WO2004010733A1 - 補聴システム及び補聴方法 - Google Patents

Abstract

マイク（１１）に入力された音声は電気信号に変換され、アンプ（１３）により増幅される。増幅された電気信号は、交流電流として一次コイル（１５）に供給され、これにより一次コイル（１５）の周辺磁場が時間的に変化し、二次コイル（１７）に誘導起電力が発生する。振動コイル（２１）には、当該誘導起電力による電流が供給され、これにより当該振動コイル（２１）の周辺に誘導磁場が発生する。鼓膜面に設けられた振動コイル（２１）は、この誘導磁場と永久磁石（１９）が形成する静磁場との相互作用により加振する。

Description

明 細 書

捕聴シス テ ム及び補聴方法

技術分野

本発明は、 電磁コイルを用いて、 鼓膜面に留置された振動 コ イ ルを振動させる補聴シス テ ム及び補聴方法に関する。

背景技術

補聴器と は、 難聴の人のために、 音を集めた り 増幅したり して聞こえやすく するための装置である。 現在使用されてい る補聴器は大き く 二つのタイプに分ける こ とができる。 一つ は、 一般に普及 しているイヤホンタイ プの補聴器である。 こ のタイプの補聴器は、 外耳領域に配置され、 外部音声を増幅 して出力 し、 空気の振動によ り鼓膜を振動させる ものである。 その形態と しては、 例えば携帯型イヤホンラジオ型のもの， 耳かけ型のもの， 耳栓のよ う に外耳道への挿入型のもの等が める。

も う一つは、 ピエゾ素子や永久磁石等の振動子を直接耳小 骨に取り 付けて駆動させる人工中耳タイプの補聴器である。 このタイプの補聴器は、 外耳道の音響特性の影響を受けない から、 質の高い音を提供する こ とができ る。

しかしながら、 各タイプの補聴器には、 それぞれ以下に述 ベる問題がある。

イヤホンタイ プの補聴器は、 狭く 複雑な形状の外耳道に配 置されるため、 高音域まで正確な音圧増幅特性を実現するの は困難である。 すなわち、 音が伝わる経路が、 外耳道の如く 管状で複雑な形状を している場合、 共振や干渉が生じる。 従 つて、 補聴器を通した聞こえ方は、 自然音と違って しま う。 また、 人工中耳タイ プの補聴器は、 振動子を取り付ける際 に頭蓋骨の一部を削 り 取る， 中耳の耳小骨を取り 除く 等、 人 体への "侵襲" を必要とする。 従って、 使用者への精神的、 肉体的な負担は大きい。

発明の開示

本発明は、 上記事情を鑑みてなされたもので、 高音域であ つても正確な音圧増幅特性を実現でき、 人体への侵襲を必要 と しない補聴システム及び補聴方法を提供する こ と を目的と している。

本発明の第 1 の視点は、 外耳領域から鼓膜にかけて設け ら れる補聴システムであって、 入力 した外部音声に基づいて電 流を発生する電流発生器と、 前記電流に基づいて、 磁場の時 間的変化を誘導する第 1 のコイルと、 前記磁場の時間的変化 に基づいて、 誘導起電力を発生する第 2 のコイルと、 前記鼓 膜に対向 して設け られる磁場発生器と、 前記第 2 のコイルと 電気的に接続され、 かつ前記鼓膜に設けられる コイルであつ て、 前記誘導起電力に基づいて極性が変化する磁場を発生し、 当該極性が変化する磁場と前記磁場発生器が発生する磁場と の相互作用によ り 自身が振動する こ とで前記鼓膜を振動させ る振動コィルと、 を具備する補聴システムである。

本発明の第 2 の視点は、 第 1 の視点に係る補聴システムに おいて、 前記振動コイルは、 前記鼓膜の外耳領域側の面に、 オイル又はク リ ップを用いて接着されている ものである。

本発明の第 3 の視点は、 第 1 の視点に係る補聴システムに おいて、 人体と の接触部分については、 生体適合性のある絶 緣素材にて被覆されている ものである。

本発明の第 4 の視点は、 第 1 の視点に係る補聴システムに おいて、 前記磁場発生器は、 中耳領域寄り の外耳領域に配置 されている ものである。

本発明の第 5 の視点は、 第 1 の視点に係る補聴システムに おいて、 前記振動コイルは、 2 O m g以下の重量である もの である。

本発明の第 6 の視点は、 第 1 の視点に係る補聴システムに おいて、 前記振動コイルは、 円盤形である ものである。

本発明の第 7 の視点は、 第 1 の視点に係る補聴システムに おいて、 前記磁場発生器と前記振動コイルと の間の距離を制 御する こ と で、 前記誘導磁場の強度を調整可能である もので あ 。

本発明の第 8 の視点は、 第 1 の視点に係る補聴システムに おいて、 前記磁場発生器は、 永久磁石である ものである。

本発明の第 9 の視点は、 外耳領域に設け られた音声入力手 段から入力 した前記外部音声に基づいて交流電流を発生させ、 前記交流電流を第 1 のコイルに流すこ と によ って、 磁場の時 間的変化を誘導し、 前記磁場の時間的変化に基づいて、 第 2 のコイルに誘導起電力を発生させ、 前記誘導起電力に基づい て極性が変化する誘導磁場を、 鼓膜に設け られた振動コイル に発生させ、 前記鼓膜に対向 して設け られた磁石による静磁 場と、 前記振動コイルが発生する誘導磁場によ り 、 前記振動 コイルを振動させる こ とで前記鼓膜を振動させる補聴方法で ある。

本発明の第 1 0 の視点は、 第 9 の視点に係る補聴方法にお いて、 前記振動コ イ ルは、 前記鼓膜の外耳領域側の面に、 ォ ィル又はク リ ップを用いて接着されている ものである。

本発明の第 1 1 の視点は、 第 9 の視点に係る補聴方法にお いて、 人体と の接触部分については、 生体適合性のある絶縁 素材にて被覆されている ものであ る。

本発明の第 1 2 の視点は、 第 9 の視点に係る補聴方法にお いて、 前記磁石は、 中耳領域寄り の外耳領域に配置されてい る ものであ る。

本発明.の第 1 3 の視点は、 第 9 の視点に係る.捕聴方法にお いて、 前記振動コイルは、 2 O m g以下の重量である もので ある。

本発明の第 1 4の視点は、 第 9 の視点に係る捕聰方法にお いて、 前記振動コ イ ルは、 円盤形である ものである。

本発明の第 1 5 の視点は、 第 9 の視点に係る補聴方法にお いて、 前記磁石と前記振動コ イ ル と の間の距離を制御する こ と で、 前記誘導磁場の強度を調整可能である ものである。 図面の簡単な説明

図 1 は、 本実施形態に係る補聴シス テム の概略構成を説明 するための図である。

図 2 は、 本実施形態に係る補聴シス テム の概略構成を説明 するための図である。

図 3 は、 異なる質量の各振動コイル 2 1 を鼓膜面に留置し て音圧 8 0 d B S P L相当の加振力を加えた場合における、 周波数と蝸牛内音圧と の関係を示したグラフである。

発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施形態を図面に従って説明する。 なお、 以下の説明において、 略同一の機能及び構成を有する構成要 素については、 同一符号を付し、 重複説明は必要な場合にの み行 う。

図 1 及び図 2 は、 本実施形態に係る補聴システムの概略構 成を説明するための図である。 図 1及び図 2 に示す様に、 本 補聴システムは、 マイ ク 1 1 、 アンプ 1 3 、 一次コイル 1 5 、 二次コイ ル 1 7、 永久磁石 1 9 、 振動コイル 2 1 を有してい る

マイ ク 1 は、 会話音等の外界の音声を受信し、 電気信号 に変換する。

ア ンプ 1 3 は、 マイ ク 1 1 によって変換された電気信号を 所定の強度レベルに増幅する。 なお、 この増幅強度は、 任意 の レベルに制御可能である。 ·

一次コイル 1 5 には、 アンプ 1 3 によって増幅された電気 信号が流れる。 従って、 当該一次コイル 1 5 は、 音声に基づ く 電気信号の変化に応 じて誘導磁場を発生する。

二次コイル 1 7 は、 一次コイル 1 5 が引き起こす磁場の変 化に基づいて、 誘導起電力を発生する。 この二次コイル 1 7 の形状には特に限定はないが、 本実施形態では、 二次コィル 1 7 を貫く 磁束の密度を多く し効率的に誘導起電力を発生さ せるため、 一次コイル 1 5 を包囲する形状と なっている。

永久磁石 1 9 は、 所定のフ レームによって支持され、 外耳 道に固定される。 後述する様に、 本永久磁石 1 9 が発生する 静磁場は、 振動コイ ル 2 1 を振動させる駆動源と なる。 この 振動を効率的にするため、 及び人の指等と の接触による位置 ずれを防止するために、 当該永久磁石 1 9 は、 振動コイル 2 1 に直面し、 でき る限り鼓膜寄り （すなわち、 でき る限り 中 耳寄り の外耳道） に設け られる こ とが好ま しい。

振動コイル 2 1 は、 外耳道側の鼓膜面に、 オイルを用いて 接着される軽量なコイルである。 発明者らの実験によれば、 . その重さは例えば 2 0 m g 以下であれば慣性を十分に抑える こ とができ、 自然音に近い聞こえを提供する こ と ができ る （図 3 参照） 。 また、 振動コイル 2 1 は、 形状記憶合金で作った ク リ ップを取り付けて， 外耳道側の鼓膜面から耳小骨の一部 をク リ ップで挟み込むこ とでもよい。

この振動コイル 2 1 の形状については特に限定はない。 し かしながら、 当該振動コイル 2 1 内部の磁界を強く してよ り 大きな加振力を生み出すため、 高速に微少振動させるため、 動力学的に安定にするために、 円盤形である こ と が好ま しい。

なお、 以上述べた各構成要素において、 皮膚に接触する可 能性のある部分については、 炎症を防止するため、 生体適合 性材料によって被覆されている こ とが好ま しい。 また、 電流 が流れる部分については、 生体組織への電流漏れを防止する ため、 電流漏洩防止材によ って被覆する こ と が好ま しい。 こ の二つの条件を満足する材料と しては、 例えばシリ コ ンがあ る。

次に、 本捕聴システムの動作原理について説明する。 図 2 において、 マイ ク 1 1 が外界の音声を受信する と、 当 該音声は電気信号に変換され、 アンプ 1 3 によ り 所定の強度 レベルま で増幅される 。 ·

増幅された電気信号は、 交流電流と して一次コ イ ル 1 5 に 供給される。 一次コ イ ル 1 5 に交流電流が流れる と、 当該一 次コ イル 1 5 の周 り の磁場が時間的に変化 し、 二次コ イ ル 1 7 を貫く 磁束を変化させる。 その結果、 二次コイル 1 7 には、 当該磁場の時間的変化に比例する誘導起電力が発生する。

二次コ イ ル 1 7 と電気的に接続されている振動コ イ ル 2 1 には、 二次コ イ ル 1 7 に発生した誘導起電力によ る電流が供 給される。' 振動コ イ ル 2 1 に誘導起電力によ る電流が流れる と、 当該振動コ イ ル 2 1 の周 り には、 こ の誘導起電力に起因 する誘導磁場が発生する。 こ の誘導磁場と永久磁石 1 9 が形 成する静磁場と の相互作用によ り 、 振動コ イ ル 2 1 には、 鼓 膜を加振する駆動力が発生する。

すなわち、 マイ ク 1 1 に入力される音声は、 一次コ イ ル 1 5 に供給される交流電流、 二次コ イ ル 1 7 に発生する誘導起 電力、 当該誘導起電力によ る誘導磁場と永久磁石 1 9 の静磁 場と の相互作用を介 して、 加振力 と して鼓膜面に設け られた 振動コイル 2 1 に伝え られる。 これによ り 、 外部音声を振動 と して鼓膜に伝える こ とができ、 補聴器と して機能する。

こ の よ う な構成によれば、 以下の効果を得る こ とが出来る。 本補聴システ ム 1 0 は、 軽量な振動コ イ ル 2 1 を使用 して いる。 従って、 振動コ イ ル 2 1 の慣性が小さいため、 高周波 数帯の外部音声を入力 した場合であっても、 振動を効率よ く 鼓膜面に伝える こ と ができ る。

図 3 は、 異なる質量の各振動コイル 2 1 ( 2 0 m g 、 4 0 m g 、 1 0 0 m g ) を鼓膜面に留置して音圧 8 0 d B S P L 相当の加振力を加えた場合における、 周波数と蝸牛内音圧と の関係を示 したグラフである。 同図に示すよ う に、 振動コィ ル 2 1 を軽量化する こ とで、 振動コイル 2 1 を留置していな い通常時 （図中 「太い実線」 ） に近い音圧を得る こ とができ る。

本補聴システム 1 0 は、 軽量な振動コイル 2 1 をオイル等 で接着し、 また、 外耳領域から鼓膜にかけてマイ ク 1 1 や永 久磁石 1 9 等を設置する構成と なっている。 従って、 人体へ の侵襲手術を全く 必要とせず、 容易に装着する こ とができ る。 その結果、 成長段階にある幼児から老人まで、 気軽に利用す る こ とができ る。

従来のイヤホン型の補聴器は、 マイ ク に入力された音を増 幅し、 その増幅された音を直接鼓膜に伝える ものである。 こ のよ う に音波によ り 直接鼓膜を振動させる構成では、 狭く 複 雑な形状を した外耳道において、 音波の共振や干渉が発生す る こ とがある。 その結果、 補聴器を介 した音声が、 自然音声 を忠実に再現しない場合がある。 また、 従来のイヤホン型の 補聴器は、 イヤホンとマイ ク の距離が近いため、 イヤホン力 ら出力された音を再びマイ クが入力 して しまい、 ハウ リ ング を発生する こ と がある。

これに対し、 本補聴システム 1 0 は、 電磁誘導を利用 した 磁気相互作用によ り 、 鼓膜面に設けた振動コイル 2 1 を加振 させる こ と で鼓膜を振動させる。 従って、 従来のよ う に音波 の共振及ぴ干渉、 ハウ リ ング等の現象そのものが発生せず、 音響学的制約を受けない。 その結果、 自然音声を高い音質に て忠実に再現する こ とができ る。

また、 本補聴シス テ ム 1 0 は、 入力 した音声から変換され た電気信号を増幅し、. 当該増幅された電気信号に基づいて、 ， 電磁誘導を利用 した磁気相互作用を発生させ、 鼓膜面に設け た振動コイル 2 1 を加振させる。 従って、 電気信号の増幅度 や、 振動コイル 2 1 と永久磁石 1 9 と の距離等を制御する こ とで。 よ り 大きな磁気相互作用を発生させ、 振動コイル 2 1 を振動させ.る駆動力を得る こ と ができ る。 こ の様な特性や、 上記音響学的制約を受けないこ と から、 高度混合性難聴者に 対しても、 明瞭な補聴を提供する こ とができ る。

さ らに、 本捕聴システム 1 0 は、 簡易且つ低コ ス ト な装置 であ る か ら、 今後予想さ れる高齢化社会において、 多く の 人々 に良好なコ ミ ュニケーシ ョ ンを提供する こ と ができ る。

以上、 本発明を実施形態に基づき説明 したが、 本発明の思 想の範疇において、 当業者であれば、 各種の変更例及び修正 例に想到し得る も のであ り 、 それら変形例及び修正例につい ても本発明の範囲に属する ものと了解され、 その要旨を変更 しない範囲で種々変形可能である。 .

また、 各実施形態は可能な限り 適宜組み合わせて実施して · も よ く 、 その場合組合わせた効果が得られる。 さ らに、 上記 実施形態には種々の段階の発明が含まれてお り 、 開示される 複数の構成要件における適宜な組合わせによ り種々の発明が 抽出され得る。 例えば、 実施形態に示される全構成要件から 幾つかの構成要件が削除されても、 発明が解決じょ う とする 課題の欄で述べた課題が解決でき、 発明の効果の欄で述べら れている効果の少なく と も 1 つが得られる場合には、 こ の構 成要件が削除された構成が発明と して抽出され得る。

産業上の利用可能性

本発明によれば、 高音域であっても正確な音圧増幅特性を 実現でき 、 人体への侵襲を必要と しない補聴システム及び補 聴方法を実現する こ と ができ る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 外耳領域から鼓膜にかけて設け られる補聴シス テ ムで あって、

入力 した外部音声に基づいて電流を発生する電流発生器と、 前記電流に基づいて、 磁場の時間的変化を誘導する第 1 の コ イ ル と 、

前記磁場の時間的変化に基づいて、 誘導起電力を発生する 第 2 の コ イ ルと 、

前記鼓膜に対向 して設け られる磁場発生器と、

前記第 2 の コ イ ル と電気的に接続され、 かつ前記鼓膜に設 け られる コ イ ルであ っ て、 前記誘導起電力に基づいて極性が 変化する磁場を発生し、 当該極性が変化する磁場と前記磁場 発生器が発生する磁場と の相互作用によ り 自身が振動する こ とで前記鼓膜を振動させる振動コイルと、

を具備する補聴シス テ ム。

2 . 前記振動コ イ ルは、 前記鼓膜の外耳領域側の面に、 ォ ィ ル又はク リ ップを用いて接着されている請求項 1記載の補 聴シス テ ム。

3 . 人体との接触部分については、 生体適合性のあ.る絶縁 素材にて被覆されている請求項 1 記載の補聴システム。

4 . 前記磁場発生器は、 中耳領域寄り の外耳領域に配置さ れている請求項 1記載の補聴シス テム。

5 . 前記振動コイルは、 2 O m g以下の重量である請求項 1記載の捕聴シス テ ム。

6 . 前記振動コイルは、 円盤形である請求項 1 記載の補聴 システム。

7 . 前記磁場発生器と前記振動コイルと の間の距離を制御 する こ と で、 前記誘導磁場の強度を調整可能である請求項 1 記載の補聴システム。

8 . 前記磁場発生器は、 永久磁石である請求項 1記載の捕 聴システム。

9 . 外耳領域に設け られた音声入力手段から入力 した前記 外部音声に基づいて交流電 を発生させ、

前記交流電流を第 1 のコイルに流すこ と に よって、 磁場の 時間的変化を誘導し、

前記磁場の時間的変化に基づいて、 第 2 のコイルに誘導起 電力を発生させ、

前記誘導起電力に基づいて極性が変化する誘導磁場を、 鼓 膜に設け られた振動コイルに発生させ、

前記鼓膜に対向 して設け られた磁石によ る静磁場と、 前記 振動コイルが発生する誘導磁場によ り 、 前記振動コイルを振 動させる こ とで前記鼓膜を振動させる こ と、

を具備する補聴方法。

1 0 . 前記振動コイルは、 前記鼓膜の外耳領域側の面に、 オイル又はク リ ップを用いて接着されている請求項 9記載の 補聴方法。

1 1 . 人体と の接触部分については、 生体適合性のある絶 縁素材にて被覆されている請求項 9記載の補聴方法。

1 2 . 前記磁石は、 中耳領域寄り の外耳領域に配置されて いる請求項 9記載の捕聴方法。

1 3 . 前記振動コ イ ルは、 2 O m g以下の重量である請求 . 項 9記載の補聴方法。

1 4 . 前記振動コ イ ルは、 円盤形である請求項 9記載の捕 聴方法。

1 5 . 前記磁石と前記振動コ イ ル と の間の距離を制御する こ とで、 前記誘導磁場の強度を調整可能である請求項 9記載 の補聴方法。