EP1011295A2 - Hermetically tight hearing aid transducer and hearing aid with this transducer - Google Patents
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Definitions
- the present invention has as its object the known disadvantages mentioned above To minimize or eliminate hearing aid converters to a large extent
- an electroacoustic transducer for hearing aids which is characterized in that an electromechanical transducer drive unit is accommodated in an all-round hermetically gas-tight, preferably metallic housing, the wall of which is designed as a flexible, preferably circular membrane, and that The converter drive unit is coupled to the housing membrane in such a way that mechanical vibrations on the output side of the converter drive unit are mechanically directly coupled to the housing membrane from the inside, thereby stimulating the membrane to produce bending vibrations which cause sound radiation outside the converter housing.
- the housing membrane provides the sound radiating to the outside
- the internal electromechanical transducer drive unit can be based on all known transducer principles, such as, in particular, piezoelectric, dielectric, electromagnetic, electrodynamic and magnetostrictive.
- the converter housing is preferably cylindrical, in particular circular cylindrical, designed, and it expediently has a housing part open on one side, the open side of the transducer membrane is hermetically sealed.
- the housing part and / or the transducer membrane can be made of a non-corrosive rustproof metal, especially stainless steel, or from a non-corrosive, rustproof and particularly body-compatible metal, in particular titanium, platinum, niobium, tantalum or their alloys.
- the housing part is preferably hermetically gas-tight with at least one pole electrical housing bushing provided, the ground potential expedient lies on the housing part.
- the housing bushing can be advantageous based on gas-tight soldered metal-ceramic connections and as an insulator Aluminum oxide ceramic and at least as an electrical feedthrough conductor have a platinum-iridium wire.
- a piezoelectric is preferably used as the electromechanical converter drive unit Ceramic disc is provided, which in particular be circular can and that on the inside of the transducer membrane as electromechanically active Element is applied and together with the transducer membrane an electromechanical represents active heteromorph composite element. It is like one Bimorph element uses the piezoelectric cross effect, only the partner of Composite here not from a second piezoelectrically active element, but from the passive transducer membrane with a geometry similar to that of the piezo element.
- the piezoelectric ceramic disc can be used on both sides with a very thin, as Electrode surface serving, electrically conductive coating and consist in particular of lead zirconate titanate.
- the disc changes due to the transverse piezo effect their geometry preferably in the radial direction.
- There an expansion or radial contraction due to the mechanical a firm bond with the passive transducer membrane is prevented, one results Deflection of the composite element, which with appropriate edge support Membrane in the middle is maximum.
- the thickness of the transducer membrane and the thickness of the piezoelectric ceramic disk are appropriately approximately the same size and are in the range of 0.05 mm to 0.15 mm. Also preferably have the transducer membrane and the piezoelectric one Ceramic disc approximately the same modulus of elasticity. A particularly simple and reliable construction is obtained if both the transducer membrane and the housing part are electrically conductive, the piezoelectric ceramic disc with the Transducer membrane electrically conductive due to an electrically conductive adhesive is connected, and the housing part one of at least two electrical transducer connections forms.
- the radius of the transducer membrane is advantageous by a factor of 1.2 to 2.0, preferably a factor of about 1.4, larger than the radius of the piezoelectric ceramic disc.
- the electromechanical converter drive unit designed as an electromagnet arrangement, which is a component fixed with respect to the converter housing and a has a vibratable component that with the inside of the transducer membrane is coupled.
- the vibratable component of the electromagnet arrangement is preferably in the essentially fixed in the center of the transducer membrane.
- a permanent magnet that forms the vibratable component be connected while an electromagnetic coil is in the converter housing is firmly attached to the permanent magnet in vibrations offset.
- the permanent magnet can expediently be designed as a magnetic pin, and the coil may be a ring coil with a central opening into which the Immersed magnetic pen.
- a transducer arrangement with special My moving mass received the changes to that applied to the solenoid electrical signal can follow quickly and faithfully.
- the oscillating system comprising these components is coordinated that the first mechanical resonance frequency of the entire transducer is spectrally at upper end of the transmission range, advantageously in the range from 4 to 12 kHz, especially around 10 kHz.
- the converter drive unit is preferably electrically controlled so that the deflection of the transducer membrane up to first resonance frequency is impressed independent of frequency.
- a converter driver can also be accommodated in the converter housing.
- the invention further relates to a hearing aid which is the output side Sound transducer an electroacoustic transducer of the type explained above having.
- a hearing aid can in particular be used as a behind-the-ear device, in-the-ear device or glasses device.
- the electroacoustic transducer can be used together with a microphone, a power supply, signal processing and amplifying Elements as well as any other for a hearing aid function necessary components in a hearing aid housing.
- the electroacoustic can also be independent of the hearing device type Converter housed in a separate housing and by at least one bipolar electrical line connected to the actual hearing aid, which in in a conventional manner, a microphone, a power supply, signal processing and reinforcing elements as well as any other for a hearing aid function contains necessary components.
- This can be advantageous for the electroacoustic Separate housing containing transducers can be integrated into an earmold.
- the earmold containing the electroacoustic transducer can be fitted with a behind-the-ear hearing aid mechanically via a flexibly deformable coupling element be connected, the individual adaptation to the anatomy of the outer ear permitted and contains the electrical lead to the converter.
- the transducer housing is advantageously arranged so that the transducer membrane at least approximately flush with the area of the earmold or the in-the-ear device housing that faces the ear canal.
- the hearing aid is preferably equipped with an electronic converter driver, which the signal processing electronics of the hearing aid to the selected Electromechanical principle of the converter-internal converter drive unit respective objectives of the output level and frequency range accordingly adjusts.
- the converter driver can in the signal processing electronics of the Hearing aid integrated or a separate electronic module.
- the driver module in the hearing aid housing or the Transducer housing housed or between the hearing aid and the electro-acoustic Be arranged converter.
- Driver module can be expedient for the electrical supply of the driver module the electrical from the hearing aid based on the principle of phantom power Connection between the hearing aid electronics and the driver module be bipolar and a direct voltage are superimposed on a signal-containing alternating voltage, that supplies the driver module.
- the driver module can be detachable mechanical or electrical connectors with the hearing aid or the electroacoustic transducer.
- the hearing aid can be designed fully digital and a pulse width modulated Have output stage, the converter driver for connecting the pulse width modulated Output stage has an integrating function.
- Fig. 1 is the basic structure of the electroacoustic designated overall with 15 Hearing aid converter shown schematically.
- the housing or the earmold of an in-the-ear or behind-the-ear device represented by a wall 12, in which the hearing aid transducer 15 is inserted in such a way that its sound-emitting membrane 17 at least approximately as flush as possible with the housing or earmold area locks that faces the ear canal.
- the hearing aid converter 15 has a converter housing 14 that is closed on all sides, preferably a circular cylinder, whose upper side in the drawing is formed by the transducer membrane 17.
- membrane 17 hermetically seals the open side of a housing part 13 which is open on one side is gastight, except for the membrane 17 are all walls of the converter housing 14 mechanically rigid.
- the membrane 17 is in the area of the membrane center by a mechanically rigid Connecting element 18 connected to a converter drive unit 19.
- This converter drive unit 19 represents the actual electromechanical transducer, which via the Connecting element 18 excites the membrane 17 to dynamic bending vibrations lead to sound radiation on the outside of the converter housing 14.
- the Interpretation of the mechanical parameters, especially the dynamic mass fractions and the rigidity of the membrane 17, the connecting element 18 and the converter drive unit 19 expediently so that the first mechanical Resonance frequency is spectrally at the upper end of the desired transmission range (Tuning converter 15).
- With appropriate electronic control Voltage or current injection depending on the converter principle of the converter drive unit 19) is the deflection of the membrane 17 below the first resonance frequency independent of frequency.
- the electrical signal for the converter drive unit 19 is supplied via a hermetically gas-tight electrical introduced into the converter housing 14 Feedthrough 16 with electrical converter connections 16a, which are exemplary in FIG. 1 are shown bipolar.
- the electrical converter connections 16a can go directly to the Converter drive unit 19 lead or, as shown in Fig. 1, to one of the converter drive unit 19 upstream electrical or electronic converter drivers 66, which is housed in the converter housing 14 as an example in FIG. 1.
- the Converter driver 66 prepares unit 19 depending on the electromechanical conversion principle and the parameters of the driving electrical signal at terminals 16a thereof Electrical control signal on
- the converter driver 66 generally serves as an adaptation component between an electronic unit 65 of the one explained in more detail below Hearing aid 10 or 11 (Fig. 5, 6, 7 and 8) and the transducer 15.
- This electronic Adaptation component advantageously allows the use of existing ones electronic circuits of existing hearing aids, so that a completely new development of these circuits can be avoided.
- the converter driver 66 can, depending on what is used Conversion principle of the converter drive unit 19 contain components that have a further reinforcing character, the supply voltage range over Increase the corresponding DC / DC converter, an electrical impedance matching make and the like.
- the supply of the driver 66 with electrical operating energy is advantageously carried out on the principle of electrical phantom power, the a direct voltage component is superimposed on the signal-carrying line. So there is only one bipolar connection between the electronic unit 65 of the hearing aid and the Transducer element 15 necessary.
- the driver 66 can also be omitted and the corresponding electronic adjustments can be made in the hearing aid itself be carried out, so that in particular for an in-the-ear application according to FIG. 1 the volume requirement of the converter 15 can be minimized.
- FIG. 2 A preferred embodiment of the converter 15 is shown schematically in FIG. 2 This is advantageously circular and metallic housing part 13 in cross section one-sided through the likewise metallic transducer membrane 17, for example through a Welded connection, hermetically sealed gas-tight.
- a thin, piezoceramic disc On the inside of the membrane 17 sits a thin, piezoceramic disc, which is connected to the membrane 17 by means of a electrically conductive adhesive connection is in a mechanically strong connection.
- This Piezo disk represents the electromechanical transducer element and thus the transducer / drive unit 19.
- the connecting element 18 from FIG. 1 is the flat one in this case Adhesive connection between the piezo disc and the membrane.
- the piezo disc is on the one hand on the internal electrode surface contacted (represented by a schematic Wire connection 16c).
- the piezo disk is contacted on the outer electrode surface over the metallic converter housing 14, since this via the conductive adhesive to the external electrode surface of the Piezo disk is electrically connected.
- the electrical connection between one of the two Connections 16a with the metallic housing 14 are made by a conductive Contacting element 16b.
- FIG. 3 shows a further suitable embodiment of the hearing aid converter 15 shown, in which the electromechanical transducer drive unit 19 on the electromagnetic principle.
- the converter 15 in turn has a converter housing 14 with a preferably cylindrical and mechanically rigid housing part 13, on its one end face, the preferably circular, bendable membrane 17 is hermetically sealed.
- the transducer membrane 17 With the transducer membrane 17 is on the inside and in the middle a rod-shaped permanent magnet 21 mechanically firmly connected to the low Air gap in a central central opening 22a of an electromagnetic toroid 22 protrudes and which forms the converter drive unit 19 together with the coil 22.
- the sink 22 (shown in FIG. 3 as an air coil) is mechanically fixed to the converter housing 14 connected and to the poles 16a of the hermetically sealed bushing 16 electrically connected.
- the magnet 21 When an AC voltage is applied to the coil 22, the magnet 21 experiences one dynamic deflection perpendicular to the membrane plane and displaces the membrane 17 thus to mechanical bending vibrations around the rest position. This in turn leads to the desired sound radiation to the outside.
- phase response up to the first resonance frequency 23 remains flat; that is, there are no phase shifts, which also contributes significantly to the unadulterated reproduction of the amplified audio signal and thus to the overall transmission quality of the hearing aid.
- the transducer 15 is preferably arranged in a housing 12 of the hearing aid in such a way that it is located on the housing area facing the ear canal. 5 are exemplary the installation and use of the converter described in one shown schematically in total with 11 in-the-ear hearing aid. That with the hearing aid housing 12 provided in-the-ear hearing aid 11 sits in a known manner in the Concha of the outer ear 5. Sound passes through a Sound entry opening 55 into the hearing aid 11 and is inserted into a by means of a microphone 60 electrical signal converted. This signal is in an electronic unit 65 edited and reinforced. The hearing aid 11 is powered by a battery 70 with electrical Operating energy supplied.
- the processed and amplified signal is the converter 15th supplied with the transducer membrane 17 directly in the ear canal 30 facing end of the housing 12 of the in-the-ear hearing aid 11 is arranged.
- the generated by the transducer membrane 17, amplified sound signal is directly in the Ear canal 30 emitted. It vibrates the eardrum 35, which leads to a Lead auditory impression.
- the hearing aid 11 sits acoustically as close as possible in the auditory canal 30, the front transducer 15 emitted sound signal into an approximate acoustic Pressure chamber fed by the residual volume of the ear canal and the Eardrum is formed.
- the sound pressure level generated in the auditory canal 30 is also frequency-independent frequency-independent and with low ripple as required.
- the hearing aid housing 12 of the Hearing aid 11 seals tightly and the transducer 15 itself through the transducer membrane 17th is hermetically sealed, no dirt or ear wax can escape from the Ear canal 30 penetrate into hearing aid 11 or transducer 15.
- Against humidity is basically the converter 15 due to the hermetically gastight embodiment protected.
- the transducer membrane 17 can be wiped with damp media can be easily cleaned.
- FIGS. 6 and 7 show the possible installation of the transducer 15 in a behind-the-ear hearing device (BTE) 10 shown schematically.
- BTE behind-the-ear hearing device
- the principally necessary components 55, 60, 65 and 70 correspond to those of the embodiment of FIG. 5.
- Die Transducer membrane 17 of transducer 15, which in turn is at the end of hearing aid housing 12 is arranged, in this case the acoustic signal radiates into an open channel Carrying hook 20.
- a sheathing line hose 50 is mechanical on these carrying hooks 20 connected, which leads the amplified sound signal to the ear canal. This is in Fig. 6 shown schematically.
- the formwork line hose 50 opens into a mostly individual shaped earmold 25 (earmold) that is as acoustically tight as possible in the inlet opening of the ear canal sits.
- the sound signal is transmitted through a hole in the otoplastic 25 the ear canal behind and the eardrum.
- FIG. 8 shows a further embodiment of a behind-the-ear hearing device 10 under Use of the present converter type is shown schematically.
- the converter 15 itself is housed in the earmold 25, which in its design known earmolds of a behind-the-ear hearing aid or the shape of a housing In-the-ear device corresponds to the individual anatomical conditions of the Outer ear 5 is adjusted.
- the transducer 15 is inserted into the earmold 25 that the sound-emitting transducer membrane 17 again at the outer end of the fitting 25 lies, which faces the ear canal 30 and thus the eardrum 35.
- the line 40 in one is advantageous mechanical lead piece 45 out, which is conveniently made of plastic and is geometrically permanently deformable to allow individual adaptation to the outer ear anatomy to enable.
- Another practical, advantageous embodiment of this type of supply line can consist in that the lead piece 45 is not connected to the hearing device 10 and / or the converter 15 is mechanically and electrically firmly connected, but detachable plug connections 46 having. In the event of a possibly necessary replacement, you can then simply Only the transducer 15, or the transducer 15 and the earmold 25, or only that Supply piece 45 or all components are replaced.
- the detachable plug connections 46 can in a particularly advantageous manner in the EP-A-0 811 397 known manner.
- FIG. 8 The embodiment described with reference to FIG. 8 has compared to that in FIGS. 6 and 7 Form shown the advantage that the transducer 15, the processed sound signal as in 5 radiates directly into the auditory canal 30 and thus the known acoustic defects of a supply hose 50 (see FIG. 6) avoided become. Nevertheless, the advantage of a behind-the-ear design with a larger one remains Volume for the electronic signal processing unit 65 and the corresponding Battery 70 received.
- FIGS. 9 to 11 show examples of possible implementation variants of the electronic signal processing of a hearing aid using the described Converter 15 shown.
- the hearing aid includes the microphone 60 which electronic unit 65, which processes and amplifies the microphone signal, the battery 70 to energize the entire hearing aid, an external, wireless or wired unit 67, with the system-related and patient-specific (Adjustment) parameters in the hearing aid changed analog or digital and long-term stable can be stored, as well as the described hearing aid converter 15.
- Different is the arrangement of the electronic in Figures 9, 10 and 11 Converter driver 66. As described, this unit 66 is an adaptive electronic Interface between the actual hearing aid electronics 65 and the electromechanical Converter drive unit 19 is provided in converter 15.
- the converter driver 66 is part of the signal processing electronics 65 of the hearing aid. For example, it is in an electronic circuit Integrated chip level.
- the driver unit 66 is neither within the signal processing electronics 65 of the hearing aid still in the converter 15, but it is connected between these two units.
- This implementation variant can mean that the driver electronics 66 is implemented and integrated as a separate chip and together with the signal processing hearing aid electronics 65 according to the applied microelectronic construction technology within the hearing aid is housed.
- Another implementation variant according to FIG. 10 can consist in that the converter driver circuit 66 is outside the behind-the-ear or in-the-ear hearing aid 10 or 11 and the converter 15 is positioned and for service reasons the two modules hearing aid and transducer via suitable mechanical / electrical Connector is connected. This variant comes for example for the hearing aid arrangement corresponding to FIG. 8.
- the electronic converter driver 66 contains all the necessary electronic ones and mechanical components that are required to meet the current application a behind-the-ear or in-the-ear hearing aid depending on the requirement selected electromechanical drive principle of the converter 15 to satisfy.
- These can be other audio amplifiers, DC / DC converters of all kinds electronic realizations (among other things, known switch-capacitor converter, inductor-based switching regulators etc.), impedance converters, level limiting Elements and other components that, for example, electromagnetic compatibility serve.
- an integrating component can be in the driver unit 66 to be included, for example, a piezoelectric transducer 15 according to FIG digital, pulse width modulated signal processing output stage without a D / A converter to be able to connect fully digital hearing aids.
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Abstract
Description
Hörgeräte zur rehabilitierenden Versorgung eines Innenohrschadens nehmen den Schall
mit einem Mikrofon aufund wandeln den Schall mit diesem Mikrofon in ein elektrisches
Signal um. Dieses Signal wird von einer nachfolgenden elektronischen Einheit analog oder
digital bearbeitet und verstärkt. Das verstärkte elektrische Signal wird grundsätzlich einem
elektroakustischen Wandler zugefĂ¼hrt, der als Lautsprecher fungiert und auch als Hörer"
bezeichnet wird. Dieser elektroakustische Hörer strahlt das verstärkte akustische Signal in
den Gehörgang des betreffenden Ohres ab. Der Gehörgang wird in vielen Fällen durch ein
individuell angefertigtes OhrpaĂŸstĂ¼ck (sog.
Hörgeräte beider oben genannten Bauformen weisen prinzipiell folgende Nachteile auf:
- Die Lautsprecher (Hörer) der Ă¼berwiegenden Mehrheit aller Hörgeräte beruhen aus GrĂ¼nden des elektrischen Wirkungsgrades und der daraus resultierenden Optimierung der Batterielebensdauer auf dem elektromagnetischen Wandlungsprinzip. Daraus folgt ein unvermeidliches Auftreten nichtlinearer Verzerrungen insbesondere bei hohen Wandlerströmen und zugehörigen Ausgangspegeln, die zu Lasten der Ă¼bertragenen Klangqualität gehen.
- Weiterhin liegt die erste mechanische Resonanzfrequenz dieser Wandler meist in der Mitte des spektralen Ăœbertragungsbereiches; daraus und aus weiteren physikalischen und konstruktionsbedingten GrĂ¼nden resultiert ein nicht ebener Frequenzgang und damit eine Welligkeit des Ausgangsschalldruckpegels. Durch diese Resonanzen innerhalb des Ăœbertragungsbereiches sind prinzipiell auch Phasendrehungen bedingt; beide Aspekte tragen zur Minderung der ĂœbertragungsgĂ¼te bei.
- Die Wandler (Hörer) sind aufgrund des zu Ă¼bertragenden akustischen Schallsignals
mechanisch ausgangsseitig
- Insbesondere bei den In-dem-Ohr-Geräten fĂ¼hrt aufgrund der örtlichen Anordnung des Hörers im äuĂŸeren oder (bei maximal miniaturisierten Geräten) inneren Gehörgang die Verschmutzung des akustischen Zugangskanals durch Ohrenschmalz, der das Produkt eines natĂ¼rlichen Reinigungsprozesses des Gehörgangs ist, zu Beinträchtigungen bzw. Ausfällen des Hörers und damit des Hörgerätes.
- The loudspeakers (earphones) of the vast majority of all hearing aids are based on the electromagnetic conversion principle for reasons of electrical efficiency and the resulting optimization of battery life. This results in the inevitable occurrence of nonlinear distortion, particularly at high converter currents and associated output levels, which are detrimental to the transmitted sound quality.
- Furthermore, the first mechanical resonance frequency of these transducers is usually in the middle of the spectral transmission range; this and other physical and design-related reasons result in a non-flat frequency response and thus a ripple in the output sound pressure level. In principle, phase resonances are also caused by these resonances within the transmission range; both aspects help to reduce the quality of transmission.
- The transducers (listeners) are mechanically output-side due to the acoustic sound signal to be transmitted
- Particularly in the case of in-the-ear devices, due to the location of the listener in the outer or (in the case of maximally miniaturized devices) inner ear canal, the contamination of the acoustic access channel by ear wax, which is the product of a natural cleaning process of the ear canal, leads to impairments or Failure of the handset and thus the hearing aid.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die oben genannten Nachteile bekannter Hörgerätewandler weitgehend zu minimieren bzw. zu eliminierenThe present invention has as its object the known disadvantages mentioned above To minimize or eliminate hearing aid converters to a large extent
Dies wird erfindungsgemĂ¤ĂŸ gelöst durch einen elektroakustischen Wandler fĂ¼r Hörgeräte,
der dadurch gekennzeichnet ist, daĂŸ in einem allseitig hermetisch gasdichten,
vorzugsweise metallischen Gehäuse, dessen eine Wandung als biegefähige, vorzugsweise
kreisförmige Membran ausgefĂ¼hrt ist, eine elektromechanische Wandler-Antriebseinheit
untergebracht ist, und daĂŸ die Wandler-Antriebseinheit mit der Gehäusemembran derart
gekoppelt ist, daĂŸ ausgangsseitige mechanische Schwingungen der Wandler-Antriebseinheit
von innen an die Gehäusemembran mechanisch direkt angekoppelt sind und
dadurch die Membran zu Biegeschwingungen angeregt wird, die eine Schallabstrahlung
auĂŸerhalb des Wandlergehäuses bewirken. Die Gehäusemembran stellt die nach auĂŸen
Schall abstrahlende
Das Wandlergehäuse ist vorzugsweise zylinderförmig, insbesondere kreiszylindrisch, gestaltet, und es weist zweckmĂ¤ĂŸig ein einseitig offenes Gehäuseteil auf, dessen offene Seite von der Wandlermembran hermetisch gasdicht verschlossen ist.The converter housing is preferably cylindrical, in particular circular cylindrical, designed, and it expediently has a housing part open on one side, the open side of the transducer membrane is hermetically sealed.
Das Gehäuseteil und/oder die Wandlermembran können aus einem nichtkorrosiven rostfreien Metall, insbesondere Edelstahl, oder aus einem nichtkorrosiven, rostfreien und besonders körperverträglichen Metall, insbesondere Titan, Platin, Niob, Tantal oder deren Legierungen, gefertigt sein.The housing part and / or the transducer membrane can be made of a non-corrosive rustproof metal, especially stainless steel, or from a non-corrosive, rustproof and particularly body-compatible metal, in particular titanium, platinum, niobium, tantalum or their alloys.
Vorzugsweise ist das Gehäuseteil mit einer mindestens einpoligen, hermetisch gasdichten elektrischen GehäusedurchfĂ¼hrung versehen, wobei zweckmĂ¤ĂŸig das Massepotential auf dem Gehäuseteil liegt. Die GehäusedurchfĂ¼hrung kann vorteilhaft auf gasdicht verlöteten Metall-Keramik-Verbindungen basieren und als Isolator eine Aluminium-Oxid-Keramik sowie als elektrischen DurchfĂ¼hrungsleiter mindestens einen Platin-Iridium-Draht aufweisen.The housing part is preferably hermetically gas-tight with at least one pole electrical housing bushing provided, the ground potential expedient lies on the housing part. The housing bushing can be advantageous based on gas-tight soldered metal-ceramic connections and as an insulator Aluminum oxide ceramic and at least as an electrical feedthrough conductor have a platinum-iridium wire.
Als elektromechanische Wandler-Antriebseinheit ist vorzugsweise eine piezoelektrische Keramikscheibe vorgesehen, die insbesondere kreisförmig ausgebildet sein kann und die auf die Innenseite der Wandlermembran als elektromechanisch aktives Element aufgebracht ist und zusammen mit der Wandlermembran ein elektromechanisch aktives Heteromorph-Verbundelement darstellt. Dabei wird wie bei einem Bimorphelement der piezoelektrische Quereffekt genutzt, nur besteht der Partner des Verbundes hier nicht aus einem zweiten piezoelektrisch aktiven Element, sondern aus der passiven Wandlermembran ähnlicher Geometrie wie das Piezoelement. Die piezoelektrische Keramikscheibe kann beidseitig mit einer sehr dĂ¼nnen, als Elektrodenfläche dienenden, elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sein und insbesondere aus Blei-Zirkonat-Titanat bestehen. Wird ein elektrisches Feld an die piezoelektrische Keramikscheibe gelegt, verändert die Scheibe aufgrund des transversalen Piezoeffektes ihre Geometrie vorzugsweise in radialer Richtung. Da eine Ausdehnung beziehungsweise radiale VerkĂ¼rzung jedoch durch den mechanisch festen Verbund mit der passiven Wandlermembran verhindert wird, ergibt sich eine Durchbiegung des Verbundelementes, die bei entsprechender Randlagerung der Membran in der Mitte maximal ist.A piezoelectric is preferably used as the electromechanical converter drive unit Ceramic disc is provided, which in particular be circular can and that on the inside of the transducer membrane as electromechanically active Element is applied and together with the transducer membrane an electromechanical represents active heteromorph composite element. It is like one Bimorph element uses the piezoelectric cross effect, only the partner of Composite here not from a second piezoelectrically active element, but from the passive transducer membrane with a geometry similar to that of the piezo element. The piezoelectric ceramic disc can be used on both sides with a very thin, as Electrode surface serving, electrically conductive coating and consist in particular of lead zirconate titanate. If an electric field is applied to the placed piezoelectric ceramic disc, the disc changes due to the transverse piezo effect their geometry preferably in the radial direction. There an expansion or radial contraction due to the mechanical a firm bond with the passive transducer membrane is prevented, one results Deflection of the composite element, which with appropriate edge support Membrane in the middle is maximum.
Die Dicke der Wandlermembran und die Dicke der piezoelektrischen Keramikscheibe sind zweckmĂ¤ĂŸig annähernd gleich groĂŸ und liegen im Bereich von 0,05 mm bis 0,15 mm. Des weiteren haben vorzugsweise die Wandlermembran und die piezoelektrische Keramikscheibe annähernd den gleichen E-Modul. Ein besonders einfacher und zuverlässiger Aufbau wird dabei erhalten, wenn sowohl die Wandlermembran als auch das Gehäuseteil elektrisch leitend sind, die piezoelektrische Keramikscheibe mit der Wandlermembran durch eine elektrisch leitfähige Verklebung elektrisch leitend verbunden ist, und das Gehäuseteil einen von mindestens zwei elektrischen WandleranschlĂ¼ssen bildet. Der Radius der Wandlermembran ist vorteilhaft um den Faktor 1,2 bis 2,0, vorzugsweise einen Faktor von etwa 1,4, grĂ¶ĂŸer ist als der Radius der piezoelektrischen Keramikscheibe. The thickness of the transducer membrane and the thickness of the piezoelectric ceramic disk are appropriately approximately the same size and are in the range of 0.05 mm to 0.15 mm. Also preferably have the transducer membrane and the piezoelectric one Ceramic disc approximately the same modulus of elasticity. A particularly simple and reliable construction is obtained if both the transducer membrane and the housing part are electrically conductive, the piezoelectric ceramic disc with the Transducer membrane electrically conductive due to an electrically conductive adhesive is connected, and the housing part one of at least two electrical transducer connections forms. The radius of the transducer membrane is advantageous by a factor of 1.2 to 2.0, preferably a factor of about 1.4, larger than the radius of the piezoelectric ceramic disc.
Entsprechend einer abgewandelten AusfĂ¼hrungsform der Erfindung ist die elektromechanische Wandler-Antriebseinheit als Elektromagnetanordnung ausgebildet, die ein mit Bezug auf des Wandlergehäuse fixiertes Bauteil sowie ein schwingfähiges Bauteil aufweist, das mit der Innenseite der Wandlermembran gekoppelt ist. Durch Nutzung des elektromagnetischen Wandlerprinzips kann ein auch fĂ¼r niedrige Frequenzen des Hörbereichs besonders gĂ¼nstiger Frequenzgang des Wandlers erreicht werden, so daĂŸ ein adäquater Höreindruck bei ausreichendem Lautstärkepegel bereits mit geringen elektrischen Spannungen ermöglicht wird.According to a modified embodiment of the invention, the electromechanical converter drive unit designed as an electromagnet arrangement, which is a component fixed with respect to the converter housing and a has a vibratable component that with the inside of the transducer membrane is coupled. By using the electromagnetic converter principle, a Particularly favorable frequency response for the low frequencies of the listening area Transducer can be achieved so that an adequate listening impression with sufficient Volume level is made possible even with low electrical voltages.
Das schwingfähige Bauteil der Elektromagnetanordnung ist vorzugsweise im wesentlichen im Zentrum der Wandlermembran befestigt. Insbesondere kann mit der Innenseite der Wandlermembran ein das schwingfähige Bauteil bildender Permanentmagnet verbunden sein, während eine elektromagnetische Spule in dem Wandlergehäuse fest angebracht ist, um den Permanentmagneten in Schwingungen zu versetzen. Der Permanentmagnet kann zweckmĂ¤ĂŸig als Magnetstift ausgebildet sein, und die Spule kann eine Ringspule mit einer Mittelöffnung sein, in welche der Magnetstift eintaucht. Auf diese Weise wird eine Wandleranordnung mit besonders Meiner bewegter Masse erhalten, die Ă„nderungen des an die Magnetspule angelegten elektrischen Signals rasch und getreu folgen kann. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Magnetspule an der schwingfähigen Membran zu befestigen und den Magneten mit Bezug aufdas Wandlergehäuse zu fixieren.The vibratable component of the electromagnet arrangement is preferably in the essentially fixed in the center of the transducer membrane. In particular, with the Inside the transducer membrane is a permanent magnet that forms the vibratable component be connected while an electromagnetic coil is in the converter housing is firmly attached to the permanent magnet in vibrations offset. The permanent magnet can expediently be designed as a magnetic pin, and the coil may be a ring coil with a central opening into which the Immersed magnetic pen. In this way, a transducer arrangement with special My moving mass received the changes to that applied to the solenoid electrical signal can follow quickly and faithfully. Basically, it is also possible to attach the solenoid to the vibratable membrane and the To fix magnets with reference to the converter housing.
Unabhängig von dem im Einzelfall vorgesehenen Wandlerprinzip ist vorzugsweise durch Wahl der mechanischen Eigenschaften der Wandlermembran und der Wandler-Antriebseinheit das diese Bauteile umfassende schwingfähige System so abgestimmt, daĂŸ die erste mechanische Resonanzfrequenz des gesamten Wandlers spektral am oberen Ende des Ăœbertragungsbereiches, und zwar vorteilhaft im Bereich von 4 bis 12 kHz, insbesondere bei etwa 10 kHz, liegt. Vorzugsweise ist die Wandler-Antriebseinheit elektrisch so angesteuert, daĂŸ die Auslenkung der Wandlermembran bis zur ersten Resonanzfrequenz frequenzunabhängig eingeprägt ist.Regardless of the transducer principle provided in the individual case is preferred by choosing the mechanical properties of the converter membrane and the converter drive unit that the oscillating system comprising these components is coordinated that the first mechanical resonance frequency of the entire transducer is spectrally at upper end of the transmission range, advantageously in the range from 4 to 12 kHz, especially around 10 kHz. The converter drive unit is preferably electrically controlled so that the deflection of the transducer membrane up to first resonance frequency is impressed independent of frequency.
In dem Wandlergehäuse kann zusätzlich ein Wandlertreiber untergebracht sein. A converter driver can also be accommodated in the converter housing.
Die Erfindung hat ferner ein Hörgerät zum Gegenstand, das als ausgangsseitigen Schallwandler einen elektroakustischen Wandler der vorstehend erläuterten Art aufweist. Ein solches Hörgerät kann insbesondere als Hinter-dem-Ohr-Gerät, In-dem-Ohr-Gerät oder Brillengerät ausgebildet sein.The invention further relates to a hearing aid which is the output side Sound transducer an electroacoustic transducer of the type explained above having. Such a hearing aid can in particular be used as a behind-the-ear device, in-the-ear device or glasses device.
Unabhängig vom Hörgerätetyp kann der elektroakustische Wandler zusammen mit einem Mikrofon, einer Stromversorgungsquelle, signalverarbeitenden und -verstärkenden Elementen sowie allen etwaigen weiteren fĂ¼r eine Hörgerätefunktion notwendigen Bauteilen in einem Hörgerätegehäuse untergebracht sein.Regardless of the hearing aid type, the electroacoustic transducer can be used together with a microphone, a power supply, signal processing and amplifying Elements as well as any other for a hearing aid function necessary components in a hearing aid housing.
Gleichfalls unabhängig vom Hörgerätetyp kann aber auch der elektroakustische Wandler in einem separaten Gehäuse untergebracht und durch eine mindestens zweipolige elektrische Leitung mit dem eigentlichen Hörgerät verbunden sein, das in an sich Ă¼blicher Weise ein Mikrofon, eine Stromversorgungsquelle, signalverarbeitende und -verstärkende Elemente sowie alle etwaigen weiteren fĂ¼r eine Hörgerätefunktion notwendigen Bauteile enthält. Dabei kann vorteilhaft das den elektroakustischen Wandler enthaltende separate Gehäuse in ein OhrpaĂŸstĂ¼ck integriert sein. Das den elektroakustischen Wandler enthaltende OhrpaĂŸstĂ¼ck kann mit einem Hinter-dem-Ohr-Hörgerät Ă¼ber ein flexibel verformbares Koppelelement mechanisch verbunden sein, das eine individuelle Anpassung an die Anatomie des AuĂŸenohres gestattet und die elektrische Zuleitung zum Wandler enthält.The electroacoustic can also be independent of the hearing device type Converter housed in a separate housing and by at least one bipolar electrical line connected to the actual hearing aid, which in in a conventional manner, a microphone, a power supply, signal processing and reinforcing elements as well as any other for a hearing aid function contains necessary components. This can be advantageous for the electroacoustic Separate housing containing transducers can be integrated into an earmold. The earmold containing the electroacoustic transducer can be fitted with a behind-the-ear hearing aid mechanically via a flexibly deformable coupling element be connected, the individual adaptation to the anatomy of the outer ear permitted and contains the electrical lead to the converter.
Bei Einbau des elektroakustischen Wandlers in ein OhrpaĂŸstĂ¼ck oder direkt in ein In-dem-Ohr-Gerät ist das Wandlergehäuse vorteilhaft so angeordnet, daĂŸ die Wandlermembran mindestens näherungsweise bĂ¼ndig mit dem Bereich des OhrpaĂŸstĂ¼ckes oder des In-dem-Ohr-Gerät-Gehäuses abschlieĂŸt, der dem Gehörgang zugewandt ist.When installing the electroacoustic transducer in an earmold or directly in an in-the-ear device the transducer housing is advantageously arranged so that the transducer membrane at least approximately flush with the area of the earmold or the in-the-ear device housing that faces the ear canal.
Vorzugsweise ist das Hörgerät mit einem elektronischen Wandlertreiber ausgestattet, welcher die signalverarbeitende Elektronik des Hörgerätes an das gewählte elektromechanische Prinzip der wandlerinternen Wandler-Antriebseinheit den jeweiligen Zielsetzungen des Ausgangspegels und Frequenzbereichs entsprechend anpaĂŸt. Der Wandlertreiber kann in der signalverarbeitenden Elektronik des Hörgerätes mitintegriert oder ein eigenes elektronisches Modul sein. Im letztgenannten Fall kann das Treibermodul in dem Hörgerätegehäuse oder dem Wandlergehäuse mituntergebracht oder zwischen dem Hörgerät und dem elektroakustischen Wandler angeordnet sein. Bei auĂŸerhalb des Hörgerätegehäuses angeordnetem Treibermodul kann zweckmĂ¤ĂŸig zur elektrischen Versorgung des Treibermoduls vom Hörgerät aus nach dem Prinzip der Phantomspeisung die elektrische Verbindung zwischen der Hörgeräteelektronik und dem Treibermodul zweipolig sein und einer signalbeinhaltenden Wechselspannung eine Gleichspannung Ă¼berlagert sein, die das Treibermodul versorgt. Das Treibermodul kann Ă¼ber lösbare mechanische bzw. elektrische Steckverbindungen mit dem Hörgerät beziehungsweise dem elektroakustischen Wandler verbunden sein.The hearing aid is preferably equipped with an electronic converter driver, which the signal processing electronics of the hearing aid to the selected Electromechanical principle of the converter-internal converter drive unit respective objectives of the output level and frequency range accordingly adjusts. The converter driver can in the signal processing electronics of the Hearing aid integrated or a separate electronic module. In the latter Case, the driver module in the hearing aid housing or the Transducer housing housed or between the hearing aid and the electro-acoustic Be arranged converter. When arranged outside the hearing aid housing Driver module can be expedient for the electrical supply of the driver module the electrical from the hearing aid based on the principle of phantom power Connection between the hearing aid electronics and the driver module be bipolar and a direct voltage are superimposed on a signal-containing alternating voltage, that supplies the driver module. The driver module can be detachable mechanical or electrical connectors with the hearing aid or the electroacoustic transducer.
Das Hörgerät kann volldigital ausgelegt sein und eine pulsweitenmodulierte Ausgangsstufe aufweisen, wobei der Wandlertreiber fĂ¼r den AnschluĂŸ der pulsweitenmodulierten Ausgangsstufe eine integrierende Funktion hat.The hearing aid can be designed fully digital and a pulse width modulated Have output stage, the converter driver for connecting the pulse width modulated Output stage has an integrating function.
Nachfolgend sind vorteilhafte AusfĂ¼hrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen schematischen Längsschnitt, der den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemĂ¤ĂŸen Hörgerätewandlers erkennen lĂ¤ĂŸt;
- Fig. 2
- einen schematischen Längsschnitt eines Hörgerätewandlers mit piezoelektrischer Antriebseinheit;
- Fig. 3
- einen schematischen Längsschnitt eines Hörgerätewandlers mit elektromagnetischer Antriebseinheit,
- Fig. 4
- ein Beispiel fĂ¼r die Mittelpunktsauslenkung der Wandlermembran eines erfindungsgemĂ¤ĂŸen Hörgerätewandlers Ă¼ber der Frequenz;
- Fig. 5
- schematisch ein mit einem erfindungsgemĂ¤ĂŸen Hörgerätewandler ausgestattetes In-dem-Ohr-Hörgerät;
- Fign. 6 und 7
- schematisch ein mit einem erfindungsgemĂ¤ĂŸen Hörgerätewandler ausgestattetes Hinter-dem-Ohr-Hörgerät;
- Fig. 8
- schematisch eine abgewandelte AusfĂ¼hrungsform eines mit einem erfindungsgemĂ¤ĂŸen Hörgerätewandler ausgestatteten Hinter-dem-Ohr-Hörgerätes; sowie
- Fign. 9
bis 11 - drei AusfĂ¼hrungsbeispiele fĂ¼r die elektronische Signalaufbereitung von erfindungsgemĂ¤ĂŸen Hörgeräten.
- Fig. 1
- a schematic longitudinal section that shows the basic structure of a hearing aid converter according to the invention;
- Fig. 2
- a schematic longitudinal section of a hearing aid transducer with a piezoelectric drive unit;
- Fig. 3
- 2 shows a schematic longitudinal section of a hearing aid converter with an electromagnetic drive unit,
- Fig. 4
- an example of the center point deflection of the transducer membrane of a hearing aid transducer according to the frequency;
- Fig. 5
- schematically shows an in-the-ear hearing device equipped with a hearing aid converter according to the invention;
- Fig. 6 and 7
- schematically shows a behind-the-ear hearing aid equipped with a hearing aid transducer according to the invention;
- Fig. 8
- schematically shows a modified embodiment of a behind-the-ear hearing aid equipped with a hearing aid transducer according to the invention; such as
- Fig. 9 to 11
- three exemplary embodiments for the electronic signal processing of hearing aids according to the invention.
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau des insgesamt mit 15 bezeichneten elektroakustischen
Hörgerätewandlers schematisch dargestellt. Hierbei ist das Gehäuse oder das OhrpaĂŸstĂ¼ck
eines In-dem-Ohr- bzw. Hinter-dem-Ohr-Gerätes durch eine Wandung 12 dargestellt, in
die der Hörgerätewandler 15 so eingebracht ist, daĂŸ seine schallabstrahlende Membran 17
mindestens näherungsweise möglichst bĂ¼ndig mit dem Gehäuse- bzw. OhrpaĂŸstĂ¼ckbereich
abschlieĂŸt, der dem Gehörgang zugewandt ist. Der Hörgerätewandler 15
weist ein allseitig geschlossenes, vorzugsweise kreiszylindrisches Wandlergehäuse 14 auf,
dessen in der Zeichnung oben liegende Seite von der Wandlermembran 17 gebildet wird.
Die vorzugsweise aus nicht korrodierenden Metallen (z.B. Edelstahl, Titan, Platin, Niob,
Tantal oder deren Legierungen) hergestellte Membran 17 verschlieĂŸt hermetisch
gasdicht die offene Seite eines einseitig offenen Gehäuseteils 13. Bis auf die Membran 17
sind alle Wandungen des Wandlergehäuses 14 mechanisch steif gestaltet.In Fig. 1 is the basic structure of the electroacoustic designated overall with 15
Hearing aid converter shown schematically. Here is the housing or the earmold
of an in-the-ear or behind-the-ear device represented by a
Die Membran 17 ist im Bereich des Membranmittelpunktes durch ein mechanisch steifes
Verbindungselement 18 mit einer Wandler-Antriebseinheit 19 verbunden. Diese Wandler-Antriebseinheit
19 stellt den eigentlichen elektromechanischen Wandler dar, der Ă¼ber das
Verbindungselement 18 die Membran 17 zu dynamischen Biegeschwingungen anregt, die
zu einer Schallabstrahlung auf der AuĂŸenseite des Wandlergehäuses 14 fĂ¼hren. Die
Auslegung der mechanischen Parameter, insbesondere der dynamischen Massenanteile
und der Steifigkeiten der Membran 17, des Verbindungselementes 18 und der Wandler-Antriebseinheit
19 erfolgt zweckmĂ¤ĂŸigerweise so, daĂŸ die erste mechanische
Resonanzfrequenz spektral am oberen Ende des gewĂ¼nschten Ăœbertragungsbereiches liegt
(Hochabstimmung des Wandlers 15). Bei entsprechender elektronischer Ansteuerung
(Spannungs- oder Stromeinprägung je nach Wandlerprinzip der Wandler-Antriebseinheit
19) ist so die Auslenkung der Membran 17 unterhalb der ersten Resonanzfrequenz
frequenzunabhängig.The
Die ZufĂ¼hrung des elektrischen Signals fĂ¼r die Wandler-Antriebseinheit 19 erfolgt Ă¼ber
eine in das Wandlergehäuse 14 eingebrachte, hermetisch gasdichte elektrische
DurchfĂ¼hrung 16 mit elektrischen WandleranschlĂ¼ssen 16a, die in Fig. 1 beispielhaft
zweipolig dargestellt sind. Die elektrischen WandleranschlĂ¼sse 16a können direkt zu der
Wandler-Antriebseinheit 19 fĂ¼hren oder, wie in Fig. 1 dargestellt, zu einem der Wandler-Antriebseinheit
19 vorgeschalteteten elektrischen bzw. elektronischen Wandlertreiber 66,
der beispielhaft in Fig. 1 in dem Wandlergehäuse 14 mit untergebracht ist. Der
Wandlertreiber 66 bereitet je nach elektromechanischem Wandlungsprinzip der Einheit 19
und den Parametern des ansteuernden elektrischen Signals an den AnschlĂ¼ssen 16a dieses
elektrische Ansteuerungssignal auf Der Wandlertreiber 66 dient generell als Anpassungskomponente
zwischen einer elektronischen Einheit 65 des nachstehend näher erläuterten
Hörgerätes 10 oder 11 (Fig. 5, 6, 7 und 8) und dem Wandler 15. Diese elektronische
Anpassungskomponente ermöglicht vorteilhaft die Verwendung vorhandener
elektronischer Schaltungen bestehender Hörgeräte, so daĂŸ eine völlige Neuentwicklung
dieser Schaltungen vermieden werden kann. Der Wandlertreiber 66 kann je nach verwendetem
Wandlungsprinzip der Wandler-Antriebseinheit 19 Bauelemente enthalten, die
weiter verstärkenden Charakter haben, den Versorgungsspannungsbereich Ă¼ber
entsprechende DC/DC-Wandler heraufsetzen, eine elektrische Impedanzanpassung
vornehmen und dergleichen. Die Versorgung des Treibers 66 mit elektrischer Betriebsenergie
erfolgt vorteilhaft Ă¼ber das Prinzip der elektrischen Phantomspeisung, wobei der
signalfĂ¼hrenden Leitung ein Gleichspannungsanteil Ă¼berlagert wird. Somit ist nur eine
zweipolige Verbindung zwischen der elektronischen Einheit 65 des Hörgerätes und dem
Wandlerelement 15 notwendig. Grundsätzlich kann der Treiber 66 auch weggelassen
werden, und die entsprechenden elektronischen Anpassungen können im Hörgerät selbst
vorgenommen werden, so daĂŸ insbesondere fĂ¼r eine In-dem-Ohr-Applikation gemĂ¤ĂŸ Fig.
1 der Volumenbedarf des Wandlers 15 minimiert werden kann.The electrical signal for the
Eine bevorzugte AusfĂ¼hrungsform des Wandlers 15 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt
Das vorteilhafterweise im Querschnitt kreisförmige und metallische Gehäuseteil 13 ist
einseitig durch die ebenfalls metallische Wandlermembran 17, zum Beispiel durch eine
SchweiĂŸverbindung, hermetisch gasdicht verschlossen. Auf der Innenseite der Membran
17 sitzt eine dĂ¼nne, piezokeramische Scheibe, die mit der Membran 17 mittels einer
elektrisch leitfähigen Klebeverbindung in mechanisch fester Verbindung steht. Diese
Piezoscheibe stellt das elektromechanische Wandlerelement und damit die Wandler/Antriebseinheit
19 dar. Das Verbindungselement 18 aus Fig. 1 ist in diesem Fall die flächige
Klebeverbindung zwischen Piezoscheibe und Membran. Ăœber die elektrische, hermetisch
dicht eingebrachte SignaldurchfĂ¼hrung 16 wird die Piezoscheibe einerseits auf der
innenliegenden Elektrodenoberfläche kontaktiert (dargestellt durch einen schematischen
DrahtanschluĂŸ 16c). Andererseits erfolgt eine Kontaktierung der Piezoscheibe an der
auĂŸenliegenden Elektrodenoberfläche Ă¼ber das metallische Wandlergehäuse 14, da dieses
Ă¼ber die leitfähige Verklebung mit der auĂŸenliegenden Elektrodenoberfläche der
Piezoscheibe elektrisch verbunden ist. Die elektrische Verbindung einer der beiden
AnschlĂ¼sse 16a mit dem metallischen Gehäuse 14 erfolgt durch ein leitfähiges
Kontaktierungselement 16b.A preferred embodiment of the
Wird an die AnschlĂ¼sse 16a ein elektrisches Wechselsignal gelegt, erfolgt aufgrund des
transversalen piezoelektrischen Effektes eine rotationssymmetrische dynamische
Verbiegung der Membran 17 senkrecht zur Membranebene, die zu der beschriebenen
Schallabstrahlung durch die Membran 17 fĂ¼hrt. In der AusfĂ¼hrungsdarstellung gemĂ¤ĂŸ
Fig. 2 ist beispielhaft keine Wandlertreiberschaltung 66 wie in Fig. 1 enthalten, um zu
verdeutlichen, welch geringe Bauhöhe des gesamten Wandlers 15 durch das piezoelektrische
Antriebselement realisierbar ist. Diese WandlerausfĂ¼hrungsform eignet sich
daher konstruktiv insbesondere fĂ¼r die nachstehend erläuterten Einbauvarianten in ein
Hörgerät entsprechend Fig. 5 und Fig. 8.If an electrical alternating signal is applied to the
In Fig. 3 ist eine weitere geeignete AusfĂ¼hrungsform des Hörgerätewandlers 15
dargestellt, bei welcher die elektromechanische Wandler-Antriebseinheit 19 auf dem
elektromagnetischen Prinzip beruht. Der Wandler 15 weist wiederum ein Wandlergehäuse
14 mit einem vorzugsweise zylinderförmigen und mechanisch steifen Gehäuseteil 13 auf,
an dessen einer Stirnseite die vorzugsweise kreisförmige, biegbare Membran 17
hermetisch dicht aufgebracht ist. Mit der Wandlermembran 17 ist innenseitig und mittig
ein stabförmiger Permanentmagnet 21 mechanisch fest verbunden, der mit geringem
Luftspalt in eine zentrische Mittelöffnung 22a einer elektromagnetischen Ringspule 22
ragt und der zusammen mit der Spule 22 die Wandler-Antriebseinheit 19 bildet. Die Spule
22 (in Fig. 3 als Luftspule dargestellt) ist mit dem Wandlergehäuse 14 mechanisch fest
verbunden und an die Pole 16a der hermetisch dichten DurchfĂ¼hrung 16 elektrisch
angeschlossen.FIG. 3 shows a further suitable embodiment of the
Bei Anlegen einer Wechselspannung an die Spule 22 erfährt der Magnet 21 eine
dynamische Auslenkung senkrecht zur Membranebene und versetzt die Membran 17
somit zu mechanischen Biegeschwingungen um die Ruhelage. Dies fĂ¼hrt wiederum zu der
gewĂ¼nschten Schallabstrahlung nach auĂŸen.When an AC voltage is applied to the
Auch im Falle dieser WandlerausfĂ¼hrungsform ist kein elektronischer Wandlertreiber
(entsprechend dem Treiber 66 in Fig. 1) innerhalb des Gehäuses 14 dargestellt. Es versteht
sich aber, daĂŸ ein solcher Treiber bei entsprechender geometrischer Auslegung in den
Hörgerätewandler 15 integrierbar ist. Weiterhin kann die magnetische FeldfĂ¼hrung und
damit der Wirkungsgrad des Wandlers durch Verwendung entsprechender Bauelemente
innerhalb des Wandlergehäuses 14 aus geeigneten ferromagnetischen Materialien
entsprechender Geometrieauslegung optimiert sein. Eine solche Wandlerauslegung kann
bei geeigneter Auslegung der Spulenparameter den Vorteil haben, daĂŸ eine vorhandene
elektronische Hörgeräteschaltung einschlieĂŸlich der den Wandler treibenden
Ausgangsstufe unmittelbar anschlieĂŸbar ist (z.B. bei Class-D-Endstufen, die die
integrierende Funktion elektromagnetischer Wandler benötigen).Even in the case of this converter embodiment, it is not an electronic converter driver
(corresponding to the
In Fig. 4 ist schematisch der anzustrebende Verlauf der Mittelpunktsauslenkung xW der
Wandlermembran 17 Ă¼ber der Frequenz f unabhängig vom gewählten Realisierungsprinzip
der wandlerinternen Wandler-Antriebseinheit 19 fĂ¼r den Fall dargestellt, daĂŸ die
Ăœbertragungsbandbreite bis mindestens 10 kHz reichen sollte. Man erkennt, daĂŸ die erste
mechanische Resonanzfrequenz 23 bei ca. 10 kHz liegt, also am oberen Ende des in
diesem Beispiel angestrebten Bereiches. Damit liegen die höheren Resonanzen 24
(Moden) ebenfalls auĂŸerhalb des Ăœbertragungsbereiches. Durch diese sogenannte
Hochabstimmung ergibt sich auch ein weitgehend frequenzunabhängiger Verlauf des
abgestrahlten Schalldrucks im Gehörgang, vorausgesetzt, daĂŸ das nachstehend
beschriebene OhrpaĂŸstĂ¼ck den äuĂŸeren Gehörgang akustisch ausreichend abdichtet.
Durch das Fehlen höherer Moden im Ăœbertragungsbereich bleibt auch der Phasengang bis
zur ersten Resonanzfrequenz 23 eben; das heiĂŸt, es treten keine Phasendrehungen auf,
was zur unverfälschten Wiedergabe des verstärkten Audiosignals und damit zur
GesamtĂ¼bertragungsgĂ¼te des Hörgerätes ebenfalls wesentlich beiträgt.4 schematically shows the desired course of the center deflection x W of the
Der Wandler 15 ist vorzugsweise in einem Gehäuse 12 des Hörgerätes so angeordnet, daĂŸ
er sich an dem dem Gehörgang zugewendeten Gehäusebereich befindet. In Fig. 5 sind
beispielhaft der Einbau und die Anwendung des beschriebenen Wandlers in einem
insgesamt mit 11 bezeichneten In-dem-Ohr-Hörgerät schematisch dargestellt. Das mit
dem Hörgerätegehäuse 12 versehene In-dem-Ohr-Hörgerät 11 sitzt in bekannter Weise im
Ohrmuschelbereich der Concha des AuĂŸenohres 5. Schall tritt Ă¼ber eine
Schalleintrittsöffnung 55 in das Hörgerät 11 ein und wird mittels eines Mikrofons 60 in ein
elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal wird in einer elektronischen Einheit 65
bearbeitet und verstärkt. Das Hörgerät 11 wird von einer Batterie 70 mit elektrischer
Betriebsenergie versorgt. Das bearbeitete und verstärkte Signal wird dem Wandler 15
zugefĂ¼hrt, der mit seiner Wandlermembran 17 unmittelbar in dem dem Gehörgang 30
zugewendeten Ende des Gehäuses 12 des In-dem-Ohr-Hörgerätes 11 angeordnet ist. Das
von der Wandlermembran 17 erzeugte, verstärkte Schallsignal wird direkt in den
Gehörgang 30 abgestrahlt. Es versetzt das Trommelfell 35 in Schwingungen, die zu einem
Höreindruck fĂ¼hren. Sitzt das Hörgerät 11 akustisch möglichst dicht in dem Gehörgang
30, wird das vorn Wandler 15 abgestrahlte Schallsignal in eine angenäherte akustische
Druckkammer eingespeist, die durch das Restvolumen des Gehörgangs und das
Trommelfell gebildet wird. Ist wie oben beschrieben die Auslenkung der Wandlermembran
17 bis an das spektral obere Ende des akustischen Ăœbertragungsbereiches
frequenzunabhängig, ist auch der im Gehörgang 30 erzeugte Schalldruckpegel
frequenzunabhängig und wie gefordert mit geringer Welligkeit eben.The
Nachdem die Wandlermembran 17, wie in Fig. 1 dargestellt, das Hörgerätegehäuse 12 des
Hörgerätes 11 dicht abschlieĂŸt und der Wandler 15 selbst durch die Wandlermembran 17
hermetisch gasdicht verschlossen ist, kann kein Schmutz oder Ohrenschmalz aus dem
Gehörgang 30 in das Hörgerät 11 oder den Wandler 15 dringen. Gegen Luftfeuchtigkeit
ist der Wandler 15 aufgrund der hermetisch gasdichten AusfĂ¼hrungsform grundsätzlich
geschĂ¼tzt. DarĂ¼berhinaus kann die Wandlermembran 17 durch Abwischen selbst mit
feuchten Medien leicht gereinigt werden.After the
In den Figuren 6 und 7 ist der mögliche Einbau des Wandlers 15 in ein Hinter-dem-Ohr-Hörgerät
(HdO) 10 schematisch dargestellt. Die prinzipiell notwendigen Komponenten
55, 60, 65 und 70 entsprechen denen des AusfĂ¼hrungsbeispiels nach Fig. 5. Die
Wandlermembran 17 des Wandlers 15, der wiederum am Ende des Hörgerätegehäuses 12
angeordnet ist, strahlt in diesem Fall das akustische Signal in einen offenen Kanal eines
Tragehakens 20. An diesen Tragehaken 20 ist ein Schalleitungsschlauch 50 mechanisch
angeschlossen, der das verstärkte Schallsignal zum Gehörgang fĂ¼hrt. Dies ist in Fig. 6
schematisch dargestellt. Der Schalleitungsschlauch 50 mĂ¼ndet in ein meist individuell
geformtes OhrpaĂŸstĂ¼ck 25 (Otoplastik), das möglichst akustisch dicht in der Eintrittsöffnung
des Gehörgangs sitzt. Durch eine Bohrung in der Otoplastik 25 wird das Schallsignal
dem dahinterliegenden Gehörgang und dem Trommelfell zugefĂ¼hrt.FIGS. 6 and 7 show the possible installation of the
In Fig. 8 ist eine weitere AusfĂ¼hrungsform eines Hinter-dem-Ohr-Hörgerätes 10 unter
Verwendung des vorliegenden Wandlertyps schematisch dargestellt. Der Wandler 15
selbst ist in dem OhrpaĂŸstĂ¼ck 25 untergebracht, das in seiner Ausgestaltung den
bekannten Otoplastiken eines Hinter-dem-Ohr-Hörgerätes oder der Gehäuseform eines
In-dem-Ohr-Gerätes entspricht und den individuellen anatomischen Gegebenheiten des
AuĂŸenohres 5 angepasst ist. Der Wandler 15 ist so in dem OhrpaĂŸstĂ¼ck 25 eingebracht,
daĂŸ die schallabstrahlende Wandlermembran 17 wieder an dem äuĂŸeren Ende des PaĂŸstĂ¼ckes
25 liegt, die dem Gehörgang 30 und damit dem Trommelfell 35 zugewandt ist.
Zwischen dem eigentlichen Hörgeräte-Gehäuse 12, das hinter der Ohrmuschel 5 getragen
wird und das ein Mikrofon, eine entsprechende elektronische Einheit und eine Batterie
enthält, und dem Wandler 15 besteht eine rein elektrische Verbindung, die in Fig. 8 als
elektrische Wandlerzuleitung 40 dargestellt ist. Vorteilhaft wird die Leitung 40 in einem
mechanischen ZuleitungsstĂ¼ck 45 gefĂ¼hrt, das zweckmĂ¤ĂŸig aus Kunststoff hergestellt und
geometrisch dauerhaft verformbar ist, um eine individuelle Anpassung an die AuĂŸenohranatomie
zu ermöglichen.8 shows a further embodiment of a behind-the-
Eine weitere praxisnahe, vorteilhafte AusfĂ¼hrung dieser Zuleitungsart kann darin bestehen,
daĂŸ das ZuleitungsstĂ¼ck 45 nicht mit dem Hörgerät 10 und/oder dem Wandler 15
mechanisch und elektrisch fest verbunden ist, sondern lösbare Steckverbindungen 46
aufweist. Bei einem möglicherweise notwendigen Austauschfall können dann auf einfache
Weise nur der Wandler 15, oder der Wandler 15 und das OhrpaĂŸstĂ¼ck 25, oder nur das
ZuleitungsstĂ¼ck 45 oder alle Komponenten ersetzt werden. Die lösbaren Steckverbindungen
46 können in besonders vorteilhafter Weise in der an sich aus EP-A-0
811 397 bekannten Weise aufgebaut sein.Another practical, advantageous embodiment of this type of supply line can consist in
that the
Die anhand der Fig. 8 beschriebene AusfĂ¼hrungsform hat gegenĂ¼ber der in Fig. 6 und 7
dargestellten Form den Vorteil, daĂŸ der Wandler 15 das aufbereitete Schallsignal wie bei
der In-dem-Ohr-Variante aus Fig. 5 unmittelbar in den Gehörgang 30 abstrahlt und somit
die bekannten akustischen Mängel eines Zuleitungsschlauches 50 (siehe Fig. 6) vermieden
werden. Dennoch bleibt der Vorteil einer Hinter-dem-Ohr-Bauform mit grĂ¶ĂŸerem
Volumen fĂ¼r die elektronische Signalbearbeitungseinheit 65 und die entsprechende
Batterie 70 erhalten.The embodiment described with reference to FIG. 8 has compared to that in FIGS. 6 and 7
Form shown the advantage that the
In den Figuren 9 bis 11 sind Beispiele fĂ¼r mögliche Realisierungsvarianten der
elektronischen Signalaufbereitung eines Hörgerätes unter Verwendung des beschriebenen
Wandlers 15 dargestellt. Grundsätzlich gehören zu dem Hörgerät das Mikrofon 60, die
elektronische Einheit 65, die das Mikrofonsignal bearbeitet und verstärkt, die Batterie 70
zur energetischen Versorgung des gesamten Hörgerätes, eine externe, drahtlose oder
drahtgebundene Einheit 67, mit der systemzugehörige und patientenindividuelle
(AnpaĂŸ-) Parameter in dem Hörgerät analog oder digital verändert und langzeitstabil
eingespeichert werden können, sowie der beschriebene Hörgerätewandler 15. Unterschiedlich
ist bei den Figuren 9, 10 und 11 die Anordnung des elektronischen
Wandlertreibers 66. Wie beschrieben ist diese Einheit 66 als anpassende elektronische
Schnittstelle zwischen der eigentlichen Hörgeräteelektronik 65 und der elektromechanischem
Wandler-Antriebseinheit 19 in dem Wandler 15 vorgesehen.FIGS. 9 to 11 show examples of possible implementation variants of the
electronic signal processing of a hearing aid using the described
In Fig. 9 ist der Wandlertreiber 66 als Bestandteil der signalverarbeitenden Elektronik 65
des Hörgerätes dargestellt. Er ist beispielsweise in einer elektronischen Schaltung auf
Chip-Ebene mitintegriert.9, the
Bei der AusfĂ¼hrungsform gemĂ¤ĂŸ Fig. 10 befindet sich die Treibereinheit 66 weder
innerhalb der signalbearbeitenden Elektronik 65 des Hörgerätes noch im Wandler 15,
sondern sie ist zwischen diese beiden Einheiten geschaltet. Diese Realisierungsvariante
kann bedeuten, daĂŸ die Treiberelektronik 66 als eigener Chip realisiert und integriert wird
und zusammen mit der signalbearbeitenden Hörgeräteelektronik 65 entsprechend der
jeweils angewendeten mikroelektronischen Aufbautechnik innerhalb des Hörgerätes
untergebracht wird. Eine andere Realisierungsvariante gemĂ¤ĂŸ Fig. 10 kann darin bestehen,
daĂŸ die Wandlertreiberschaltung 66 auĂŸerhalb des Hinter-dem-Ohr- oder des In-dem-Ohr-Hörgerätes
10 bzw. 11 und des Wandlers 15 positioniert wird und aus ServicegrĂ¼nden mit
den beiden Modulen Hörgerät und Wandler Ă¼ber geeignete mechanische/elektrische
Stecker verbunden ist. Diese Variante kommt beispielsweise fĂ¼r die Hörgeräteanordnung
entsprechend Fig. 8 in Betracht.In the embodiment according to FIG. 10, the
In Fig. 11 ist die Realisierung des Wandlertreibers 66 innerhalb des Gehäuses 14 des
Wandlers 15 dargestellt. Dies entspricht der schematischen Darstellung des prinzipiellen
Wandleraufbaus gemĂ¤ĂŸ Fig. 1.11 is the implementation of the
Grundsätzlich enthält der elektronische Wandlertreiber 66 alle notwendigen elektronischen
und mechanischen Bauelemente, die erforderlich sind, um der aktuellen Anwendung in
einem Hinter-dem-Ohr - oder In-dem-Ohr-Hörgerät entsprechenden Anforderung je nach
gewähltem elektromechanischem Antriebsprinzip des Wandlers 15 GenĂ¼ge zu leisten.
Dies können weitere Audioverstärker sein, DC/DC-Wandler aller möglichen
elektronischen Realisierungen (unter anderem an sich bekannte Switched -Capacitor-Wandler,
induktorbasierte Schaltregler usw.), Impedanzwandler, pegelbegrenzende
Elemente und weitere Bauteile, die zum Beispiel der elektromagnetischen Verträglichkeit
dienen. Insbesondere kann in der Treibereinheit 66 ein integrierendes Bauelement
enthalten sein, um beispielsweise einen piezoelektrischen Wandler 15 gemĂ¤ĂŸ Fig. 2 an die
digitale, pulsweitenmodulierte Signalverarbeitungsausgangsstufe ohne D/A-Wandler eines
volldigital arbeitenden Hörgerätes anschlieĂŸen zu können.Basically, the
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