichnet werden.
Gemäß der Erfindung erfolgen diese Einstellungen auf 1 oder 2 kHz sowie auf 3 kHz.
Die Wahl der Frequenz von 1 oder 2 kHz ist programmierbar. Die beiden Filter sind kurzschließbar und besitzen darüber hinaus zwei verschiedene Filterzustände. Ihre Dämpfung in der Mitte kann bis -12 dB gehen, für eine V-förmige Dämpfungskurve mit einer Halbhöhenbreite von ungefähr +/- 30 % der Mittelfrequenz.
Die Tiefpaßfilter haben eine auf vier Werte programmierbare Steilheit: 0 dB/Oktave, 6 dB/Oktave, 12 dB/Oktave und 18 dB/Oktave. Die Grenzfrequenz ist programmierbar auf 250 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 1,5 kHz, 2,5 kHz, 3 kHz und 4 kHz mit einer Regelgenauigkeit von +/- 5 %.
Die Hochpaßfilter haben eine auf vier Werte programmierbare Steilheit: O dB/Oktave, 6 dB/Oktave, 12 dB/Oktave und 18 dB/Oktave. Die Grenzfrequenz ist programmierbar aufl kHz, 2 kHz, 3 kHz und 4 kHz mit einer Regelgenauigkeit von +/- 5 %.
Der programmierbare Begrenzer begrenzt die Amplitude der Ausgangssignale im Bereich von 15 bis 80 Millivolt RMS (+/- 5%) in Schritten von 15 Millivolt RMS. Er kann im ausgeschalteten Zustand programmiert werden.
Die Erfahrung zeigt, daß die Prothese exzellente Allgemeineigenschaften hat, insbesondere hinsichtlich des Störgeräuschpegels (der ein kritischer Parameter bei Schaltkapazitätfiltern ist). Sie wird von den Benutzern sehr gut akzeptiert und verwendet, für die sie einen großen Fortschritt darstellt.

Claims

1. Elektronische Vorrichtung für ein programmierbares Miniatur-Hörgerät, insbesondere vom intraaurikularen Typ, umfassend:

ein Mikrophon (2),

eine Filtereinrichtung (4) mit Schaltkapazitätfiltern (51 bis 58),

eine Verstärkereinrichtung (3) zum Verstärken der vom Mikrophon (2) erzeugten Eingangssignale,

einen Klangwiedergabewandler (9) zum Wandeln der Ausgangssignale der Filtereinrichtung (4),

eine Steuereinrichtung zum Steuern des Hörgerätes mit einem programmierbaren Befehlsspeicher (500) und einer Programmier-Schnittstelle (505),

einen Quarz (QZ1) zum Steuern des Schaltvorganges der Schaltkapazitätfilter (51 bis 58),

eine Spannungsversorgungseinrichtung mit einer Niederspannungsbatterie (1), mindestens einem spannungserhöhenden Niederspannungs-Gleichspannungswandler (61, 72, 76) zum Speisen des Quarz (QZ1) und mindestens einen auf eine angehobene Spannung spannungserhöhenden Gleichspannungswandler (515) zum Bereitstellen einer Schreibspannung für den Befehlsspeicher (500) und

externe Koppelkondensatoren (29, 39, 80) und externe Endkopplungskondensatoren (73 bis 75, 77, 78), die mindestens mit der Versorgungseinrichtung verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß sie in Form mindestens einer integrierten Schaltung (U1, U2, U3) ausgebildet ist, die auf einer Oberseite eines Substrates (S) aufgeklebt ist, das mit Aussparungen zur Aufnahme des Mikrophons (2) versehen ist,

daß die externen Kondensatoren auf einer Unterseite des Substrates (S) angeordnet sind und

daß der Quarz (QZ1) über den externen Kondensatoren angeordnet ist,

wodurch eine kompakte Anordnung erzielt werden kann, die in einen Gehörgang einführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste integrierte Schaltung (U1) umfassend die Verstärkereinrichtung (3), eine zweite integrierte Schaltung (U2) umfassend die Filtereinrichtung (4), die Steuereinrichtung und die Versorgungseinrichtung, und eine dritte integrierte Schaltung (U3) umfassend den Wandler (8, 9) hat, und

daß der genannte Wandler ein verstärkter Wandler (8, 9) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste integrierte Schaltung (1) auf die zweite integrierte Schaltung (U2) aufgeklebt ist, die ihrerseits auf die Oberseite des Substrates (S) augeklebt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierten Schaltungen (U1, U2, U3) in einer als SACMOS bezeichneten Technologie hergestellt sind, und

daß das Substrat (S) eine Hybridschaltung des Typs mit mehreren vorperforierten kogehärteten Schichten ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des Substrates (S) auf einem Teil ihrer Fläche Verbindungsbahnen hat und

daß die Zwischenschichten des Substrates (S) im Siebdruckverfahren aufgedruckte Widerstände aufnehmen, welche mit der Verstärkereinrichtung (3) zusammenwirken.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste integrierte Schaltung (U1) mit dem Mikrophon (2) über einen externen Koppelkondensator (29) und der Ausgang der ersten integrierten Schaltung (U1) mit der zweiten integrierten Schaltung (U2) über einen zweiten externen Koppelkondensator (30) verbunden ist, dessen Ausgang an die dritte integrierte Schaltung (U3) über einen dritten externen Koppelkondensator (30) angeschlossen ist, wobei die externen Koppelkondensatoren an der Unterseite des Substrates (S) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (4) Mittel (54, 55) zur Einstellung auf einen Bereich zweier akustischer Frequenzen in der Mitte des hörbaren Frequenzbandes, vorzugsweise auf ein oder zwei Kilohertz und auf drei Kilohertz umfaßt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prograinmier-Schnittstelle (505) auf einen einzigen Befehl anspricht, um die Schreibspannung für den Speicher und den Befehl zum Umschalten auf den Schreibmodus zu erzeugen, wodurch der Bedarf an Anschlüssen und die Abmessung des Steckers minimiert wird.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hybridschaltung (S) das Volumen eines Parallelepipeds hat, dessen Länge weniger als ungefähr 11 Milimeter und dessen Breite weniger als 6 Millimeter beträgt.