助聽器簡介和重要的設計注意事項

本應用筆記介紹了助聽器的樣式，包括耳后助聽器（BTE）、耳內(nèi)助聽器（ITE）、耳道內(nèi)助聽器（ITC）和完全耳內(nèi)助聽器（CIC），并簡要總結(jié)了模擬和數(shù)字助聽器技術(shù)。還討論了音頻處理路徑的重要性、電氣元件的功能以及設計人員在選擇產(chǎn)品時必須考慮的一些關(guān)鍵要素。

概述

電子助聽器是一種放置在耳朵內(nèi)或耳朵周圍的小型設備，用于改善聽力損失者的聽力。助聽器的基本組件是麥克風、信號調(diào)節(jié)、接收器（也稱為揚聲器）和電池。麥克風將聲音轉(zhuǎn)換為電信號。然后，信號經(jīng)過調(diào)理，可以像平均放大所有聲音一樣簡單，再到涉及數(shù)字信號處理器的更高級均衡。接收器將電子信號轉(zhuǎn)換回聲音，電池為電子設備供電。

風格

當今市場上有四種主要款式的助聽器。從大到小，它們分別位于耳后 （BTE）、耳內(nèi) （ITE）、耳道 （ITC） 和完全在耳后 （CIC）。BTE風格位于耳朵后面，透明管子進入耳朵中的耳模以傳遞聲音。這種風格的變體稱為耳后開放式 （OTE），其中耳模被一個小尖端取代，從而產(chǎn)生更開放的感覺。其他變化包括用電線替換管子，并將接收器從耳后移動到耳內(nèi)。ITE風格將助聽器移動到外耳中，在那里它與耳模成為一個單元。這種樣式填滿了大部分外耳，并顯示為實心團塊。ITC風格將一些助聽器移動到耳道中，減少了外耳占用的空間，但仍然清晰可見。CIC風格是其中最小的，因為它完全適合耳道內(nèi)，因此幾乎從視野中消失。

耳后 （BTE）、耳內(nèi) （ITE）、耳內(nèi) （ITC） 和完全在耳后 （CIC）。照片由 Starkey Laboratories， Inc. 提供

技術(shù)類型

助聽器的兩種基本技術(shù)類型是模擬和數(shù)字。第一個存在的模擬助聽器在模擬域中處理電聲音;最近的數(shù)字助聽器在數(shù)字領(lǐng)域處理電聲音。最早的模擬助聽器只是放大語音和噪音，并在測試后訂購以確定患者所需的特定頻率響應。較新的模擬助聽器可以在安裝過程中進行編程，有些具有多個聽力配置文件，患者可以通過助聽器上的按鈕進行選擇。數(shù)字助聽器在驗配過程中也是可編程的，并且具有多個可由患者選擇的聽力配置文件。聲音的數(shù)字化允許更高級的信號處理，如降噪、濾波和聲音反饋（振鈴）控制。今天銷售的絕大多數(shù)助聽器都是數(shù)字的，因為它們比模擬版本具有更高的性能和靈活性。

數(shù)字助聽器功能框圖。

特征

當今的助聽器有許多功能可用，包括音量控制、遙控器、拾音線圈、直接音頻輸入、FM 接收、藍牙?功能、定向麥克風、壓縮、削波、移頻、風噪管理、數(shù)據(jù)記錄、自學習、防潮和耳模通風。其中一些功能需要外部區(qū)域才能實現(xiàn)，并且隨著助聽器尺寸的縮小而變得更加難以包含，而其他功能可以在所有助聽器中實現(xiàn)。

音量控制是通過助聽器上的按鈕或旋轉(zhuǎn)撥盤手動執(zhí)行的。遙控器消除了助聽器上按鈕和撥盤的需要，可用于控制助聽器的所有功能。拾音線圈是麥克風以外的替代輸入，它最初拾取舊電話產(chǎn)生的磁信號，揚聲器由磁線圈驅(qū)動，以便聽眾在打電話時可以聽到更好的聲音。今天的電話和其他備用監(jiān)聽設備內(nèi)置了此功能，以便與拾音線圈一起工作，并明確表明它們與助聽器兼容。直接音頻輸入和FM接收是將聲音或語音輸入助聽器的其他方式，第一種使用有線連接器作為輸入，另一種使用FM收音機接收器。一個新興的趨勢是包括藍牙功能，以接收來自手機或音樂播放器的聲音。藍牙設備既可以集成到助聽器中，也可以通過拾音線圈或FM輸入成為附加設備。

帶有定向麥克風的助聽器使用兩個或多個麥克風接收來自多個方向的聲音。這提高了在嘈雜環(huán)境中聽到語音時的信噪比（SNR），并在與數(shù)字信號處理一起使用時進一步提高了語音質(zhì)量。壓縮和削波都通過減少聲音太大的部分來提高聆聽舒適度，但在某些情況下，只是削波或限制聲音。移頻使用數(shù)字信號處理將語音轉(zhuǎn)移到較低的頻率，這對高頻聽力損失的人很有幫助。風噪管理可檢測風并消除反饋，否則會導致助聽器佩戴者聽到鈴聲。

數(shù)據(jù)記錄聆聽環(huán)境以及助聽器的使用方式。聽力專家可以使用此信息來微調(diào)助聽器的性能。自學使用數(shù)據(jù)日志，并隨著時間的推移自行微調(diào)性能。防潮有助于減少因暴露于潮濕而造成的維修，耳模通風孔通過減少佩戴耳模型助聽器時的封閉感來提供額外的舒適度。

一般要求

助聽器設計的關(guān)鍵組件位于音頻處理路徑中。一個或多個麥克風和接收器與前置放大器（如果需要）和揚聲器放大器一起選擇。D類放大器用于現(xiàn)代助聽器，因為與A類和B類放大器相比，其低功耗操作，低失真和小尺寸。無論音頻帶寬是20kHz還是限制為8kHz，音頻編解碼器都應具有高SNR，以準確保存和再現(xiàn)聲音。

該系統(tǒng)的核心是數(shù)字信號處理器（DSP），它是實現(xiàn)數(shù)字助聽器所有優(yōu)點的地方。DSP 實現(xiàn)取決于制造商。通常，它按頻段執(zhí)行壓縮/擴展、正反饋降低、降噪和語音增強。它還處理方向信息，并可以生成自己的信號，以幫助改善助聽器與患者的安裝。

電源和電池管理

一些助聽器開始使用可充電單節(jié)鋰離子（Li+）電池，但大多數(shù)助聽器仍然由初級鋅空氣電池供電。使用的鋅空氣電池主要有五種尺寸，具體取決于助聽器樣式或尺寸、電路的功耗和電池壽命要求。表1比較了五種最常見的鋅空氣電池的容量和尺寸，并包括它們的顏色代碼以便于選擇以及通常使用的助聽器樣式。

鋅空氣電池從 1.4V 開始，在需要更換之前使用到大約 1.0V 或更低。每天使用16小時時，電池壽命從幾天到幾周不等，具體取決于電池容量和助聽器設計。最節(jié)能的設計直接依靠單節(jié)電池供電，但開關(guān)穩(wěn)壓器可用于提升電壓以滿足設計需求，無論是 1.8V 還是 3.0V。使用鋅空氣電池時，功耗目標為1mW至10mW。如果電路不能直接從典型的4.2V單節(jié)Li+電池的完全充電電壓運行，則使用可充電Li+電池的助聽器可能需要線性或開關(guān)穩(wěn)壓器來降低電池電壓。或者，電池充電器可以將充電限制在較低的端電壓，例如3.3V，具體取決于電路要求。準確的電量計對于在電池耗盡之前提供警告至關(guān)重要，這樣患者就不會留下無法正常工作的助聽器。

靜電放電

所有助聽器必須通過IEC 61000-4-2靜電放電（ESD）要求。使用具有內(nèi)置保護功能的電子設備或在裸露的走線中添加ESD線路保護器可以幫助滿足這些要求。

審核編輯：郭婷