JP5140746B2 - バーストでの無線通信用に構成された補聴装置およびそれに電力供給する方法 - Google Patents

Description

本発明は、補聴装置と別の装置との間での無線データ通信用の通信ユニットを有する補聴装置に関する。さらに、本発明は、無線データ通信用に構成された補聴装置に電力を供給する方法に関する。無線データ通信はバースト通信であってもよい。

米国特許第６，１７３，０６３号明細書では、バッテリーからＤ級出力部への電圧を調整する電圧調整器を有する補聴器が開示されている。

米国特許出願公開第２００６／０２３３４０５号明細書では、音声増幅器に供給する電流を制限する電圧制御式電流制限器を有する補聴器が開示されている。

２つの上述の開示には、出力増幅器による電力消費に応えて、補聴器の出力増幅器に供給される電力をそれぞれ調整および制限するように適合された補聴器が記載されている。

一般に、補聴器のような補聴装置では、エネルギー源（電源）から、限られた量のみの電力の利用が可能である。例えば、補聴器では、電力は、一般に従来のＺｎＯ_２バッテリーから供給される。

一般に、無線通信回路は、データの受信中および送信中の双方においてかなりの量の電力を必要とする。

バーストでの無線通信の通信ユニットのような補聴装置の通信ユニットは、少なくともバースト期間中、エネルギー源からかなりの電流を引き込むことがある。この電流の流出は、エネルギー源には比較的大きな内部抵抗があることが多いために、エネルギー源からの過渡電圧がかなり降下する原因となることがある。補聴装置にある１つ以上のユニットはそのような供給電圧の降下の影響を受けやすいことがあり、このような降下は、音質の低下および／または１つ以上のユニットの動作の中断をもたらすことがある。

欧州特許第１２７２００１号明細書では、エネルギー源と並列に結合されたコンデンサを有する補聴器が説明されている。補聴器においてエネルギー源と並列に結合されたコンデンサは、過渡負荷の期間中、過渡負荷が生じなければエネルギー源が電力を供給する補聴器の部分と同じ部分に当然に電流を供給する。一般に、補聴器のような補聴装置には、エネルギー源は１つのみ、例えばバッテリーが設けられている。それゆえ、そのような補聴装置の電力消費部分の全てには、一般に１つのエネルギー源からの電力が供給され、従って、そのようなコンデンサの容量は、電力消費における過渡全体に対応している必要があり、例えば１〜２０ｍＦ以上の容量が必要となる。

それゆえ、本発明による補聴装置および方法が必要とされている。

補聴装置のユニット間の相互接続を本出願全体で述べる。本発明は補聴装置用の電力供給に関するため、これら上述の相互接続は、特に信号接続（一般に電気的接続が暗示される）または無線信号接続（一般に無線電波接続または誘導接続）であると述べない限り、電力供給接続である。

本発明の第１の態様によれば、通信ユニット（ＣＯＭ）を含む補聴装置を提供する。ＣＯＭは、例えば無線ネットワークにおける補聴装置と別の装置との間のデータ通信（例えば無線）用に構成されていてもよい。データ通信、またはその少なくとも一部は、デューティサイクル式通信としても公知のバースト式（通信バースト）である。

補聴装置は、入力音声信号をデジタル入力信号に変換するアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）を備えていてもよい。補聴装置は、音を入力音声信号に変換するためのマイクロフォン（ＭＩＣ）を備えていてもよい。

補聴装置はさらに、デジタル入力信号を処理済み信号に処理するための、デジタル信号プロセッサといった信号プロセッサ（ＤＳＰ）を備えていてもよい。

補聴装置はさらに、処理済み信号を増幅するための音声増幅器（ＡＭＰ）を備えていてもよい。補聴装置はさらに、増幅された処理済み信号を音に変換するためのレシーバ（ＲＥＣ）を備えていてもよい。

補聴装置はさらに、この補聴装置への電力供給用のエネルギー源（ＢＡＴ）を備えていてもよい。エネルギー源はバッテリーを備えていてもよい。エネルギー源は交換可能であってもよい。エネルギー源は出力電圧を有していてもよい。

第１の態様によれば、補聴装置はさらに、第１の安定化回路を含む少なくとも１つの安定化回路を有していてもよい。

第１の安定化回路は、例えばエネルギー源の出力電圧の少なくとも過渡的な降下期間中に、補聴装置の第１の部分回路に安定化された供給電圧を提供するように構成されていてもよい。エネルギー源の出力電圧の過渡的な降下は、通信ユニットに起因していてもよい。第１の部分回路は、アナログ・デジタル変換器、デジタル信号プロセッサ、および音声増幅器のうちの少なくとも１つを備えていてもよい。第１の安定化回路は第１のエネルギー貯蔵要素および第１の整流要素を備えていてもよい。第１のエネルギー貯蔵要素は、少なくとも一時的に、第１の部分回路に電力供給するように適合されていてもよい。第１の整流要素は、第１のエネルギー貯蔵要素が通信ユニットに電力供給することを妨げるように適合されていてもよい。

それゆえ、本発明の利点は、補聴装置が、同じエネルギー源から電力供給される、通信ユニットおよび補聴装置の１つ以上または全ての他のエネルギー消費部分とを有する場合に、他のエネルギー消費部分の少なくとも１つは、少なくとも過渡電圧降下期間は、安定化された電力供給を受けることである。そのような安定化は、例えば、エネルギー源が、電圧の降下によって電力供給が変化するようにＣＯＭから影響を受けるときに、補聴装置の１つまたは複数の関連部分が故障したりおよび／または望ましくない方法で機能したりすることを妨げるものであってもよい。それゆえ、電力供給のそのような安定化は、補聴装置の１つまたは複数の部分が、不安定性および／または音質の低下に起因して、例えば供給電圧の降下の影響を受けやすい場合に、特に関連する。エネルギー源の負荷が高いことに起因する同様の過渡電圧降下はまた、ＡＭＰが高い電流を引き込む際、またはＤＳＰがとりわけ複雑な処理をする際の過渡的な音のピークが生じている状況において発生することがある。

少なくとも１つの安定化回路は、単一のユニットを備えていてもよいし、または複数のユニットに分割されていてもよい。少なくとも１つの安定化回路は、例えば調節、調整、平滑化、制限などによって、補聴装置の１つまたは複数の関連部分に供給される電力、すなわち電圧および／または電流を安定化させるように適合されていてもよい。

本発明の少なくとも１つの安定化回路は、少なくとも動作中、エネルギー源から直接電力供給されてもよい。

少なくとも１つの安定化回路は、電流制限器への供給電圧に応じて電流、例えば少なくともＡＭＰに供給される電流を制限する電流制限器を備えていてもよい。これにより、エネルギー源における供給電圧が、ＡＭＰによる負荷に起因して一定のレベル未満へと降下しないようにし得る。

電流制限器はＡＭＰと直列に接続されていてもよい。さらに、電流制限器は、米国特許出願公開第２００６／０２３３４０５号明細書に記載のように、電流制限器への供給電圧に応じてＡＭＰに供給する電流を時間的に連続してアナログ制限するようにしてもよい。ここでは、電流制限器は、補聴装置の他の部分を故障から保護するために導入される。

第１の安定化回路は第１のエネルギー貯蔵要素を含んでいてもよい。本発明のいずれのエネルギー貯蔵要素（例えば第１のエネルギー貯蔵要素）も、コンデンサおよび／または例えばエネルギーバッファとして機能し得る任意の他の要素であってもよいし、またはそれらを備えていてもよい。エネルギー貯蔵要素は、例えば少なくとも過渡電圧降下期間に補聴装置の１つ以上の要素に電力を提供してもよい。

補聴装置は、エネルギー源からの供給電圧の過渡的な降下期間にエネルギー貯蔵要素が補聴装置の少なくとも１つの部分に電力を提供するように適合されていてもよい。

第１のエネルギー貯蔵要素は、少なくとも過渡電圧降下期間に、ＡＤＣ、ＤＳＰ、およびＡＭＰのうちの少なくとも１つ、例えばＡＤＣおよびＤＳＰに電力供給するように適合されていてもよい。さらに、第１のエネルギー貯蔵要素は、ＡＤＣ、ＤＳＰ、およびＡＭＰのうちの少なくとも１つと並列に結合していてもよい。第１のエネルギー貯蔵要素が、少なくとも過渡電圧降下期間に、ＡＤＣ、ＤＳＰ、およびＡＭＰのうちの少なくとも１つ、例えばＡＤＣおよびＤＳＰに電力供給するように設けられていることが有利である。第１のエネルギー貯蔵要素は、例えば、電流制限器とＡＭＰとの直列結合に並列に結合されていてもよい。第１のエネルギー貯蔵要素は、例えばエネルギー源での過渡電圧降下期間にＡＤＣへ十分なバックアップ給電を提供するように、少なくとも１μＦ、例えば１μＦ〜１０μＦの範囲、または少なくとも４．７μＦの容量を有していてもよい。第１のエネルギー貯蔵要素は、例えばエネルギー源での過渡電圧降下期間にＡＤＣおよびＤＳＰへ十分なバックアップ給電を提供するように、少なくとも１０μＦ、例えば１０μＦ〜１００μＦの範囲、または少なくとも４７μＦの容量を有していてもよい。第１のエネルギー貯蔵要素は、例えばエネルギー源での過渡電圧降下期間にＡＭＰおよびおそらくＡＤＣおよび／またはＤＳＰにも十分なバックアップ給電を提供するように、少なくとも１００μＦ、例えば１００μＦ〜７００μＦの範囲、または少なくとも４７０μＦの容量を有していてもよい。第１のエネルギー貯蔵要素についての上述の値のいずれも、可能な第２および／または第３のエネルギー貯蔵要素の値を規定するものであってもよい。

第１の安定化回路は、第１のエネルギー貯蔵要素と直列に結合されかつＡＤＣ、ＤＳＰ、およびＡＭＰのうちの少なくとも１つと直列に結合されてもよい第１の整流要素を備えていてもよい。本発明のいずれの整流要素（例えば第１の整流要素）も、理想的なダイオード回路のような理想的な整流器であってもよいし、またはそれを備えていてもよい。本発明のいずれの整流要素もダイオードであってもよいし、またはそれを備えていてもよい。理想的な整流器はまた、スーパーダイオードまたは精密整流器として公知である。精密整流器は、例えば、文献から多くの変形例が周知である動作可能な増幅器に基づいた回路を備えていてもよい。理想的な整流器の実施形態は、図３に（図２の単一の電気回路の記号と共に）示しており、代替的な変形例は米国特許第６，５５２，５９９号明細書に見出される。図示の理想的な整流器は、実質的に電圧降下のないダイオードの特徴を有する。これは、補聴装置における１．３Ｖの典型的な低い供給電圧では、０．７Ｖの典型的なシリコンダイオードの電圧降下後にはシリコン回路の動作に十分な電圧をもたらさないため、本発明によれば好ましい。

第１の整流要素は、少なくとも過渡電圧降下期間に、第１のエネルギー貯蔵要素を補聴装置の少なくとも一部から電気的に切り離すために提供されてもよく、その補聴装置の少なくとも一部は、ＣＯＭを備えていてもよい。これによって、補聴装置のエネルギー消費の少ない部分に独立して確実に給電できる。第１の整流要素は、少なくとも過渡電圧降下期間に、第１のエネルギー貯蔵要素がＣＯＭに電力供給することを妨げるようにするために提供されてもよい。これは、安定化された電力供給を有する補聴装置の１つまたは複数の部分が、例えばバースト期間にＣＯＭの電力消費による影響を余り受けないという利点を有する。さらに、少なくとも１つの安定化回路は、補聴装置の１つまたは複数の関連部分の電力の安定化に、より好適であろう。

第１の安定化回路は、ＡＤＣ、ＤＳＰ、およびＡＭＰのうちの少なくとも１つの供給電圧を一定レベル、例えば約１Ｖに調整するために、（例えばフィードバック制御された）電圧調整器（ＲＥＧ）を備えていてもよい。一定レベルは、少なくとも通信ユニットがバースト期間中でない場合の第１の安定化回路の供給電圧よりも低いレベルであってもよい。

少なくとも１つの安定化回路、および／または電圧調整器は、例えばＡＭＰを調整するように構成されてもよく、切り替えモードの電力供給を備えていてもよい。これは、１つまたは複数の関連部分（例えばＡＤＣ、ＤＳＰ、およびＡＭＰのうちの少なくとも１つ）に供給される電圧を、エネルギー源の電圧よりも高いレベルにできるという利点を有し得る。

第１の安定化回路は、ＡＤＣ、ＤＳＰ、およびＡＭＰのうちの少なくとも２つ、例えば少なくともそれらの３つ全ての供給電圧を安定化するように構成されていてもよい。

少なくとも１つの安定化回路は、第１の安定化回路と第２の安定化回路とを含む複数の安定化回路を含んでいてもよい。さらに、第１の安定化回路は、例えばＡＭＰの供給電圧を安定化するように構成されていてもよい。第２の安定化回路は、音声増幅器、アナログ・デジタル変換器およびデジタル信号プロセッサのうちの少なくとも１つの供給電圧を安定化するように構成されていてもよい。補聴装置の個々の部分に従って電力供給を安定化するように構成された補聴装置を提供することは、有利であろう。これは特に、個々の安定化回路を関連部分の特定のニーズ用に構成し得るため、有利であろう。例えば、ＡＤＣのような部分は、一定の最小供給電圧を必要とするが、補聴装置の他の部分（例えばＡＭＰおよび／またはＣＯＭ）と比べて著しい量の電流を引き込まない場合、ＡＤＣ用の特定の安定化回路を有することは有利であろう。

例えば、第２の安定化回路は、ＡＤＣと並列に結合されてもよい第２のエネルギー貯蔵要素と、第２のエネルギー貯蔵要素と直列に結合され、かつＡＤＣと直列に結合されてもよい第２の整流要素とを備えていてもよい。それゆえ、第２の整流要素は、少なくとも過渡電圧降下の期間中に、第２のエネルギー貯蔵要素をＣＯＭおよび／またはＡＭＰのような補聴装置の少なくとも一部から電気的に切り離すことができる。

第１の安定化回路は例えば、ＡＤＣに並列に結合されてもよいエネルギー貯蔵要素と、エネルギー貯蔵要素と直列に結合され、かつＡＤＣと直列に結合されてもよい整流要素と、ＡＭＰと直列に結合される電流制限器とを備えていてもよい。それゆえ、ＡＭＰによる電流引き込みは、少なくとも過渡電流期間に、ＡＭＰによる電流消費が高い場合には、エネルギー貯蔵要素から過度の電流を引き込むことを制限される。過渡の合間に、エネルギー貯蔵要素には、エネルギー源からの電力が供給されてもよい。

補聴装置は、エネルギー源の出力電圧よりも高い電圧を通信ユニットに提供する電圧増幅器を備えていてもよい。電圧増幅器は、独占的にまたは実質的に独占的にＣＯＭへの供給を調整してもよい。電圧増幅器は２^＊Ｖで示される。電圧増幅器は、エネルギー源の出力電圧に対してＣＯＭの供給電圧を倍増してもよい。

本発明の補聴装置は、補聴器、耳鳴り軽減装置、耳鳴り治療装置、雑音抑制装置など、またはそのような装置の２つ以上のいずれかの組み合わせであってもよい（またはそれらを備えていてもよい）。

本発明の補聴装置は、補聴装置と１つ以上の他の装置、例えば補聴装置、遠隔操作器、装着装置（ｆｉｔｔｉｎｇ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）、携帯電話、メディアプレーヤー、ヘッドセット、ドアベル、警報システム、例えばテレコイルリプレイスメント（ｔｅｌｅ ｃｏｉｌ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ）のような放送システムとの間の無線（および／または有線）通信用の、通信ユニットを備えていてもよい。

本発明の通信ユニットは、受信器および／または送信器を備えていてもよい。

通信ユニットは、少なくとも通信バースト期間に、エネルギー源の過渡電圧降下を引き起こすことがある。エネルギー源の出力電圧の過渡的な降下は、１０マイクロ秒〜１０ミリ秒の範囲、例えば１００マイクロ秒〜１ミリ秒の範囲、例えば４００マイクロ秒〜８００マイクロ秒の範囲となり得る。

補聴装置のレシーバおよび／または送信器は、従来のＺｎＯ_２バッテリーで利用可能な電圧よりも高い電圧で一般に動作する無線チップ、例えばＮｏｒｄｉｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒの無線チップ「ｎＲＦ２４ｌ０１」に備えられていてもよい。それゆえ、電圧ダブラーを介して無線チップに電力を供給することが必要とされることがある。さらに、このタイプの無線チップは、送受信の際にかなりの量の電流を引き込み得る。従来のＺｎＯ_２バッテリーは、限られた期間、一般に数ミリ秒間、必要量の電流を供給可能であるにすぎず、その後は、機能しなくなることがある。必要量の電流の連続的な供給は、それより下回ると補聴装置の１つ以上の他の部分（例えばデジタル信号処理回路）が適切な動作を停止させてしまうようなレベルにまで供給電圧を低下させることがある。さらに、ＺｎＯ_２バッテリーは、通信中に無線チップに電流を供給した後に、回復時間を必要とすることがある。それゆえ、一般に、無線チップデューティサイクル、すなわち無線ターンオン時間と無線ターンオフ時間の和に対する無線ターンオン時間の百分率は、１０％未満に維持される必要がある。

例えばネットワークにおける装置間の通信は、例えばネットワークにおける全装置が、いつ送信をし、いつ受信するかを分かるように同期し得る。通信、すなわち受信および／または送信は、例えば１０マイクロ秒〜１０ミリ秒の範囲、例えば１００マイクロ秒〜１ミリ秒の範囲、例えば４００マイクロ秒〜８００マイクロ秒の範囲、例えば約６００マイクロ秒であり得る短いバーストで実施されてもよい。

補聴器のような補聴装置は、例えば従来のＺｎＯ_２バッテリーにより適切に供給される低電力消費でのデータ通信が可能となり得る。例えばバーストでの無線データ通信中、ＣＯＭはエネルギー源から１０〜５０ｍＡの電流を引き込み得る。

しかしながら、通信ユニットはエネルギー源から適切に電力を供給されても、バースト期間中の通信ユニットによるこの電力消費は、依然として高いことがあるため、特に本発明による少なくとも１つの安定化回路が提供されない場合には、バーストに起因する過渡電圧降下の期間中は、補聴装置の１つ以上の他の部分が故障したり、または望ましくない方法で機能したりすることがある。

本発明による補聴装置は、両耳用の補聴器システムに有利に組み込むことができ、２つの補聴器は、例えば、音声信号、信号処理パラメータ、信号処理プログラムの特定などの制御データなどのデータのデジタル交換のために無線ネットワークによって相互接続され、場合によっては、当業者に公知のような遠隔制御などの他の装置と相互接続される。

デンマークの特許出願ＰＡ第２００８ ０１８２９号明細書および米国特許出願第１２／３５３，１７４号明細書に、さらに、少なくとも補聴装置と別の装置とを含む補聴システム用の無線ネットワークプロトコルの詳細が説明されている。適用された周波数範囲は、主に、オープンＩＳＭ周波数範囲における８００〜９００ＭＨｚおよび２．３〜２．５ＧＨｚであるが、原理上そのような無線通信は１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数を用いるであろう。従来技術で一般的な誘導通信の代わりに、好ましい無線通信を用いることによって、通信距離は、著しく長く（例えば、１〜１０ｍの通信範囲に）なり、補聴器のユーザが自由に動き回れるようになるという利点を有することとなる。

本発明の第２の態様によれば、バーストでの無線通信用に構成してもよい補聴装置に電力供給する方法が提供される。第２の態様による補聴装置は、音を入力音声信号に変換するマイクロフォン、入力音声信号をデジタル入力信号に変換するアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）、デジタル入力信号を処理済み信号に処理するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、処理済み信号を増幅させる音声増幅器（ＡＭＰ）、増幅された処理済み信号を音に変換するレシーバ、（例えば補聴装置と別の装置との間のデューティサイクル式無線データ通信用の）通信ユニット（ＣＯＭ）、および補聴装置への電力供給用のエネルギー源のうちの１つ、複数、または全てを備えていてもよい。第２の態様による補聴装置は、第１の安定化回路を含む少なくとも１つの安定化回路を備えていてもよい。第１の安定化回路は第１のエネルギー貯蔵要素および第１の整流要素を備えていてもよい。第２の態様による補聴装置は、本発明の第１の態様による補聴装置であってもよいし、またはそれを備えていてもよい。好ましくは、その方法は、エネルギー源から補聴装置に電力を供給するステップを含み、そのステップは、第１の整流要素によってそれぞれ第１のエネルギー貯蔵要素および第１の部分回路に電力供給するステップを含む。第１の部分回路は、アナログ・デジタル変換器、デジタル信号プロセッサ、および音声増幅器のうちの少なくとも１つを備えていてもよい。エネルギー貯蔵要素は、例えばエネルギー源の出力電圧の過渡的な降下期間、少なくとも一時的に、第１の部分回路に電力供給することを可能とする一方、通信ユニットへの電力供給は妨げられていてもよい。本発明の第２の態様の利点は、本発明の第１の態様による上述の利点と同じまたは同様であろう。

その方法は、例えば少なくとも過渡電圧降下期間にＡＤＣ、ＤＳＰ、およびＡＭＰのうちの少なくとも１つの供給電圧を安定化するステップを有していてもよい。

本発明の上述のおよび他の特徴および利点は、以下の、添付の図面を参照した例示的な実施形態の詳細な説明によって当業者には容易に分かるであろう。

信号接続を含む補聴装置の概略図を示す。 整流要素の記号を示す。 理想的な整流要素回路を示す。 整流要素およびコンデンサを備える安定化回路によって電力安定化が実施され、かつ安定化回路が電力調整器を備える、本発明の第１の実施形態の概略図を示す。 整流要素およびコンデンサを備える安定化回路によってＡＤＣおよびＤＳＰの電力安定化が実施される、本発明の第２の実施形態の概略図を示す。 整流要素およびコンデンサを備える安定化回路によってＡＤＣおよびＡＭＰの電力安定化が実施される、本発明の実施形態の概略図を示す。 各々整流要素およびコンデンサを備える２つの安定化回路によってＡＤＣ、ＤＳＰおよびＡＭＰの電力安定化が実施される、本発明の実施形態の概略図を示す。 整流要素およびコンデンサを備える安定化回路によってＡＤＣ、ＤＳＰおよびＡＭＰの電力安定化が実施され、かつ安定化回路が電流制限器を備える、本発明の実施形態の概略図を示す。 整流要素、コンデンサ、および電流制限器によってＡＤＣおよびＡＭＰの電力安定化が実施される、本発明の実施形態の概略図を示す。

明確にするために、図面は概略的であり単純化しており、かつ本発明の理解に必要である詳細を示すにすぎず、他の詳細は省略されている場合がある。全体を通して、同じ参照符号および記号文字列を同一または対応する部分に使用する。

添付の図面に示す本発明の例示的な実施形態に加えて、本発明を、異なる形態で供し得ること、および本願明細書で示した実施形態に限定すると解釈すべきでないことに留意されたい。むしろ、これらの実施形態は、本開示を詳細かつ十分とし、かつ当業者に本発明の概念を完全に伝えるように提供されている。

補聴器の設計では、サイズおよび電力消費は重視すべき事柄である。補聴器のサイズは、使用するバッテリーのサイズに依存し、小型かつ分離した補聴器を保証するために、タイプ「３１２」および「１３」などの小型バッテリーを使用する。そのような小型のバッテリーの欠点は、内部抵抗が比較的大きいことである。例えば「３１２」バッテリーは、典型的に５オームの内部抵抗を有し、ＡＡタイプのバッテリーの抵抗よりも１００倍高くなることがある。この高い内部抵抗の影響は、バッテリーでの電力消費が高い場合に、バッテリーの出力電圧が降下し得ることである。通常は単一のバッテリーセルしか使用していないので、電圧のそのような降下は補聴器の部分の動作に重要となることがある。

補聴器での電力消費は、様々な部分に分散される。デジタル補聴器の場合、電力消費は、特に無線通信範囲がより長距離である必要がある場合には、主に無線通信によるものとなることがある。加えて、デジタル信号プロセッサおよび増幅器もまた著しく電力を消費することがある。

無線通信には高い信号周波数が望まれる。なぜなら、これはまた、データ転送速度を高速にすることが可能となることを意味するためである。しかしながら、高い信号周波数の固有の代償は、信号の生成に必要となる電力が高くなることであろう。それゆえ、バッテリー電力を確実に効率的に使用するために、無線伝送を、限られた期間を通信に使用した後に、通信しない長めの期間が続くデューティサイクル式に（すなわち「バーストモード」で）動作させることが通常行われている。デューティサイクル式無線通信は、また、通信の衝突を回避するために、規則および無線プロトコルによって決められている場合がある。そのような通信は、一般に、０．５％〜１０％で変化しかつ２．４ＧＨｚなどの周波数帯域内の７９の周波数間でホッピングすることの多いデューティサイクルを有することがあるので、電力消費が振動し、それが、バッテリー出力電圧の過渡電圧降下として反映される。

補聴器の異なる部分は、供給電圧の変動による影響を異なった方法で受けることがある。

ＡＤＣの電流流出は低い（一般に２００〜４００μＡ）が、ＡＤＣは、通常供給電圧に依存し得る基準バンドギャップに依存する。それゆえ、電圧変動の結果、ＡＤ変換にノイズを生じ、このノイズは、補聴器のＡＤ変換器から信号プロセッサに送信されるデジタル音声信号に反映されることがある。

電圧降下はドロップアウトを生じることがあり、おそらくデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を再設定するので、ＤＳＰは、十分な電圧に依存することがある。しかしながら、電力消費はかなり供給電圧に依存することがあるため、ＤＳＰは非常に低い電圧（例えば０．７Ｖ）で動作するように構成されていることが望ましい場合がある。それゆえ、安定的な低電圧供給を用いることによって、ＤＳＰによる低電力消費を達成することがある。

補聴器に使用されるＤ級タイプの増幅器では、供給電圧はレシーバへの出力に直接反映される。それゆえ、供給電圧の降下は音量の低下として反映され、および特に振動が音響出力と相関関係がない場合には、振動する供給電圧は、レシーバの出力における対応する振動として直接聞かれることがある。

上述のように、無線通信は電力消費の変動、すなわち、補聴装置が生成する音質に影響を及ぼし得る供給電圧の変動の主な要因である場合がある。電力消費およびサイズが余り重要ではない、補聴装置の分野以外では、サウンドアーティファクト（ｓｏｕｎｄ ａｒｔｅｆａｃｔ）を回避する選択を取り得る。過渡電圧降下の同様の問題に対する一般的な解決法は、バースト期間中に無線モジュールへ電力を供給する十分な容量を有し、かつバーストとバーストとの間に充電するコンデンサを提供し、それによって、供給電圧の他のモジュールへの影響を回避することであろう。無線通信による補聴器では、そのようなコンデンサは、供給電圧の変動をフィルタで除去するために少なくとも２ｍＦの容量を必要とするであろう。そのようなコンデンサは物理的にかなり大きいことがあり、これは望ましくない。欧州特許第０４０５７８３号明細書におけるコードレス電話の場合、補聴器においてかなり高い電力消費を意味する干渉振動を回避するために、バーストの外で電流を引き込むダミーの電力負荷電流シンクを提供することが提案されている。従って、補聴装置のデューティサイクル式無線通信は、１．３Ｖのバッテリーでは商業的に実現できないということが当業者の一般的な考えであった。

本発明に先立って、バースト期間中の電力消費によって５０ｍＡまでのエネルギー源（バッテリー）からの電流引き込みをもたらす、デューティサイクル式無線電波通信による補聴器の動作は、過度のノイズをもたらすと予測されていた。しかしながら本発明では、今や、部分回路の異なる特徴と要求とを整合させる１つ以上の安定化回路を用いることによって、補聴器においてデューティサイクル式無線電波通信を実行可能にすることを実現した。これは、１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの間の任意の周波数範囲における動作、特に周波数帯域８００ＭＨｚおよび２．４ＧＨｚにおける補聴器の動作において大きな利点である。

図１には、誘導無線通信（ＩＮＤ）、アナログ・デジタル変換（ＡＤＣ）、デジタル信号処理（ＤＳＰ）ならびに音の増幅および再生（ＡＭＰ）用のサブユニットを含む補聴装置を示す。そのような補聴装置は一般に、誘導無線通信用に構成されており、バースト期間中に約２ｍＡ、および平均して２００μＡの電流を引き込み得る。ＡＤＣは４００μＡを消費し、ＤＳＰは７００〜１５００μＡを消費し、ＡＭＰは５〜１０ｍＡを消費し得る。

送信範囲を拡大し、およびデータ送信を増大させる利益を得るために、補聴器を、例えば、２．４ＧＨｚの無線電波通信用に構成することが望ましいため、この技術で動作する補聴器を得るために、従来技術の電源を取り換えるかまたは修正する必要がある。電源に関して、２．４ＧＨｚの無線電波通信用に構成された補聴器は、バースト期間中にエネルギー源（例えばバッテリー）から１０〜５０ｍＡの電流流出を生じることがある。

ＡＤＣを安定的に動作させる為に、供給電圧は、動作時の回路バンドギャップ電圧を上回るように構成されることが推奨される。しかしながら、ＡＤＣの電力消費条件は限られているため、限られた安定化容量が必要とされる。本発明は、理想的なダイオード回路によって給電されるように、４．７μＦの範囲の中規模のコンデンサを構成することによって、安定化回路を提供することを提案する。本発明によるそのような構成では、コンデンサを、ＡＤＣに電流を提供する一方、無線回路への電流の供給から電気的に絶縁されているように構成する。電圧降下のない理想的なダイオード回路を使用することによって、ＡＤＣに十分な電圧をもたらす構成を保証し得る。

欧州特許第１２４７４２６号明細書において説明されているように、ＤＳＰは降圧変換器によって給電されて、電力消費を低減させる。そのような場合には、ＤＳＰは過渡電圧降下に対してよりロバスト性が良好となり得る。しかしながら、本発明によれば、ＤＳＰへの電力供給は、上述のものと類似の構成のダイオードとコンデンサとの組み合わせによって行われるように構成され、ＤＳＰへ必要な電圧供給が、ＣＯＭおよび／またはＡＭＰの電流引き込みによる影響を受けないか、または少なくなっている構成を提供することができる。そのような場合には、ＤＳＰに給電するためのコンデンサは、少なくとも１０〜１００μＦの範囲、例えば４７μＦである必要がある。

現代の補聴装置で使用されるＡＭＰは一般に、パルス幅変調に基づくＤ級増幅器である。それゆえ、供給電圧の低減がレシーバの出力に直接反映される。従来技術では、供給電圧の変動の主な原因はバッテリーの消耗および増幅器の電力消費であるため、これは問題ではない。バッテリーの消耗は、通常の状況下では時間とともにゆっくりと進行するので、変化は、音量のゆっくりとした減衰として聞こえるのみである。さらに、従来技術では、増幅器の電力消費の影響が、出力音量と相関性があると知られているので、補聴装置のユーザがその影響に気づくことは困難である。従って、従来技術では（米国特許第６，１７３，０６３号明細書）、ＡＭＰが電流を消費する主なものである場合には、電流によるフィードバックアーティファクトと、それによる過渡電圧降下を回避するために、ＡＭＰに給電する電圧調整器を提供することが知られているが、ＡＭＰに、デューティサイクル式無線通信ユニットなどの他の補聴器ユニットに起因する過渡電圧降下に対して安定化された電圧供給を行う電圧調整器を提供することは知られていない。

しかしながら、無線伝送のバーストに起因する供給電圧の振動は、特に無線バーストは音と相関関係にないため、レシーバ出力の可聴振動として直接反映される。供給電圧の変動の影響を低減させるために、本発明は、ＡＭＰへの電圧を調整するための電圧調整器を提供することを提案する。このような構成では、供給電圧が、ＡＭＰへの調整された供給電圧（例えば１Ｖ）を上回って維持される限り、補聴装置を、例えば無線通信ユニットからのバッテリーへの負荷の変動に影響されないように構成し得る。

特に大きな音を使用する状況では、ＡＭＰは電力消費が高いので、ＡＭＰの電力供給における電流を制限する電流制限器を構成することが有益となるであろう。このようにして、ＡＭＰは、電力消費が、ＣＯＭおよび／またはＤＳＰの動作に悪影響を及ぼす供給電圧降下を引き起こさないように構成する。そのような電流制限は、デューティサイクルの電圧が降下する音にまでは低下させない出力を適度にクリッピングするようにしてもよい。電流制限器が、整流要素およびコンデンサを含む安定化回路によって給電されるように構成されている場合、必要な容量もまた低減され得る。

本発明の第１の実施形態を図４に示す。この実施形態は、１．３Ｖのバッテリー（ＢＡＴ）からの電力供給を有するように構成されたデューティサイクル式無線通信用に構成された補聴器に関する。ＣＯＭは、電圧増幅器（２^＊Ｖ）によって電力が供給される。電圧増幅器は、電源（ＢＡＴ）の出力電圧に関して供給電圧を倍増させるように構成される。この実施形態では、理想的なダイオード（Ｄ）は、コンデンサ（Ｃ）に電力を供給するように構成されている。コンデンサ（Ｃ）は、１〜１０μＦ、好ましくは４．７μＦの静電容量を有する。コンデンサは、ＡＤＣと並列に結合されている。コンデンサは、少なくとも一時的に、ＡＤＣに電力を供給し得る。ＤＳＰは、バッテリーから電力を受けかつ内部調整を行うように構成されている。ＡＭＰは、能動的フィードバックベースの調整器（ＲＥＧ）によって供給電圧が１Ｖに安定化されるように構成されている。

図５に、デューティサイクル式無線通信用に構成された補聴器の代替的な実施形態を示す。ＣＯＭユニット用の電源は、この実施形態では、供給電圧を倍増させるように構成されている。この実施形態では、理想的なダイオード（Ｄ）はコンデンサ（Ｃ）に給電するように構成され、コンデンサ（Ｃ）はＤＡＣおよびＤＳＰに給電するように構成されている。この実施形態では、Ｃの静電容量は、１０μＦ〜１００μＦの範囲である必要がある。この実施形態は第１の実施形態よりも、ＤＳＰが内部電圧調整を必要としないという利点がある。

図６に、デューティサイクル式無線通信用に構成された補聴器の別の代替的な実施形態を示す。ＣＯＭユニット用の電源は、この実施形態では、供給電圧を倍増させるように構成されている。この実施形態では、理想的なダイオード（Ｄ）はコンデンサ（Ｃ）に給電するように構成され、コンデンサ（Ｃ）はＡＤＣおよびＡＭＰに給電するように構成されている。Ｃの静電容量は、この実施形態では、少なくとも１００μＦ〜７００μＦの範囲、例えば４７０μＦである必要がある。この実施形態は、電圧調整器による実施形態よりも設計が単純であるという利点を有する。

図７に、デューティサイクル式無線通信用に構成された補聴器の別の代替的な実施形態を示す。ＣＯＭユニット用の電源は、この実施形態では、供給電圧を倍増させるように構成されている。この実施形態では、２つの理想的なダイオード（Ｄ１およびＤ２）が２つのコンデンサＣ１およびＣ２にそれぞれ給電するように構成されており、コンデンサＣ１およびＣ２はそれぞれＡＤＣおよびＡＭＰに独立して給電するように構成されているため、それぞれ１μＦ〜１０μＦおよび１００μＦ〜７００μＦの静電容量が必要となる。この実施形態は、給電される回路の各々に最適な安定化回路構成を提供する利点を有する。

図８に、デューティサイクル式無線通信用に構成された補聴器の別の代替的な実施形態を示す。ＡＭＰは、この実施形態では、電流制限器（ＬＩＭ）によって電力供給される。このようにして、ＡＭＰは、ＣＯＭおよび／またはＤＳＰの動作に悪影響を及ぼして電力消費によって供給電圧降下を起こさない（または低減させる）ように構成されている。静電容量は１０μＦ〜１００μＦであればよい。これは、適度な全静電容量で補聴器の安定性を高くするという利点を有する。

図９に、デューティサイクル式無線通信用に構成された補聴器の別の代替的な実施形態を示す。ＡＤＣおよびＡＭＰは、この実施形態では、整流要素（Ｄ）およびコンデンサ（Ｃ）を含む共通の安定化回路から、またはそれによって電力供給されている。ＡＭＰは、電流制限器（ＬＩＭ）と直列に接続されている。このようにして、ＡＭＰは、電力消費によって、コンデンサ上で過度に放電させないように構成されている。過度の放電は、ＡＤＣの動作と競合し得るＡＤＣの供給電圧降下の原因となることがある。それゆえ、静電容量は、図６の実施形態よりも少なく、例えば４７μＦ〜４７０μＦ、例えば２２０μＦである必要があるだろう。これは、適度な全静電容量で補聴器の安定性を高くし、かつ音質を向上させ、それゆえコンデンサおよび好ましくは補聴装置の得られるサイズを改善するという利点を有する。

上述の実施形態は必要な静電容量について述べているが、これらの値は最小限の条件に対応するものであり、動作モードの上限を意味するものではない。それゆえ、本発明の実施形態は、これらの範囲を超える静電容量を使用することによって実施することができる。

Claims (15)

1. 補聴装置であって、
   補聴装置への電力供給用のエネルギー源であって、出力電圧を有するエネルギー源と、
   入力音声信号をデジタル入力信号に変換するアナログ・デジタル変換器と、
   前記デジタル入力信号を処理済み信号に処理するためのデジタル信号プロセッサと、
   前記処理済み信号を増幅する音声増幅器と、
   前記補聴装置と別の装置との間の無線データ通信用の通信ユニットと、
   少なくとも前記エネルギー源の前記出力電圧における過渡的な降下の期間中に第１の部分回路に安定化された供給電圧を提供するための第１の安定化回路を含む少なくとも１つの安定化回路と、を備えており、
   前記第１の部分回路は、前記アナログ・デジタル変換器、前記デジタル信号プロセッサ、および前記音声増幅器のうちの少なくとも１つを備えており、
   前記第１の安定化回路は、第１のエネルギー貯蔵要素および第１の整流要素を備えており、
   前記第１のエネルギー貯蔵要素は、少なくとも一時的に、前記第１の部分回路に電力供給するように適合されており、
   前記第１の整流要素は、前記第１のエネルギー貯蔵要素が前記通信ユニットに電力供給しないように適合されている、補聴装置。
2. 前記無線データ通信の少なくとも一部がバーストで実行される、請求項１に記載の補聴装置。
3. 前記エネルギー源の前記出力電圧の過渡的な降下が、１０マイクロ秒〜１０ミリ秒の範囲、例えば１００マイクロ秒〜１ミリ秒の範囲、例えば４００マイクロ秒〜８００マイクロ秒の範囲である、請求項１または２に記載の補聴装置。
4. 無線データ通信中の前記通信ユニットの電力消費が、前記エネルギー源から１０〜５０ｍＡの範囲の電流引き込みを生じる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の補聴装置。
5. 前記少なくとも１つの安定化回路が、電流制限器を備えており、前記電流制限器は、前記電流制限器での測定供給電圧に応じて、少なくとも前記音声増幅器に供給される電流を制限する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の補聴装置。
6. 前記第１のエネルギー貯蔵要素が、前記電流制限器と前記音声増幅器との直列結合に並列に結合されている、請求項５に記載の補聴装置。
7. 前記第１のエネルギー貯蔵要素の容量が少なくとも１μＦ、例えば少なくとも４７μＦ、例えば少なくとも４７０μＦである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の補聴装置。
8. 前記少なくとも１つの安定化回路が、少なくとも前記音声増幅器の供給電圧を一定レベルに調整する、フィードバック制御された電圧調整器を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の補聴装置。
9. 前記少なくとも１つの安定化回路が、前記アナログ・デジタル変換器、前記デジタル信号プロセッサ、および前記音声増幅器のうちの少なくとも２つの供給電圧を安定化するように構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の補聴装置。
10. 前記少なくとも１つの安定化回路が、前記第１の安定化回路と第２の安定化回路とを含む複数の安定化回路を含み、前記第２の安定化回路が、前記音声増幅器、前記アナログ・デジタル変換器および前記デジタル信号プロセッサのうちの少なくとも１つの供給電圧を安定化させるように構成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の補聴装置。
11. 前記第１の整流要素が理想的なダイオード回路である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の補聴装置。
12. 前記補聴装置が、前記エネルギー源の前記出力電圧よりも高い電圧を前記通信ユニットに提供する電圧増幅器を備えている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の補聴装置。
13. 前記補聴装置が補聴器である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の補聴装置。
14. 補聴装置に電力を供給する方法であって、
    前記補聴装置が、
    出力電圧を有するエネルギー源と、
    入力音声信号をデジタル入力信号に変換するアナログ・デジタル変換器と、
    前記デジタル入力信号を処理済み信号に処理するデジタル信号プロセッサと、
    前記処理済み信号を増幅する音声増幅器と、
    前記補聴装置と別の装置との間の無線データ通信用の通信ユニットと、
    第１のエネルギー貯蔵要素と第１の整流要素とを含む第１の安定化回路を含む少なくとも１つの安定化回路と、を備えており、
    前記方法は、前記エネルギー源から前記補聴装置に電力を供給するステップを含んでおり、
    前記ステップは、前記第１の整流要素によって前記第１のエネルギー貯蔵要素および第１の部分回路のそれぞれに電力を供給するステップを含んでおり、
    前記第１の部分回路は、前記アナログ・デジタル変換器、前記デジタル信号プロセッサ、および前記音声増幅器のうちの少なくとも１つを含んでおり、
    前記エネルギー貯蔵要素は、少なくとも一時的に、前記第１の部分回路に電力供給可能となる一方、前記エネルギー源の前記出力電圧の過渡的な降下期間中の前記通信ユニットへの電力供給は回避されている、方法。
15. 前記補聴装置が、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の補聴装置である、請求項１４に記載の方法。

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