JP2012085298A - アンテナを備える補聴器 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングに収容された補聴器アセンブリを備える補聴器を提供する。
【解決手段】補聴器アセンブリ１は、電磁場の放射と受信のための第１アンテナ要素と、電磁場の放射と受信のための第２アンテナ要素を備えており、第２アンテナ要素は、第１の部分と１またはそれ以上の寄生アンテナ要素５を備えており、ハウジングがその動作位置にユーザの右手側で装着されている場合と、左手側で装着されている場合とで、補聴器アセンブリ１から放射された合計の電磁場が実質的に同一となるように、第１アンテナ要素、第１の部分および１またはそれ以上の寄生アンテナ要素５が構成されている。さらに、第１補聴器と第２補聴器をユーザの右耳またはユーザの左耳に任意に配置可能な両耳用補聴器が提供される。
【選択図】図５ｂ

Description

本開示は、無線データ通信に適した、補聴器システムに関する。動作中、ユーザの反対側の耳に装着される補聴器は、互いに無線通信することができる。

補聴器は、非常に小さく、繊細な機器であり、人間の外耳道の中に、あるいは外耳の後ろにフィットするほど小さなハウジングに入れられた、多くの電子金属部材を備えている。この多くの電子金属部材は、補聴器ハウジングの小さなサイズと組み合わさって、無線通信機能を持つ補聴器に使用される無線周波数アンテナに、高度な設計上の制約を課している。

従来、補聴器のアンテナは、ラジオ放送や、リモコンからのコマンドを受信するために使用されている。通常、このようなアンテナは、結果として得られる放射パターンの指向性に関して特別な関心を払わずに、補聴器ハウジングに収まるように設計されている。例えば、耳掛け型（ＢＴＥ：behind-the-ear）補聴器ハウジングは、通常、バナナ型の形状をした耳掛け型補聴器ハウジングの長手方向に対して、長手方向が平行となるように配置されたアンテナを収容している。挿耳型（ＩＴＥ：in-the-ear）補聴器は、通常、例えばWO2005/081583に開示されているような、補聴器のフェースプレート上に配置されたパッチアンテナか、あるいは、例えばUS2010/20994に開示されているような、フェースプレートに対して垂直な方向に、補聴器ハウジングの外側へ突き出したワイヤアンテナを備えている。

本発明は補聴器を提供する。その補聴器は、電磁場の放射と受信のための第１アンテナ要素と、電磁場の放射と受信のための第２アンテナ要素を備える補聴器アセンブリを備えている。第２アンテナ要素は、第１の部分と、１またはそれ以上の寄生アンテナ要素を備えている。ハウジングがその動作位置にユーザの右手側で装着されている場合と、左手側で装着されている場合とで、補聴器アセンブリから放射された合計の電磁場が実質的に同一となるように、第１アンテナ要素、第１の部分および１またはそれ以上の寄生アンテナ要素が構成されている。補聴器アセンブリは、ハウジングに収容されている。

好ましくは、第１アンテナ要素、第１の部分および１またはそれ以上の寄生アンテナ要素が、実質的にＴＭ偏向された電磁波を放射するように構成されている。

第１アンテナ要素は、補聴器アクセサリと通信するように構成されていてもよく、従ってアクセサリアンテナであってもよい。第２アンテナ要素は、補聴器と通信するように構成されていてもよく、例えば第２アンテナ要素は補聴器と通信するように構成された近接アンテナであってもよい。

本発明の利点は、右側補聴器と左側補聴器で互換性のある補聴器を提供することである。

一実施形態において、第１アンテナ要素は実質的に補聴器アセンブリの第１の面に配置されており、寄生アンテナ要素が実質的に補聴器アセンブリの第２の面に配置されており、電磁場によって生成された電流が、支持要素の少なくとも第１の部分を、第１アンテナ要素から寄生アンテナ要素へ流れ、支持要素の少なくとも第１の部分の範囲が、放射された電磁場の１６分の１の波長と完全な波長の間にある。

本発明の別の側面では、補聴器が提供される。その補聴器は、補聴器アクセサリと通信するための、電磁場の放射と受信のための第１アンテナ要素と、１またはそれ以上の寄生アンテナ要素を備える補聴器アセンブリを備えている。補聴器アクセサリは、補聴器アセンブリを収容するためのハウジングを備えており、第１アンテナ要素は実質的に補聴器アセンブリの第１の面に配置されており、寄生アンテナ要素が実質的に補聴器アセンブリの第２の面に配置されており、電磁場によって生成された電流が、支持要素の少なくとも第１の部分を、第１アンテナ要素から寄生アンテナ要素へ流れ、支持要素の少なくとも第１の部分の範囲が、放射された電磁場の１６分の１の波長と完全な波長の間にある。

好ましい実施形態において、第２の面は補聴器アセンブリの第１の面に対して実質的に平行であり、第１の部分は２つの実質的に平行な面の間にある。

本発明の任意の側面に係る補聴器アセンブリは、典型的には、音声の受信と、受信された前記音声から相当する第１音声信号への変換のためのマイクロフォンと、前記第１音声信号から前記補聴器のユーザの聴力損失を補償する第２音声信号への処理のための信号処理装置と、前記信号処理装置の出力に接続された、第２音声信号から出力音声信号への変換のためのレシーバをさらに備えている。好ましくは、前記補聴器アセンブリは、支持要素を介して相互接続された第１の面および第２の面を有している。補聴器アセンブリは、典型的には、補聴器アンテナのアンテナに相互接続された、無線データ通信のための送受信機をさらに備えている。

本発明の別の側面では、ユーザの第１の耳に配置された上記の第１補聴器と、ユーザの第２の耳に配置された上記の第２補聴器の間で通信する方法が提供される。第１補聴器と第２補聴器は、それぞれ右耳または左耳に任意に配置可能である。

本発明のさらなる側面では、両耳用補聴器が提供される。その両耳用補聴器は、上記の第１補聴器と、上記の第２補聴器を備えている。第１補聴器は任意にユーザの右耳またはユーザの左耳に配置されている。第２補聴器はユーザの他方の耳に配置されている。

本発明の別の側面では、補聴器が提供される。その補聴器は、補聴器アセンブリを備えている。その補聴器アセンブリは、少なくとも第１アンテナに相互接続された、無線データ通信のための送受信機と、補聴器アクセサリと通信するために電磁場の放射と受信をするように構成された第１アンテナと、１またはそれ以上の寄生アンテナ要素と、補聴器アセンブリを収容するためのハウジングを備えている。第１アンテナの励起点と寄生アンテナ要素の励起点は、ユーザの耳軸（ear to ear axis）に対して実質的に平行な軸に沿って距離を置いて別々に設けられている。その距離は好ましくは放射された電磁場の１６分の１の波長と完全な波長の間にある。

支持要素は、ハウジングがユーザによってその動作位置に装着されたときに、励起に応じて電流が支持要素の少なくとも第１の部分をユーザの耳軸に対して実質的に平行な方向に流れるように、構成されている。好ましくは、支持要素は第１アンテナによって励起される。

励起に応じて、寄生アンテナ要素と支持要素は接続アンテナを形成してもよい。接続アンテナにより放射された電磁場の少なくとも一部は、その電場をユーザの頭部の表面に対して実質的に直交させながら、ユーザの頭部の表面に沿って伝播してもよい。電磁場がユーザの頭部の周りで回折される場合、頭部の表面との相互作用による損失が最小化される。

支持要素の第１の部分は、ハウジングがユーザによって動作位置に装着されたときに、第１の部分の長手方向が、耳軸に対して平行となるように配置された、言い換えると、第１の部分の動作位置に近接する頭部の表面に対して直交するように、あるいは実質的に直交するように配置された、第１の直線部分、すなわち、ロッド状の部分であってもよい。

第１の部分を流れる電流が、ユーザの耳軸に対して平行な、あるいは実質的に平行な方向に流れる、接続アンテナの第１の部分の構成は、以下でさらに説明するような、放射された電磁場の有利な特徴により、アンテナを反対側の耳あるいは近接する反対側の耳に配置された装置の間の無線通信に適したものにする。

好ましくは、支持要素の少なくとも第１の部分と少なくとも１つの寄生アンテナ要素を備える第１アンテナおよび／または接続アンテナは、補聴器ハウジングの内部に収容され、好ましくは、それによって補聴器ハウジングの内側に、ハウジングの外側に突き出ることなく、第１アンテナおよび接続アンテナが配置される。

動作中、接続アンテナの第１の部分がユーザの頭部の周りを伝播する電磁場に寄与するように構成され、それによってロバストで低損失な無線データ通信を提供する。

従って、動作中、接続アンテナはユーザの頭部の周りの回折に対して実質的にＴＭ偏向された、例えばユーザの頭部の表面に関してＴＭ偏向された電磁場を放射してもよい。

接続アンテナの第１の部分はその電流経路の方向の電磁場に実質的に寄与しないように構成されているので、補聴器ハウジングがユーザの耳においてその動作位置に配置されたときに、動作中、接続アンテナは電磁場をユーザの耳軸の方向に放射しない、あるいは実質的に放射しない。むしろ、使用中、補聴器ハウジングがその動作位置に配置されたときに、接続アンテナは主にユーザの頭部の表面に対して平行な方向に伝播する電磁場を放射するように構成されている。これによって、放射された電磁場の電場は、少なくとも接続アンテナが動作中に配置される頭部の側面に沿って、頭部の表面に対して直交する、あるいは実質的に直交する方向を有する。この場合、頭部の組織における伝送損失は、電場成分が頭部の表面に対して平行な電磁場の伝送損失よりも低減される。頭部の周りの回折は、接続アンテナにより放射された電磁場を一方の耳から頭部を回って他方の耳へと伝播させる。

直線アンテナを流れる電流は、アンテナの長さに沿った定在波を形成する。そして、適切な動作のためには、典型的には、直線アンテナの長さが放射された電磁場の４分の１の波長、あるいはその任意の倍数で、直線アンテナは共振周波数で、あるいは実質的に共振周波数で動作する。従って、接続アンテナは、支持要素の少なくとも第１の部分を備え、さらに第２の部分およびさらに他の部分を備えていてもよい。これらの部分は、寄生アンテナ要素を形成する。

支持要素の少なくとも第１の部分を、さらに他の部分、例えばさらに他の部分を備える寄生アンテナ要素と、あるいは１またはそれ以上の寄生要素と相互接続することによって、所望の波長の電磁場の放射のために適した接続アンテナの組み合わされた長さが実現される。一実施形態では、ユーザによってハウジングがその動作位置に装着されたときの、ユーザの耳軸に対して実質的に平行な方向における支持要素の範囲と寄生アンテナは、４分の１の波長、あるいは４分の１の波長の任意の倍数であってもよい。

支持要素の少なくとも第１の部分が十分な長さを有しており、電流により形成される定在波の最大値において、およびその近傍において、接続アンテナを流れる全電流に比べて高い電流を流す一実施形態において、支持要素の少なくとも第１の部分は接続アンテナから放射される電磁場に著しく寄与する。これによって、寄生アンテナ要素の第２の部分およびさらに他の部分の向きは、それほど重要でないか、まったく重要でなくなる。なぜなら、これらの他の部分は、動作中、接続アンテナから放射される電磁場に格段の寄与をしないからである。好ましくは、支持要素は、ハウジングがユーザによってその動作位置に装着されたときに、長手方向がユーザの耳軸に対して実質的に平行となるように配置された、直線形状の第１の部分を備えている。従って、第１の部分の向きは、耳軸に対して平行であって、第２の部分およびさらに他の部分は任意の向きを有する。この場合、接続アンテナにおける電流は、電磁場の放射中、その最大振幅を支持要素の第１直線部分に沿って有する。

従って、寄生アンテナ要素の各部分の電流経路の向きは、補聴器ハウジングの形状および小さな寸法、およびハウジング内の他の部品の所望の位置および形状の制限に応じて決定されてもよい。例えば、寄生アンテナ要素の第２の部分およびさらに他の部分は、ユーザの耳において補聴器ハウジングがその動作位置に装着されたときに、電流がそれらの部分を頭部の表面に対して平行な方向に流れるように配置されてもよい。寄生アンテナ要素の第２の部分およびさらに他の部分は、パッチアンテナ、ロッドアンテナ、モノポールアンテナ、メアンダラインアンテナ等、あるいはそれらの組み合わせを備えていてもよい。

補聴器は、放射された電磁場の調整された指向特性と、付随的に特定の偏向を実現するために、１またはそれ以上の寄生アンテナ要素をさらに備えていてもよい。

従って、第１の部分を含む各部分の組み合わせにより形成されたアンテナは、使用中、電流が第１の部分の内部をユーザの耳軸に対して平行な方向に流れるように配置され、調整された電磁場の効果的な放射を実現するための所定の長さを有するが、接続アンテナが補聴器の内側にフィットし、かつ特定の無線周波数で調整された放射パターンと特定の偏向で放射するように構成するために、接続アンテナを流れる電流の経路が幾つかの屈曲点を呈してもよい。

必要とされる接続アンテナの物理的な長さは、接続アンテナを、アンテナ短縮化部品と呼ばれる、アンテナの定在波のパターンを変形し、それによりアンテナの実効長さを変化させるインピーダンスを有する電子部品と相互接続することによって、短縮することができる。接続アンテナの必要とされる物理的な長さは、例えば接続アンテナをインダクタと直列に接続する、あるいはキャパシタと並列に接続することによって短縮される。

従って、接続アンテナは比較的短い単一の直線部分、例えば１６分の１の波長、例えば１６分の１の波長と１分の１の波長の間、例えば１６分の１の波長と４分の３の波長の間、例えば１６分の１の波長と８分の５の波長の間、例えば１６分の１の波長と半分の波長の間、例えば１６分の１の波長と８分の３の波長の間、例えば１６分の１の波長と８分の１の波長の間の、例えば第１の部分を有していてもよい。幾つかの実施形態においては、より低い限界値である８分の１の波長を用いることが有利である。特に好ましい実施形態においては、第１の部分の長さは１６分の１の波長と８分の１の波長の間である。最適な長さは、任意のサイズの制約や電磁場の強度を含む、幾つかの基準に基づいて選択される。

補聴器アセンブリは、補聴器ハウジングがユーザの耳においてその動作位置に装着されたときに、その長手方向がユーザの耳軸に対して平行となるように、補聴器ハウジングの内部に配置されることが好ましい。さらに、単一の直線部分は、アンテナ短縮化部品、例えば直列インダクタと直列に接続されていてもよい。

補聴器は、リモコンまたは他のアクセサリ、例えば電話、テレビ、テレビボックス、テレビストルーミングボックス、スパウスマイク、補聴器フィッティングシステム等と通信するためのアクセサリアンテナをさらに備えていてもよい。好ましくは、アクセサリアンテナは２．４ＧＨｚの周波数で通信する。第１アンテナはアクセサリアンテナを備えていてもよい。

アクセサリアンテナは、通常は、ユーザから離れて配置された装置と通信するように配置されており、従って、典型的には、ハウジング上で、またはハウジングの内部で、アクセサリに電磁放射を放射し、アクセサリから電磁放射を受信するように構成されている。

支持要素の少なくとも第１の部分と１またはそれ以上の寄生アンテナ要素を備える第１アンテナおよび接続アンテナは、別々の構造要素であって、補聴器の動作中、それらは相互作用する。好ましい実施形態において、支持要素は第１アンテナの接地平面を形成し、従って支持要素は接地されている。支持要素が第１アンテナの接地平面を提供する場合、第１アンテナの励起に応じて、第１アンテナは支持要素内に電流を誘導する。

第１アンテナは、支持要素において励起点を有する点給電アンテナであることが好ましい。寄生アンテナ要素は、支持要素に第１端部を有しており、第１端部が寄生アンテナ要素の励起点であることが好ましい。従って、第１アンテナと寄生アンテナ要素はともに、支持要素に励起点を有する。

支持要素に設けられるこれらの励起点は広義に解釈することができ、これらの励起点は、支持要素と機能的に接続しており、好ましくは支持要素の少なくとも第１の部分と、例えば支持要素の上面、下面または側面と、機能的に接続している。これらの励起点は、支持要素に設けられていてもよく、例えば支持要素に設けられた構造の内側に、例えば支持要素の層の間等に設けられていてもよい。

第１アンテナの励起に応じて、電流が支持要素において、第１アンテナの励起点から寄生アンテナ要素の励起点に向けて、誘導されてもよい。

好ましい実施形態において、第１アンテナの励起点と寄生アンテナ要素の励起点は、ユーザの耳軸に対して実質的に平行な軸に沿って距離を置いて別々に設けられている。その距離は、１６分の１の波長と完全な波長の間であることが好ましい。支持要素の少なくとも一部を、第１アンテナの励起点から寄生アンテナ要素の励起点へ向けて、ユーザの耳軸に対して平行な方向に誘導電流が流れ、その電流は寄生アンテナ要素を励起するであろう。

好ましくは、第１アンテナの励起点と寄生アンテナ要素の励起点は、支持要素に設けられており、それによって、第１アンテナの励起に応じて電流が、支持要素の少なくとも第１の部分を、ハウジングの第１の長辺および第２の長辺の少なくとも１つに対して実質的に直交する方向に流れる。従って、それらの要素は、第１アンテナの励起点が第１の部分の一端に設けられ、寄生アンテナ要素の励起点が第１の部分の他端に設けられる構造を有することが好ましい。

第１アンテナの励起点と寄生アンテナ要素の励起点は、耳軸に対してずれた軸に沿って、あるいは耳軸に対して平行でない軸に沿って、あるいは耳軸に対して直交する軸に沿って、距離を置いて別々に設けられていてもよい。

好ましい実施形態において、支持要素は第１アンテナと寄生アンテナ要素を接続するプリント回路基板であってもよい。この場合、第１アンテナの励起点と寄生アンテナ要素の励起点は、ともにプリント回路基板に設けられる。

支持要素の少なくとも第１の部分の長さは、第１アンテナの励起点から寄生アンテナ要素の励起点までの電流経路の長さとして規定される。

好ましくは、ハウジングがユーザによってその動作位置に装着されたときに、第１アンテナと接続アンテナから放射された電磁場の全体は、ユーザの頭部の存在によって限定的にのみ影響を受ける。この場合、補聴器は、放射された電磁場への限定的な影響を受けながら、ユーザの右手側または左手側で、任意に使用することができる。

従って、接続アンテナおよび第１アンテナから放射された電磁場の全体は、ユーザの右手側でその動作位置に装着されているか、左手側でその動作位置に装着されているかに関わらず、実質的に同一である。これらのアンテナ要素を備える補聴器は、任意の補聴器、たとえば挿耳型補聴器や、好ましくは例えば耳掛け型補聴器等であってよい。

第１アンテナと、接続アンテナの具体的な配置は、補聴器の形状により決定されてもよい。

例えば、耳掛け型補聴器ハウジングは、通常、第１アンテナを、その長手方向がバナナ形状の耳掛け型補聴器ハウジングの長手方向に対して平行となるように、補聴器の１つの面に配置して収容する。他方、挿耳型補聴器には、通常は、補聴器のフェースプレートに配置されたパッチアンテナが設けられている。

本発明の一実施形態においては、ハウジングは、使用中ユーザの耳の後ろに配置されるように構成された、耳掛け型補聴器ハウジングであって、第１アンテナは、ハウジングの第１の面に設けられおり、寄生アンテナ要素は、ハウジングの第２の面に設けられている。第１アンテナと寄生アンテナ要素は、支持要素、例えばプリント回路基板、例えばアンテナ等を備える支持要素、例えば任意の導電要素を介して接続されていてもよい。

寄生アンテナ要素は、第１端部および第２端部を有していてもよく、寄生アンテナ要素は第１端部において励起されてもよい。接続アンテナと第１アンテナは、ＩＳＭ周波数帯で動作するように構成されていてもよい。好ましくは、それらのアンテナは、少なくとも１ＧＨｚの周波数で、例えば１．５ＧＨｚと３ＧＨｚの間の周波数で、例えば２．４ＧＨｚの周波数で動作するように構成されている。

本発明の上記および他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、それらの実施形態を詳細に説明することで、当業者により明確となるであろう。

ユーザの人体模型頭部モデルと、ユーザの頭部の解剖学的な幾何学構造を規定するためのｘ、ｙおよびｚ軸を有する三次元正規直交座標である。 典型的な補聴器のブロック図を示す。 頭上から見た平行アンテナ構成の頭部の周りの電場Ｅの強度のプロットである（従来技術）。 頭上から見た直交アンテナ構成の頭部の周りの電場Ｅの強度のプロットである。 平行アンテナ構成と直交アンテナ構成の総合効率をアンテナ長さの関数として示す。 直交アンテナを有する例示的なＢＴＥ補聴器の各種部品の側面から見た図である。 直交アンテナを有する別の例示的なＢＴＥ補聴器の各種部品の左側面から見た図である。 図５ａに示す部品の右側面から見た図である。 本発明の一実施形態において支持要素の少なくとも第１の部分にわたる電流分布のプロットである。 第１アンテナと少なくとも１つの寄生アンテナの模式的な実施形態を示す。 第１アンテナと少なくとも１つの寄生アンテナの模式的な実施形態を示す。 第１アンテナと少なくとも１つの寄生アンテナの模式的な実施形態を示す。 補聴器をユーザの左手側に配置した場合の、ユーザの頭部の回りの電磁場の分布を示すプロットである。 補聴器をユーザの左手側に配置した場合の、ユーザの頭部の回りの電磁場の分布を示すプロットである。 補聴器をユーザの右手側に配置した場合の、ユーザの頭部の回りの電磁場の分布を示すプロットである。 補聴器をユーザの右手側に配置した場合の、ユーザの頭部の回りの電磁場の分布を示すプロットである。

以下では、本発明の例示的な実施形態が示されている添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全になるように提供され、そして完全に、当業者に本発明の範囲を伝えるであろう。

以下では、平行アンテナまたはアンテナの平行部分とは、それぞれ、使用中ユーザの耳に着用されるデバイスのアンテナまたはアンテナの部分であって、ユーザの耳において頭部の表面に対して平行な方向、言い換えるとユーザの耳軸に対して主に垂直な方向に電流を流すものを意味しており、直交アンテナまたはアンテナの直交部分とは、それぞれ、使用中ユーザの耳に着用されるデバイスのアンテナまたはアンテナの部分であって、少なくともアンテナの一部において、ユーザの耳において頭部の表面に対して直交する方向、言い換えるとユーザの耳軸に対して平行な方向に電流を流すものを意味している。

アンテナの放射パターンは、通常、アンテナの遠方場での水平面および垂直面での放射電力の極座標プロットで示されている。プロットされた変数は、電界強度、単位立体角あたりの電力、または指向性利得である。ピークの放射は、最大利得の方向に発生する。

人体に近接する無線通信用のアンテナを設計する際、人間の頭部は、鼻、耳、口および目といった感覚器官が取り付けられた、丸みを帯びた輪郭により近似することができる。このような丸みを帯びた輪郭９が図１ａに示されている。図１ａでは、人体模型頭部モデルとともに、頭部に対する方向を定義するx、yおよびz軸を持つ通常の三次元直交座標系が示されている。

頭部の表面のすべての点が、法線ベクトルと接線ベクトルを有している。法線ベクトルは頭部の表面に直交しており、接線ベクトルは、頭部の表面に平行である。頭部の表面に沿って伸びるエレメントは、頭部の表面に対して平行であると言うことができ、頭部の表面上の点から伸びており、頭部から周囲の空間へ放射状に外側に向けて伸びるオブジェクトは、頭部に対して直交すると言う事ができる。

例えば、図１ａの頭部の表面上で最も左側にある図１ａの参照符号８の点は、座標系のｙｚ平面に対して平行な接線ベクトルと、ｘ軸に対して平行な法線ベクトルを有している。従って、ｙ軸とｚ軸は点８において頭部の表面に対して平行であり、ｘ軸は点８において頭部の表面に対して直交している。

図１ａの人体模型の頭部でモデル化されたユーザは、地面（図示していない）に直立しており、地面はｘｙ平面に対して平行である。従って、ユーザの頭からつま先へ伸びる胴体軸はｚ軸に対して平行であり、ユーザの鼻はｙ軸に沿って紙面の外側を指し示している。

右外耳道と左外耳道を通る軸は、図中のｘ軸に対して平行である。従って、耳から耳への軸（耳軸）は、それが頭部の表面を離れる点において、頭部の表面に直交している。耳軸は、頭部の表面と同様に、以下において、本発明の要素の具体的な形態を記述する際に、基準として使用される。

耳介の面の向き方は人によって異なっているにも関わらず、耳介は、ほとんどの被験者において、主に頭部の表面に対して平行な平面内に位置しているから、耳軸は耳に対して直交する役割も有していると、しばしば表現される。

外耳道挿入型の補聴器は、外耳道にフィットする形状の細長いハウジングを有しているであろう。そして、この種の補聴器の長手方向軸は、耳軸に対して平行である。通常は、耳掛け型の補聴器も、耳介の頂部に掛けるために、よくバナナのような形状とされる細長いハウジングを有しているであろう。従って、この種の補聴器ハウジングは、ユーザの頭部の表面に対して平行な長手方向軸を有しているであろう。

図１ａを参照すると、耳掛け型の装置の長さは、主にｙ軸に沿って測定されるのに対して、幅はｘ軸に沿って測定され、高さはｚ軸に沿って測定される。

図１ｂに、典型的な（従来技術の）聴覚装置のブロック図を示す。補聴器は、入って来る音声を受信して、それを音声信号に変換するマイクロフォン１０１を備えている。レシーバ１０２は、聴覚装置プロセッサ１０３からの出力を、例えばユーザの聴覚障害を補償するために修正された出力音声に変換する。従って、聴覚装置プロセッサ１０３は、アンプ、コンプレッサおよび雑音抑制システムなどの要素を備えていてもよい。周囲との通信のために、補聴器は通常、アンテナと相互接続された、無線データ通信のための送受信機を備えている。適切な動作のためには、例えばロッド状のアンテナは、所望の周波数において、放射された電磁場の波長の４分の１にほぼ等しい長さを有していなければならない。従来、直交するロッド状のアンテナは、補聴器ハウジングから部品を突出させることなく、ハウジングの内部に収容するには、あまりにも長いものとなっている。

図２ａおよび図２ｂは、人間の一方の耳に配置されたアンテナによって電磁場が放射された場合の、人間の頭部の回りで広がる電磁場の電力を示している。電磁場は人間の頭上から観察されている。電力値はグレーレベルで示されており、黒は高い電力を示し、白は低い電力を示している。

図２ａにおいて、電磁場は平行なロッドアンテナによって放射されている。放射アンテナは図２ａの右側に、黒いロッドとして黒く示されている。図２ａは従来技術の平行なアンテナがどのように動作するかを示している。プロットは、頭部の周りの電磁場の強度を示している。プロットにおける電磁場の強度は、グレーレベルの色調により示されている。例えば、放射するアンテナの周りのプロットはほとんど黒である。従って、アンテナの周りの電磁場の強度は強い。アンテナからの距離が増加するにつれて、グレーレベルは薄くなっていく。頭部の反対側における受信アンテナにおける電磁場の強度は非常に小さく、受信アンテナの周りのプロットはほとんど白である。従って、人間の両耳に取り付けられた装置の平行アンテナを用いて信頼性の高い無線通信を実現するためには、それらの装置が受信信号を増幅するための強力なアンプ、および／または高電力で電磁信号を送信するための強力なアンプを備えていなければならない。補聴器においては、バッテリが補聴器の回路に提供する電力は小さく、限られた電力容量しか有していないので、これは望ましいことではない。

図２ｂでは、直交するロッドアンテナによって電磁場が放射されている。ここでも、放射アンテナは図２ｂの右側に、黒いロッドとして示している。

電場の強度は、図２ａと同様に、頭部の周りにプロットされている。頭部の反対側の受信アンテナにおける電磁場の強度は図２ａよりも大きく、従って人間の両耳に取り付けられた装置の直交アンテナの間では、強力なアンプを必要とすることなく、信頼性の高い無線通信を確立することができることに気が付くであろう。

このような改善は、ハウジングがユーザによってその動作位置に装着されたときに、平行なロッドアンテナが電磁場を主にアンテナの位置において頭部の表面に垂直な方向に放射しており、電磁場の電場が頭部の表面に対して平行であって、頭部の組織における抵抗性の伝送損失を増大させるという事実によるものと考えられる。

これに対し、直交するロッドアンテナは、ハウジングがユーザによってその動作位置に装着されたときに、主に頭部の表面に対して平行な方向に電磁場を放射しており、頭部の周りの電磁場の伝送を容易としている。また、電磁場の電場が頭部の表面に対して垂直であって、それにより頭部の組織による伝送損失が低減されている。

図２ａおよび図２ｂの直交アンテナおよび平行アンテナは、頭部の周りでの電磁場の伝播の原理を説明するためのものであり、縮尺は考慮されていない。

補聴器ハウジング内で利用可能な限られたスペースは、補聴器ハウジングの内部に直交するロッドアンテナを収容することを困難にしている。しかしながら、反対側の耳において受信される放射された電磁場の一部を放射するロッドアンテナの一部が、その直交する方向を維持している限り、ロッド状のアンテナが、大幅に性能を悪化させることなく、１またはそれ以上の屈曲部を備えることができることが示されている。

動作中、ロッドアンテナは定在波の電流を流す。ロッドアンテナの自由端は、電流がゼロである定在波のノードを構成する。従って、ロッドアンテナの自由端に近い部分は、放射された電磁信号の磁場のほとんどの部分について貢献していない。補聴器の送受信回路に接続され電流が供給されるロッドアンテナの付け根において、電流は最大振幅を有し、従ってアンテナの付け根に近い部分、あるいはアンテナの励起点は、放射された電磁場の磁場のかなりの部分に貢献する。

従って、好ましくは、アンテナの付け根に近い部分、あるいはアンテナの励起点は、ユーザの耳に所望の動作位置で配置されたときに、ユーザの頭部の表面に対して直交する長手方向を有するアンテナの第１の直線部分を構成する。アンテナの残りの部分の向きは、ユーザーの反対側の耳において電磁場が所望の電力を得るためには重要ではないが、その（それらの）部分は、所望の無線周波数での適切な動作のために必要な長さ、例えば電磁場の波長の４分の１またはその倍数に等しい長さ、あるいはほぼ等しい長さをアンテナが有するために、必要とされる。

図３では、人間の頭部の周りの経路損失に関して、平行なモノポールロッドアンテナと直交するモノポールロッドアンテナの総合的な効率を、物理的なアンテナの長さの関数として比較している。アンテナの共振周波数は、直列インダクタンスを使用することで、同一に保たれている。図中で最も短い直交アンテナ、すなわち１６分の１の波長のアンテナでさえ、最も長い平行アンテナに比べて、頭部の反対側における電磁場を確立する上でより効果的であることに留意すべきである。

図４はユーザによって所望の動作位置にハウジングが取り付けられたときに、長手方向がユーザの耳軸に対して実質的に平行となるように配置された第１の直線部分１０を備える接続アンテナ１０、５を備えるＢＴＥ補聴器の各種部品のアセンブリ１を示している。第１の直線部分１０は、アセンブリ１の上面１６に配置されており、アセンブリの上面１６の幅全体にわたって伸びている。第１の直線部分１０は、プリント回路基板６から給電される。接続アンテナはさらに、長手方向が第１の直線部分１０の長手方向に対して実質的に垂直であり、ＢＴＥ補聴器アセンブリ１の側面１１に対して実質的に平行な、第２の直線部分５を備えている。アンテナは、長手方向が第１の部分１０および第２の直線部分５の双方に対して実質的に垂直であり、アセンブリ１の側面１１に対して実質的に平行、すなわちＢＴＥ補聴器ハウジングに対して実質的に平行な第３の直線部分１４で終端している。接続アンテナは励起点１６から励起されるように構成されている。補聴器アセンブリ１の全体を収容するＢＴＥ補聴器ハウジング１５は、図４において破線で示されている。

接続アンテナの第１の直線部分１０、第２の直線部分５および第３の直線部分１４は電気的に相互に接続されており、相互に接続された第１の直線部分、第２の直線部分および第３の直線部分が、必要な長さのアンテナを形成している。第１の直線部分１０と第２の直線部分５の接続部は、通常は、アセンブリ１の上面１６およびアセンブリ１の側面１１が交差する箇所に配置されている。電流が励起点１７を通って第１の直線部分１０に流入すると、続いて２つの部分が接続する屈曲部を通過して、第２の直線部分５に電流が流入する。

第２の直線部分５および第３の直線部分１４は、補聴器アセンブリ１の右側面１１または左側面１２に沿って伸びており、従って、補聴器ハウジング１５の内部の右側面または左側面に沿って伸びている。そして、アンテナは他の部品との接続を持たない自由端で終端している。従って、アンテナの内部の電流は、自由端でゼロまたはノードを有し、アンテナ電流は励起点において最大の大きさを有する。

図示されたアセンブリ１は、補聴器ハウジング１５（破線）内に収容される。図示されたＢＴＥ補聴器では、バッテリ２は補聴器ハウジングの後部に収納され、送受信機３は補聴器のアセンブリ１の中央に収納される。バッテリ２は、ユーザの鼓膜に向けて放射する音声を生成し、無線データ通信を行うための送受信機３を含み、少なくとも第１アンテナ、例えば第１アンテナ要素に相互接続された、補聴器の回路および構成部品に電力を供給する。送受信機３は、それぞれ音声を生成するためのものと、無線データ通信のためのものである、２つの分離された送受信機として設けられていてもよい。補聴器の信号処理装置（図示せず）は、プリント回路基板６上に配置されている。

補聴器がユーザの耳においてその動作位置に取り付けられると、アンテナの第１の直線部分１０、第２の直線部分５および第３の直線部分１４を備えるアンテナが、ユーザの頭部の表面に対して平行な電磁波の放射と、頭部の表面に対して直交する電磁場を提供する。

図５ａおよび図５ｂは、別の実施形態に係る直交アンテナを備えた別のＢＴＥ補聴器についての、補聴器の各種部品のアセンブリ１の両側面を示している。

ＢＴＥ補聴器の図示された補聴器アセンブリは、バッテリ２、送受信機３、プリント回路基板６、内部の壁の部品、すなわち補聴器アセンブリの第１の側面１１および第２の側面１２、および第１アンテナ、例えばアクセサリアンテナ７を含んでいる。信号処理装置（図示せず）は、プリント回路基板６上に配置されている。

図５ａにおいて、第１アンテナ７は、補聴器ハウジングの第１の側面１２に配置されている。しかしながら、第１アンテナ７は、ハウジングの第２の側面、ハウジングの上面、ハウジングの前面、ハウジングの後面、あるいはハウジングの下面に配置されていてもよい。第１アンテナ７の許容される長さは、それが配置されるハウジングの面の長さにより制限される。その面が長いほど、その部分も長くすることができる。一般に、第１アンテナの長さは、動作周波数、アンテナを流れる電流の群速度、および所望のゼロ点の個数によって規定される。通常は、その速度は自由空間における光速度によって近似される。波の４分の１の長さのアンテナは、励起点において最大の大きさの電流を有し、アンテナの終端部においてゼロ点を有するであろう。

第１アンテナ７は、補聴器の電子機器を相互作用から保護する場合は受動要素として機能し、あるいは特定の放射パターンに対して構成されたアンテナの一部として機能するであろう。図５ａ、図５ｂに示す実施形態において、第１アンテナ７はプリント回路基板の励起点１７から励起されている能動要素であり、周囲の空間に電磁場を放射する。ハウジングのどの面に第１アンテナが配置されるかに応じて、放射された電場は、ユーザの頭部９に関して、わずかに異なる特性と放射パターンを有することになるであろう。

図５ｂは、図５ａに示すＢＴＥ補聴器アセンブリ１の第２の側面、この場合は左側の側面から見た図であり、寄生アンテナ要素５を示している。寄生アンテナ要素５は、電荷の流れを導通するために、金属または類似の材料から構成される。寄生要素は、補聴器ハウジングの何れの面に配置されていてもよい。

支持要素６、この場合はプリント回路基板６は、第１アンテナに対する接地平面を形成する。この場合、第１アンテナの励起により、電磁場により生成された電流は、支持要素６の少なくとも第１の部分１９を、第１アンテナから寄生アンテナ要素へ流れて、寄生要素を励起する。支持要素の少なくとも第１の部分は支持要素の全体またはその任意の部分を備えていてもよい。

好ましくは、寄生アンテナ要素５の励起点１８は、第１アンテナ７の励起点１７から耳軸に実質的に平行な軸に沿って距離を置いて別々に配置されている。好ましくは、寄生アンテナ要素５の励起点１８と第１アンテナ７の励起点１７は、補聴器アセンブリ１の反対側の面に配置されている。

しかしながら、励起点１７，１８が耳軸に対して実質的に平行な軸に沿って距離を置いて別々に設けられている限り、第１アンテナ７および／または寄生アンテナ要素５の少なくとも一部は、補聴器の何れの面に設けられていてもよいことが予想される。

さらに、第１アンテナ７および／または寄生アンテナ要素の少なくとも一部は、支持要素に沿って伸びていてもよい。

好ましくは 、支持要素の少なくとも第１の部分１９は、放射された電磁場の１６分の１の波長と完全な波長の間にあって、その長さは励起点１７，１８の間の最大電流の経路に沿って測定される。

図５ｂでは、寄生アンテナ要素５は補聴器アセンブリ１の第２の側面１１に配置されている。寄生アンテナ要素５は、補聴器における他の要素に接続していない独立した要素であってもよいし、図５ｂに示すように、支持要素６を介して、例えばプリント回路基板６を介して第１アンテナ７に動作可能に接続されていてもよい。

図５ｂでは、支持要素の第１の部分１９、すなわち第１アンテナ７と寄生アンテナ要素５を相互接続する支持要素６の導電部分が、支持要素の第１の部分、すなわち直交アンテナ、および寄生アンテナ要素５を備える接続アンテナの一部を構成している。

図５ｂの実施形態において、３つの導電部分、すなわち第１アンテナ７、寄生アンテナ要素５、およびプリント回路基板６は、互いに関して、補聴器がユーザの頭部９に配置され、電流が導電要素を流れるときに、上述のような電磁場の放射のために、導電要素６の電流が耳軸に対して平行な方向に流れるような構造を有している。従って、補聴器は使用中に耳に装着され、頭部におけるこの位置では、耳軸に対して平行な導電要素は頭部の表面に対して直交するであろうから、導電部分は、第１の部分を構成しており、直交しているであろう。

第１アンテナ７と寄生要素５を相互接続する回路基板６の上記部分の電流は、放射された電磁場が頭部の表面に対して実質的に平行に伝播するためには、耳軸に対して実質的に平行な方向に流れなければならない。従って、頭部の反対側の耳に到達するまで、電磁場は頭部の表面に沿って伝播する。

アンテナの放射パターンの構成はサイドローブを有しているかも知れないが、放射された電力のほとんどは頭部の表面に対して平行に伝播する。

図５に示す直交アンテナの３つの部分の構成は、さらに、放射された電磁場の全体がＴＭモードに偏向されて、電場が頭部の表面に対して直交し、あるいは実質的に直交して、電磁場が頭部の組織において、抵抗性の伝送損失なしに、あるいは低い抵抗性の伝送損失で伝播するという特性を有している。

好ましくは、効果的な放射を実現するために、アンテナの第１の部分の電流経路の長さは、耳軸に対して平行な（ユーザの耳において補聴器の動作位置の近くで頭部の表面に対して直交する）プリント回路基板６に配置されている例示された実施例において、それが配置されている補聴器アセンブリの面の長さに等しい。この構成は、例えば、上記の導電部分を補聴器アセンブリの上面に配置し、第１アンテナおよび寄生アンテナ要素５を右側面および左側面にそれぞれ配置することで、実現することができる。例示された補聴器が耳の後ろの動作位置に配置されている場合、支持要素の第１の部分は、第１の部分を構成し、直交しており、ハウジングの上面全体に沿って伸びているであろう。さらに、支持要素の少なくとも第１の部分において最大電流を実現するために、第１の部分が、放射された電磁場の１６分の１の波長から完全な波長までの間の長さを有することが好ましい。

図６に支持要素における典型的な電流分布を示す。接続平面は、第１アンテナについての励起点１７で励起され、最大電流２０は寄生アンテナ要素についての励起点１８への最短経路に沿っている。

直交アンテナを備える別の例示的なＢＴＥ補聴器では、直交アンテナは比較的短い単一の直線部分を有している。単一の直線部分は、補聴器がユーザの耳において動作位置に配置されたときに、長手方向がユーザの頭部の表面に対して直交する、あるいは実質的に直交するように、補聴器ハウジングに配置されている。さらに、単一の直線部分は、アンテナ短縮化部品、例えば直列インダクタと直列に接続されている。

しかしながら、アンテナとアンテナの構成については、他の実施形態を考えることもできるであろう。

図７ａ−図７ｃに、考えられるアンテナ設計の幾つかを模式的に示す。補聴器のアセンブリ１を上面から見ており、アンテナおよびアンテナ励起点の位置が模式的に図示されている。

図７ａは、励起点１７を有する第１アンテナ２１を示す。支持要素２３は、第１アンテナ２１の接地平面を形成しており、寄生アンテナ要素２２についての励起点１８は、第１アンテナ２１の励起点１７から、耳軸に対して実質的に平行な軸に沿って距離を置いて配置されている。支持要素６の第１の部分１９は、本実施例では、補聴器の幅を超えて伸びることはない。

図７ｂは、第１アンテナの励起点１７と寄生アンテナ要素の励起点１８の間の距離、従って第１の部分の範囲が、補聴器アセンブリの幅に相当する場合の、好ましい実施形態を示す。

図７ｃでは、励起点１７，１８が耳軸に対して直交する軸に沿って距離を置いて別々に配置されている代替実施形態を示す。この場合、寄生アンテナ要素２２は、最大電流が頭部に直交するアンテナの部分において提供されるように、アンテナ短縮化部品に接続されていることが好ましい。

図８は本発明に係る補聴器についての指向性のプロットを示している。補聴器がユーザの右手側に配置された場合とユーザの左手側に配置された場合の間で、相違は極めて小さいことが分かる。この相違は、アンテナ配置のミラーリングによるものであって、装置が例えばユーザの左手側に配置された場合、同一の装置が右手側に配置された場合に比べて、第１アンテナが頭部からより遠くに配置されている。従って、本発明の補聴器の利点は、外部のアクセサリや、両耳用補聴器における２つの補聴器の他方への無線接続に対する影響を最小限に抑えながら、ユーザの右手側および左手側において補聴器を使用できることである。

図８ａは、φ＝０°の全体的な指向性についてのθカットを示しており、図８ｂはφ＝９０°の全体的な指向性についてのθカットを示しており、何れもユーザの左手側の位置に配置された本発明に係る補聴器について、２４４１ＭＨｚにおけるものである。

図８ｃはφ＝０°の全体的な指向性についてのθカットを示しており、図８ｄはφ＝９０°の全体的な指向性についてのθカットを示しており、何れもユーザの右手側の位置に配置された本発明に係る補聴器について、２４４１ＭＨｚにおけるものである。

一般的には、アンテナの様々な部分を多様な幾何学的形状に形成することができる。互いに関連して、少なくとも１つの導電部分が、主に耳軸に対して平行な（耳に近接する点８においてユーザの頭部９の表面に対して直交する）電流を流し、それにより頭部の周りの表面での電磁波の伝送が減衰されないように、電磁場が所望の方向および所望の極性で放射されるための、上記の関連する形態に従う限り、それらはワイヤまたはパッチであってよいし、曲がっていても真っ直ぐでもよいし、長くても短くてもよい。

障害物を含む通信を考慮する場合は、具体的な波長、従って放射された電磁場の周波数が重要となる。本発明では、障害物は頭部の表面の近くに配置されたアンテナを備える補聴器を有する頭部である。例えば１ＧＨｚの周波数のように、波長が長過ぎてより低い周波数に低減する場合、頭部のより多くの部分が近接場領域に位置することになる。この結果、様々な回折により、電磁場が頭部の周りを伝搬することがより困難になる。他方で、波長が短過ぎる場合、頭部は大きすぎる障害物となって、この場合も電磁波が頭部の周りを伝搬することが困難になる。従って、長い波長と短い波長の間で最適化することが好ましい。一般に、耳から耳への通信は、産業、科学および医療用の周波数帯で、２．４ＧＨｚを中心とする所望の周波数を用いて行われる。

Claims (14)

1. ハウジングに収容された補聴器アセンブリを備える補聴器であって、
   前記補聴器アセンブリは、
   電磁場の放射と受信のための第１アンテナ要素と、
   電磁場の放射と受信のための第２アンテナ要素を備えており、
   前記第２アンテナ要素は、第１の部分と、１またはそれ以上の寄生アンテナ要素を備えており、
   前記ハウジングがその動作位置にユーザの右手側で装着されている場合と、左手側で装着されている場合とで、前記補聴器アセンブリから放射された合計の電磁場が実質的に同一となるように、前記第１アンテナ要素、前記第１の部分および前記１またはそれ以上の寄生アンテナ要素が構成されている補聴器。
2. 前記第１アンテナ要素、前記第１の部分および前記１またはそれ以上の寄生アンテナ要素が、実質的にＴＭ偏向された電磁波を放射するように構成されている請求項１の補聴器。
3. 前記第１アンテナ要素が実質的に前記補聴器アセンブリの第１の面に配置されており、
   前記寄生アンテナ要素が実質的に前記補聴器アセンブリの第２の面に配置されており、
   電磁場によって生成された電流が、支持要素の少なくとも第１の部分において、前記第１アンテナ要素から前記寄生アンテナ要素へ流れ、
   前記支持要素の前記少なくとも第１の部分の範囲が、放射された電磁場の１６分の１の波長と完全な波長の間にある請求項１または２の補聴器。
4. 前記少なくとも第１の部分が、前記ユーザによって前記ハウジングがその動作位置に装着されたときに、長手方向が前記ユーザの耳軸に対して実質的に平行となるように配置されている請求項３の補聴器。
5. 前記支持要素が前記第１アンテナ要素の接地平面を形成する請求項３または４の補聴器。
6. 前記支持要素が前記第１アンテナ要素と前記寄生アンテナ要素を支持するプリント回路基板である請求項３から５の何れか一項の補聴器。
7. 前記第１アンテナ要素の励起点と前記寄生アンテナ要素の励起点が、前記ユーザの耳軸に対して実質的に平行な軸に沿って距離を置いて別々に設けられており、
   前記距離が、好ましくは１６分の１の波長と完全な波長の間にある、請求項３から６の何れか一項の補聴器。
8. 前記第１アンテナ要素の前記励起点と前記寄生アンテナ要素の前記励起点が前記支持要素に設けられている、請求項７の補聴器。
9. 前記第１の部分が、前記第１アンテナ要素の前記励起点に近接する第１端部と、前記寄生アンテナ要素の前記励起点に近接する第２端部を有しており、
   前記第１アンテナ要素の励起に応じて、前記電流が前記支持要素の前記少なくとも第１の部分と前記寄生アンテナ要素において誘導され、
   前記電流が前記第１の部分に沿ってその最大振幅を有するように、前記支持要素と前記寄生アンテナ要素が構成されている、請求項７または８の補聴器。
10. 前記寄生アンテナ要素が、前記寄生アンテナ要素の前記励起点の反対側に自由端を有しており、
    前記第１の部分と前記寄生アンテナ要素を組み合わせた長さが、実質的に電磁放射の４分の１の波長またはその任意の奇倍数に相当する、請求項９の補聴器。
11. 前記電流が、前記支持要素の前記少なくとも第１の部分において、前記ハウジングの第１長辺および第２長辺の少なくとも一方に対して実質的に直交する方向に流れる、請求項３から１０の何れか一項の補聴器。
12. 前記ハウジングが前記ユーザによってその動作位置に装着されたときに、前記ユーザの耳軸に対して実質的に平行な方向における前記支持要素および前記寄生アンテナ要素の範囲が、４分の１の波長である、請求項３から１１の何れかの補聴器。
13. 第１補聴器と第２補聴器の間で通信する方法であって、
    前記第１補聴器は、前記ユーザの第１の耳に配置された、請求項１から１２の何れか一項の補聴器であり、
    前記第２補聴器は、前記ユーザの第２の耳に配置された、請求項１から１２の何れか一項の補聴器であり、
    前記第１補聴器と前記第２補聴器が、それぞれ、任意に右耳または左耳に配置されている方法。
14. 第１補聴器と第２補聴器を備える両耳用補聴器であって、
    前記第１補聴器は請求項１から１２の何れか一項の補聴器であって、
    前記第２補聴器は請求項１から１２の何れか一項の補聴器であって、
    前記第１補聴器は任意に前記ユーザの右耳または左耳に配置されており、
    前記第２補聴器は前記ユーザの他方の耳に配置されている、両耳用補聴器。