DE102008045668B4

DE102008045668B4 - Hörhilfe mit Dämpfungselement

Info

Publication number: DE102008045668B4
Application number: DE102008045668A
Authority: DE
Inventors: Uwe Bally; Peter Nikles; Erika Radick; Ulrich Schätzle
Original assignee: Siemens Medical Instruments Pte Ltd
Current assignee: Sivantos Pte Ltd
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2028-09-04
Also published as: DE102008045668A1

Abstract

Hörhilfe (1) umfassend ein Gehäuse (2), in dem elektronische Signalverarbeitungsbauteile angeordnet sind, die ein elektronisches Bauteil (3, 4) zur Erzeugung oder Verarbeitung von elektromagnetischen Wechselfeldern und Schallwellen umfassen, und in dem ein Abschirmelement (7, 13) zur Dämpfung von elektromagnetischen Wechselfeldern und ein Entkoppelungselement zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
– das Abschirmelement (7, 13) und das Entkoppelungselement in ein kombiniertes Dämpfungselement integriert sind,
– das Abschirmelement (7, 13) eine hochleitfähige Schirmfolie mit einer höheren Dichte als Aluminium ist,
– die Schirmfolie von einer Trägerfolie (8, 12) getragen wird, und
– das Entkoppelungselement eine Klebeschicht (10, 11) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hörhilfe sowie ein elektronisches Bauteil zur Erzeugung oder Verarbeitung von elektromagnetischen Wechselfeldern und Schallwellen für eine Hörhilfe mit einem Abschirmelement zur Dämpfung von elektromagnetischen Wechselfeldern und einem Entkoppelungselement zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen.
Hörhilfen dienen der Versorgung hörgeschädigter Personen mit geeigneten Hörsignalen. Die Hörsignale bestehen in der Regel aus akustischen Signalen, die von der Hörhilfe aufgenommen werden, darin eine Übertragungsfunktion durchlaufen und über einen Lautsprecher, einen so genannten Receiver abgegeben werden. Die Übertragungsfunktion wird in einer Signalverarbeitungselektronik umgesetzt, die unter anderem eine Verstärkung in bestimmten akustischen Frequenzbereichen bewirkt. Je nach Art und Ausmaß der Hörschädigung des jeweiligen Hörhilfeträgers ergeben sich für die Verstärkung unterschiedliche Frequenzbereiche, die jedoch im Frequenzbereich menschlichen Hörens liegen, sowie unterschiedlich hohe Verstärkungen.
Zur Behandlung hörgeschädigter Personen kommen neben Hörhilfen auch Geräte zur Tinnitus-Therapie zum Einsatz, die große Ähnlichkeit mit Hörhilfen aufweisen können. Im Unterschied zu Hörhilfen erzeugen Geräte zur Tinnitus-Therapie häufig akustische Ausgangssignale, die unabhängig von durch das Gerät aufgenommenen akustischen Signalen sind. Zum Beispiel werden Geräusche zur Reduzierung oder Überdeckung von Tinnitus-Störgeräuschen erzeugt. Nachfolgend sollen unter dem Begriff Hörhilfe sowohl Hörhilfen als auch Tinnitus-Therapiegeräte verstanden werden.
Hörhilfen werden mit möglichst geringem Gerätevolumen entwickelt. Ein geringes Gerätevolumen erhöht zum einen den Tragekomfort, zum anderen reduziert es auch die Sichtbarkeit, die für Hörhilfeträger häufig als unangenehm empfunden wird. Zusätzlich spielt eine geringe Baugröße eine besondere Rolle bei IdO-Geräten (In-dem-Ohr) und CiC-Geräten (Completely-in-the-Canal), die teilweise oder vollständig in den Gehörgang des Hörhilfeträgers eingeführt werden.
Im Zuge der Miniaturisierung werden zunehmend kleinere elektronische Bauteile verwendet. Dies gilt beispielsweise für den elektromagnetischen Receiver. Miniaturisierte elektromagnetische Receiver für Hörgeräte erzeugen neben dem Nutzschall auch parasitären Körperschall. Sie weisen sehr geringe Massen und Materialstärken auf, so dass sich lediglich eine geringe Eigendämpfung von mechanischen Schwingungen bzw. Vibrationen ergeben. Daher vibriert das Receiver-Gehäuse und die Vibrationsenergie kann über die Aufhängung und über mechanische Konstruktionselemente der Hörgerätestruktur auf weitere Teile des Hörgeräts übertragen werden.
Neben miniaturisierten Receivern werden in Hörhilfen auch miniaturisierte Mikrophone verwendet. Für diese gilt ebenso, dass sie eine lediglich geringe Eigendämpfung aufweisen. Daher werden mechanische Schwingungen des Receivers, die als Körperschall über die Hörhilfestruktur geleitet werden können, auch auf das oder die Mikrophone übertragen. Da das Mikrophonsignal in der Hörhilfe als verstärktes Signal wieder an den Receiver geleitet wird, ist die Gefahr sehr hoch, dass es durch Körperschallbrücken zu Rückkopplungen im Hörgerät kommt. Rückkopplungen werden in der Regel als äußerst unangenehmer Pfeifton wahrgenommen, der für den Hörhilfeträger überaus störend ist.
Um die Gefahr von Rückkopplungen zu verringern bzw. die Übertragung von mechanischen Schwingungen vom Receiver zum Mikrophon über die Hörhilfestruktur zu verringern, werden Receiver nach Möglichkeit so weit wie möglich von den Mikrophonen entfernt platziert. Dadurch kann erreicht werden, dass die Vibrationen vom Receiver am Ort der Mikrophone bereits abgeklungen sind. Eine weitere Maßnahme besteht darin, dass Receiver in elastischen Lagerungen, meist weichen Gummihaltern, gelagert werden, die eine Körperschallübertragung vom Receiver auf das Hörhilfegehäuse verhindern sollen. Zusätzlich werden auch die Mikrophone in solchen Lagerungen gelagert, um einen Körperschallübertritt vom Hörhilfegehäuse auf das Mikrophongehäuse zu verhindern.
Die elastischen Lagerungen nehmen viel Platz weg, insbesondere wenn eine sehr wirksame Körperschallisolation erzielt werden soll. Umgekehrt wirken sie bei kompakter, kleiner Bauweise meist nur unzureichend. Durch insgesamt kompakte, kleine Bauweise des Hörhilfegehäuses wird zudem auch der Abstand zwischen Receiver und Mikrophonen kleiner. Somit muss in der Regel ein Kompromiss zwischen Miniaturisierung der Baugröße und gewünschter Wirksamkeit der Körperschallisolation eingegangen werden.
Zusätzlich zu Vibrationen erzeugen miniaturisierte elektromagnetische Receiver auch parasitäre elektrische und magnetische Streufelder. Diese beeinträchtigen die Funktion benachbarter elektronischer Bauteile. So können die Streufelder von magnetischen Antennen aufgenommen werden. Davon können z. B. so genannte Tele-Coil-Antennen zur induktiven Übertragung von Telefonhörersignalen im akustischen Frequenzband oder Wireless-Coil-Antennen zur magnetischen Nahfeldübertragung von modulierten Signalen auf einer Trägerfrequenz betroffen sein. Zwar lassen sich die elektrischen Felder gut durch eine Verbindung des metallischen Gehäuses mit dem Bezugspotential des Hörgeräts reduzieren. Gleichwohl ist es schwierig, magnetische Streufelder des Receivers auf einfache Weise zu reduzieren.
Aus der Druckschrift DE 10 2007 042 592 A1 ist es bekannt, in einer Hörvorrichtung mit Übertragungseinrichtungen zur drahtlosen Übertragung eine elektrische Leitung vorzusehen, die eine Schirmung aufweist. Die elektrische Leitung umfasst einen Folienleiter mit Signalleitung und Schirmleitung.
Aus der Druckschrift DE 94 08 490 U1 ist es bekannt, eine Strahlenschirmschutzauflage als Schicht in Form einer Matte oder Platte auszuführen. Die Schirmmetalle können durch Klebeverfahren auf- bzw. angebracht werden.
Aus der Druckschrift DE 94 08 054 U1 ist ein Hörgerät mit elektroakustischen Schallwandlern bekannt, die zum Schutz gegen Schwingungen und Rückkopplungen dämpfend gelagert und elektromagnetisch abgeschirmt sind. Dazu soll ein weichelastisches Kunststoffmaterial mit einem eingelagerten Abschirmmaterial verwendet werden.
Zur magnetischen Abschirmung, insbesondere der Tele-Coil-Antenne im akustischen Frequenzband, werden hochpermeable Bleche um den Receiver gelegt. Diese erfordern jedoch nennenswert Platz und sind deshalb für IdO-Geräte und für kleine HdO-Geräte (Hinter-dem-Ohr) wegen der erforderlichen Miniaturisierung ungeeignet. Zur magnetischen Abschirmung, insbesondere der Wireless-Coil-Antenne, hinsichtlich niedriger Trägerfrequenzen von weniger als 1 MHz kommen ebenfalls hochpermeable Bleche in Frage, ansonsten hochleitfähige Schirmfolien oder hochleitfähige Bleche. Ebenso wie im akustischen Frequenzband sind sie im Frequenzband niedriger Trägerfrequenzen für IdO- und kleine HdO-Geräte aus Platzgründen ungeeignet.
Hinzu kommt, dass Schirmfolien zumindest Design und Konstruktion erschweren. Auch wenn ausreichend Platz zur Verfügung steht, muss doch zusätzlicher Bauraum extra für die Schirmfolie zur Verfügung stehen. Zudem ist sie als gesondertes Bauelement eigens in der Konstruktion zu berücksichtigen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Hörhilfe mit einem Dämpfungselement anzugeben, durch das eine starke Dämpfung sowohl elektromagnetischer Wechselfelder als auch mechanischer Schwingungen erzielt wird, und gleichzeitig ein reduziertes Bauvolumen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Hörhilfe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht in einer Hörhilfe umfassend ein Gehäuse, in dem elektronische Signalverarbeitungsbauteile angeordnet sind, die ein elektronisches Bauteil zur Erzeugung oder Verarbeitung von elektromagnetischen Wechselfeldern und Schallwellen umfassen, und in dem ein Abschirmelement zur Dämpfung von elektromagnetischen Wechselfeldern und ein Entkoppelungselement zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen vorgesehen sind, wobei das Abschirmelement und das Entkoppelungselement in ein kombiniertes Dämpfungselement integriert sind.
Durch die Kombination von Abschirmelement und Entkoppelungselement in ein integriertes Dämpfungselement können einzelne Bestandteile der beiden Elemente eine Doppelfunktion übernehmen. Beispielsweise kann die Masse einer Abschirmung gleichzeitig als dämpfendes Moment für mechanische Schwingungen vorgesehen werden. Oder es kann ein elastisches Element der mechanischen Entkoppelung gleichzeitig als das Abschirmelement tragendes Konstruktionselement vorgesehen werden. Durch die gegenseitige Integration bzw. durch die Nutzung einzelner Elemente in Doppelfunktion kann die Anzahl der Elemente reduziert und damit das Bauvolumen verringert werden. Vorrangig werden dabei mechanische Dämpfungseigenschaften des Abschirmelements in die Dämpfungswirkung des Entkoppelungselements einbezogen, um dessen Wirksamkeit zu erhöhen.
Mithin besteht der Grundgedanke dieser Erfindung darin, die beiden Probleme Körperschallisolation und magnetische Schirmung nicht getrennt zu betrachten, sondern stattdessen die Funktionen der Lösungsansätze in einem hochwirksamen und dennoch platzsparenden Verbund zu integrieren.
Erfindungsgemäß ist das Abschirmelement eine hochleitfähige Schirmfolie mit einer höheren Dichte als Aluminium. Zwar gewährleistet Aluminium eine gute Abschirmwirkung und ist zudem gut verfügbar und verarbeitbar. Allerdings weist Aluminium eine geringe Dichte und damit eine geringe Masse auf, die es zur Dämpfung mechanischer Schwingungen ungeeignet macht. Durch Verwendung eines zur Abschirmung geeigneten Materials mit höherer Dichte und damit höherer Masse ergibt sich zusätzlich eine stärkere Dämpfung mechanischer Schwingungen. Dadurch wird in die Funktionalität des Abschirmelements eine zusätzliche Funktionalität als mechanisches Dämpfungselement integriert. Diese gegenseitige Integration trägt zur Reduzierung der Anzahl der Bauelemente und damit zur Reduzierung es Bauvolumens bei. In besonders vorteilhafter Weise kann das Abschirmelement aus Kupfer bestehen.
Erfindungsgemäß umfasst das Entkoppelungselement eine Trägerfolie. In vorteilhafter Weise wird die Schirmfolie von der Trägerfolie getragen. Damit wird eine weitere gegenseitige Integration von Dämpfungs- und Abschirm-Elementen erreicht. In besonders vorteilhafter Weise kann die Trägerfolie eine Kunststoffträgerfolie sein, z. B. eine Polyimid-Folie. Die Einstellung geeigneter Trägerfolieneigenschaften betrifft vorrangig die Wahl des Folienmaterials, die Dimensionierung der Shorehärte, und die Dimensionierung der Foliendicke. Zur flexible Anpassung an unterschiedliche Geometrien kann die Schirmfolie insbesondere in einem Printed-Circuit-Board-Prozess (PCB) auf einer dünnen Kunststoffträgerfolie hergestellt werden, was große Flexibilität hinsichtlich möglicher Formgebungen gewährleistet.
Erfindungsgemäß umfasst das Entkoppelungselement eine Klebeschicht. Üblicherweise werden insbesondere Folien zur magnetischen Abschirmung mit einer Klebeschicht direkt auf das Gehäuse des Receivers geklebt. Durch Einbeziehen der Klebeschicht in das Entkoppelungselement wird der Grad der gegenseitigen Integration von Konstruktionselementen erhöht und die Anzahl oder das Bauvolumen der Bauelemente kann reduziert werden. Insbesondere kann die Dämpfungswirkung der Klebeschicht so ausgenutzt werden, dass entweder ein weiteres Entkoppelungselement entfallen kann oder zumindest im Bauvolumen verkleinert werden kann. Die Einstellung geeigneter Eigenschaften der Klebeschicht betrifft dabei vorrangig die Dimensionierung der Zähigkeit und die Dimensionierung der Schichtdicke.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Entkoppelungselement eine elastische Lagerung, mit der das elektronische Bauteil an dem Gehäuse gelagert ist. Vorteilhafter weise kann die Dämpfungswirkung der elastischen Lagerung in Verbindung mit der Masse der Gehäuse in die Dämpfungswirkung des Dämpfungselements einbezogen werden. Auf diese Weise können die weiteren der mechanischen Dämpfung dienenden Elemente für eine geringere Dämpfung ausgelegt und gegebenenfalls im Bauvolumen reduziert werden.
Um die erfindungsgemäße gleichzeitige Dämpfung von elektromagnetischen Wechselfeldern und mechanischen Schwingungen zu erreichen, sind die Dämpfungseigenschaften der Klebeschicht und die elastische Federkraft der Trägerfolie und die Masse der Schirmfolie so aufeinander abgestimmt, dass das Dämpfungselement gleichzeitig die Dämpfung elektromagnetischer Wechselfelder und die Dämpfung mechanischer Schwingungen maximiert. Gegebenenfalls werden dabei auch die zusätzliche elastische Federkraft der elastischen Lagerung und die Dämpfungseigenschaften der elastischen Lagerung und die Masse des Gehäuses in die gegenseitige Abstimmung aufeinander einbezogen.
Eine Dimensionierung der Elemente eines kombinierten Dämpfungselements zur gleichzeitigen Dämpfung von elektromagnetischen Wechselfeldern und mechanischen Schwingungen, wobei das Dämpfungselement eine Trägerfolie, eine Schirmfolie und eine Klebeschicht umfasst, kann dabei erfolgen durch die Verfahrensschritte:

– Festlegen eines elektromagnetischen Frequenzbereichs für elektromagnetische Wechselfelder, in dem die elektromagnetische Dämpfung maximiert werden soll,
– Ermitteln einer elektrischen Dimensionierung für die Schirmfolie, deren Einhaltung die Maximierung der elektromagnetische Dämpfung des kombinierten Dämpfungselements in dem elektromagnetischen Frequenzbereich begünstigt,
– Festlegen eines mechanischen Frequenzbereichs für mechanische Schwingungen, in dem die mechanische Dämpfung maximiert werden soll,
– unter Beibehaltung der ermittelten elektrischen Dimensionierung Ermitteln von gegenseitig voneinander abhängigen mechanischen Dimenionsierungen der Schirmfolie, der Trägerfolie und der Klebeschicht, deren Einhaltung die Maximierung der mechanischen Dämpfung des kombinierten Dämpfungselements in dem mechanischen Freqenzbereich begünstigt.

Zusätzlich kann auch eine elektrische Isolationsschicht hinsichtlich ihrer mechanischen Dämpfungseigenschaften berücksichtigt werden. Zusätzlich kann auch eine einzubindende elastische Lagerung hinsichtlich ihrer mechanischen Dämpfungseigenschaften berücksichtigt werden.
Zusätzlich kann ein Frequenzbereich vorgegeben werden, in dem eine möglichst starke Dämpfung erreicht werden soll. Der Frequenzbereich kann so gewählt werden, dass eine starke Dämpfung gerade in den für eine Hörhilfe maßgeblichen Frequenzen erreicht wird. Beispielsweise kann der elektromagnetische Frequenzbereich einer Wireless-Coil, einer sogenannten Tele-Coil zum Empfang von Telefonhörersignalen, einer Bluetooth-Schnittstelle oder der Schallwellenfrequenzbereich menschlicher Sprache oder des menschlichen Gehörs zugrunde gelegt werden.
Bei durch geeignete Dimensionierung der einzelnen Elemente gesteigerter Dämpfungswirkung besteht die Möglichkeit, eine gleichzeitig geringere Dimensionierung der elastischen Lagerung anzustreben. Gerade eine kleinere Dimensionierung der elastischen Lagerung kann zur Reduzierung des gesamten Hörhilfe-Volumens beitragen.
Stattdessen besteht jedoch auch die Möglichkeit, auf Reduzierungen des Hörhilfe-Volumens zu verzichten und stattdessen die gesteigerte Dämpfungswirkung dazu zu nutzen, den Receiver mit höherer Leistung zu betreiben, ohne dass Rückkopplungen auftreten.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Figuren. Es zeigen:
1 Hörhilfe mit Dämpfungselementen
2A Ersatzschaldbild mit zwei Halb-Schwingkreisen
2B Ersatzschaldbild mit einem Schwingkreis
3 Ersatzschaltbild mit zwei Schwingkreisen
4 Schichtsystem des Dämpfungselements
5 Resonanzkurven für verschiedene Dämpfungen
6 Ausführungsform einer Schirmfolie
7, 8 Herstellungsschritte für einen Schirm-Körper
9 Schirm-Körper mit Receiver
In 1 ist eine Hörhilfe 1 mit Dämpfungselement schematisch dargestellt. Abgebildet ist ein offenliegendes Gehäuse 2 der Hörhilfe 1, in dem die wesentlichen elektronischen Bauteile, die zur Signalverarbeitungselektronik gehören, angedeutet sind.
Diese elektronischen Bauteile umfassen einen Receiver 3, der akustische Signale erzeugt, die einem Ohr des Hörhilfeträgers zugeleitet werden sollen. Der Receiver 3 ist mit einer Signalverarbeitungseinrichtung 5 verbunden, deren wesentliche Aufgabe die Verarbeitung aufgenommener akustischer Signale und deren Verstärkung ist. Sie ist mit einem Mikrophon 4 verbunden, das der Aufnahme akustischer Signale dient. Ihre Versorgungsspannung bezieht die Signalverarbeitungseinrichtung 5 von einer Batterie 6.
Weitere elektronische Bauteile, z. B. eine Tele-Coil 14 zum Empfang von Telefonhörersignalen, oder eine Wireless-Coil 15 sind ebenfalls im Gehäuse vorgesehen. Darüber hinaus könnten weitere nicht dargestellte Bauteile, z. B. eine Bluetooth-Antenne zum Empfang von Datenkommunikationssignalen, ebenfalls im Gehäuse 2 der Hörhilfe 1 vorgesehen sein.
Das Mikrophon 4 wandelt akustische Schallwellen in elektrische Signale, Wechselfelder, um. Der Receiver 3 seinerseits wandelt elektrische Wechselfelder in akustische Signale um. Somit erzeugen bzw. verarbeiten der Receiver 3 und das Mikrophon 4 elektromagnetische Wechselfelder bzw. Schallwellen. Die vom Receiver 3 erzeugten Schallwellen gehen mit Vibrationen des Receivers 3 selbst einher, die sich auf das Gehäuse 2 bzw. auf im Gehäuse 2 angeordnete Konstruktionselemente und elektronische Bauteile übertragen kann.
Der Receiver 3 wird dabei von der Signalverarbeitungseinrichtung 5 mit verstärkten elektrischen Wechselsignalen beaufschlagt, die in einer Spule des Receivers 3 in elektrische und magnetische Wechselfelder umgesetzt wird. Die elektrischen und magnetischen Wechselfelder dienen der Erzeugung von Schallwellen, produzieren jedoch dabei auch Störfelder, die in sonstige elektronische Bauteile im Gehäuse 2 der Hörhilfe 1 sowie in unmittelbarer Nähe davon einkoppeln können. Dadurch stören sie zum einen andere elektronische Bauteile, zum anderen bewirkt das Einkoppeln von Streufeldern in umliegende Bauteile und sonstige Bauelemente einen unerwünschten Leistungsverlust.
Zur Abschirmung des Receivers 3 hinsichtlich elektrischer sowie magnetischer Wechselfelder ist eine Schirmfolie 7 vorgesehen. Zur Abschirmung gegen niederfrequente magnetische Felder kann sie aus hochpermeablem Material bestehen. Zur Abschirmung gegen höherfrequente magnetische Felder kann sie aus hochleitfähigem Material bestehen. Vorzugsweise ist die Schirmfolie 7 aus Kupfer gefertigt. Zur Abschirmung elektrischer Wechselfelder kann die Schirmfolie 7 aus hochleitfähigem Material bestehen und mit dem Bezugspotential der Hörhilfe 1 bzw. Signalverarbeitungseinrichtung 5 verbunden sein. Zur Abschirmung gegen magnetische Felder kann sie zudem aus hochpermeablem Material bestehen. Vorzugsweise ist die Schirmfolie 7 aus Kupfer gefertigt.
Die Schirmfolie 7 wird von einer Kunststoffträgerfolie 8 getragen. Die Kunststoffträgerfolie 8 kann z. B. aus Polyimid bestehen. Sie kann in einem Printed-Circuit-Board-Prozess (PCB) verwendet werden und die Schirmfolie 7 kann vorteilhafterweise im Rahmen dieses Prozesses auf die Kunststoffträgerfolie 8 aufgebracht werden. Dieser Prozess gewährleistet besonders hohe Flexibilität hinsichtlich Formgebung und Gestaltung.
Die auf der Kunststoffträgerfolie 8 befindliche Schirmfolie 7 wird mittels einer Klebeschicht 10 direkt auf den Receiver 3 aufgeklebt. Dadurch ergibt sich eine möglichst nah umliegende Abschirmung des Receivers 3 gegen elektrische und magnetische Wechselfelder.
Der derart abgeschirmte Receiver 3 ist durch eine elastische Lagerung 9, z. B. eine weiche Gummilagerung, im Gehäuse 2 gelagert. Die elastische Lagerung 9 ist in nicht näher dargestellter Weise, z. B. durch eine mechanische oder Kleb-Verbindung, mit dem Receiver 3 fest verbunden. An dem Gehäuse 2 ist sie mittels einer Klebeschicht 10 angeklebt. Durch die sich so ergebende elastische Aufhängung des Receivers 3 im Gehäuse 2 werden Vibrationen gedämpft und können sich nur in geringem Maße vom Receiver 3 auf das Gehäuse 2 übertragen. Dadurch werden Körperschallbrücken vermieden oder zumindest reduziert.
Die mechanischen bzw. physikalischen Eigenschaften der gesamten Aufhängung und Abschirmung des Receivers 3 stellen sich wie folgt dar: Die Klebeschicht 10 besitzt eine vorbestimmte Zähigkeit, die in Kombination mit ihrer Schichtdicke eine Dämpfung bewirkt. Die elastische Lagerung 9 besitzt zum einen dämpfende Eigenschaften, zum anderen eine elastische Federkraft. Die Kunststoffträgerfolie 8 besitzt im Wesentlichen elastische Eigenschaften, also eine elastische Federkraft, die sich aus Shore-Härte und Materialdicke ergibt. Die Schirmfolie 7 ist im Wesentlichen metallisch und damit für sich nicht nennenswert dämpfend oder federnd. Sie stellt daher eine Masse dar. In mechanischer Hinsicht bildet das gesamte Aufhängungssystem des Receivers 3 ein Schwingsystem. Die einzelnen Elemente dieses Systems sind hinsichtlich ihrer physikalischen bzw. mechanischen Eigenschaften so aufeinander abgestimmt, dass das Schwingsystem eine möglichst starke Dämpfung mechanischer Schwingungen, also Vibrationen bzw. Körperschall, bewirkt.
Das Mikrophon 4 ist in einem ähnlichen System am Gehäuse 2 aufgehängt. Auf das Mikrophon 4 ist mittels einer Klebeschicht 11 ein Verbund aus einer Schirmfolie 13 auf einer Kunststoffträgerfolie 12 aufgeklebt. Unter Verzicht auf eine elastische Lagerung ist das gesamte System mittels einer weiteren Klebeschicht 11 an das Gehäuse 2 geklebt. Die einzelnen Elemente des Aufhängungssystem des Mikrophons 4 sind ebenfalls so aufeinander abgestimmt, dass das sich ergebende Schwingsystem eine möglichst starke Dämpfung mechanischer Schwingungen bewirkt.
In 2A ist ein mechanisches Ersatzschaltbild mit einem in zwei symmetrische Halb-Schwingkreise aufgeteilten Serienschwingkreis dargestellt, das das vorangehend beschriebene System von Receiver 3 analog nachbildet. Das Verhalten eines mechanischen Serienschwingkreises kommt dem dynamischen Verhalten des Aufbaus in der Hörhilfe 1 besonders nahe.
In dem mechanischen Schwingungssystem soll eine Entkoppelung von mechanischen Schwingungen bewirkt werden, die sich über die Aufhängung auf die Gehäusewand und schließlich auf das Mikrofon übertragen. Von daher stellt sich der Receiver 3 als Schwingungsgenerator 20 dar. Der Massenschwerpunkt 24 des Receivers 3 ist bei Hörhilfen mittig und in guter Näherung in der Symmetrieebene 25 der Hörhilfe 1 angeordnet. Daher übt der Receiver 3 annähernd gleiche Kräfte 20 auf die mechanischen Strukturen zu seinen beiden Seiten. Sein Massenschwerpunkt bewegt sich durch die Symmetrie fast nicht und kann in der Simulation durch das Symbol des Ruhepotentials ersetzt werden.
Im weiteren genügt dann die Betrachtung nur einer der beiden Symmetriehälften, wie in 2B dargestellt. Die Klebeschicht 11 wirkt aufgrund ihrer Zähigkeit schwingungsdämpfend und ist daher im Ersatzschaltbild als Dämpfung 21 dargestellt. Die Kunststoffträgerfolie 12 weist im Wesentlichen elastische Eigenschaften auf, die im Ersatzschaltbild durch eine Federung 22 repräsentiert sind. Die Schwingungseigenschaften der Schirmfolie 13 stellen sich im wesentlichen als Massenkräfte dar, die daher im Ersatzschaltbild als Masse 23 repräsentiert sind.
Bei der elektrischen Dimensionierung der Komponenten des Serienschwingkreises sind die für Hörhilfen typischen elektromagnetischen Frequenzbereiche zugrundezulegen, die für den Betrieb von Receiver 3, Mikrofon 4, Tele-Coil 14 und Wireless-Coil 15 verwendet werden. Unter Einhaltung der durch die zu verwendenden Frequenzbereiche vorgegebenen elektrischen Bauteildimensionen ergeben sich Variationsmöglichkeiten für die physikalische bzw. mechanische Dimensionierung der Bauteile, die zur Minimierung mechanischer Schwingungen, z. B. Körperschall, ausgenutzt werden können.
Bei der mechanischen Dimensionierung können Modelle helfen, die elektrische Analogien besitzen und mithilfe üblicher Methoden berechnet werden können. Für die Berechnung können beispielsweise auch Schaltungs-Simulations-Tools, wie z. B. P-Spice, eingesetzt werden. Mittels der bekannten Berechnungs- oder Simulations-Methoden wird der Serienschwingkreis nun unter Variation der elektrischen Dimensionierung seiner Komponenten so optimiert, dass sich eine möglichst starke mechanische Dämpfung ergibt.
Die ermittelten mechanischen Dimensionierungen der Komponenten des Schwingkreises werden abschließend dazu verwendet, daraus Dimensionierungen der tatsächlichen in der Hörhilfe 1 verwendeten Bauteile abzuleiten. Dabei wird aus der Dämpfung 21 auf eine geeignete Zähigkeit und Schichtdicke der Klebeschicht 11 geschlossen werden, aus der Federung 22 kann auf eine geeignete Foliendicke und Shore-Härte der Kunststoffträgerfolie 12 geschlossen werden, und aus der Masse 23 auf eine geeignete Masse und somit Materialwahl und Schichtdicke der Schirmfolie 13.
In 3 ist ein dem vorangehend beschriebenen vergleichbares Ersatzschaltbild mit zwei mechanischen Serienschwingkreisen wiedergegeben. Die Einführung des zweiten mechanischen Serienschwingkreises berücksichtigt die dynamischen Eigenschaften des Gehäuses 2 der Hörhilfe 1 und führt zu einem genaueren Modell mit besseren Simulationsergebnissen.
Wie vorangehend analog beschrieben repräsentiert ein Schwingungsgenerator 30 den vorangehend beschriebenen Receiver 3 als Schwingungsquelle. Die Dämpfung 31 repräsentiert die Klebeschicht 10, die Federung 32 repräsentiert die Kunststoffträgerfolie 8, die Masse 33 die Massenkräfte der Schirmfolie 7. Hinzu kommt eine weitere Dämpfung 34, die die elastische Federkraft der elastischen Lagerung 9 darstellt, eine weitere Federung 35 für die elastische Federkraft der elastischen Lagerung 9 sowie eine weitere Masse 36, die die Masse des Gehäuses 2 repräsentiert, oder zumindest eine für Masse des Gehäuses 2 zugrunde zu legende relevante Größe.
Der vorangehend beschriebene Serienschwingkreis wurde somit um einen weiteren, mit ihm verbundenen Serienschwingkreis erweitert, der der elastischen Lagerung 9 im Gehäuse 2 Rechnung trägt. Unter Verwendung bekannter Berechnungs- oder Simulations-Methoden wird der dargestellte doppelte Serienschwingkreis ebenso wie der vorangehend dargestellte einfache Serienschwingkreis hinsichtlich der elektrischen Dimensionierung seiner Komponenten an den zu verwendenden Frequenzbereichen und hinsichtlich der mechanischen Dimensionen zur Maximierung der Dämpfung eingerichtet. Aus den derart ermittelten Dimensionierungen der Komponenten werden dann ebenfalls wie vorangehend beschreiben die tatsächlichen elektrischen und mechanischen Dimensionierungen der Bauteile der Hörhilfe 1 abgeleitet. Für eine weitere Verfeinerung des Modells kann ein dritter Serienschwingkreis ergänzt werden, der noch das Mikrofon sowie dessen Lagerung berücksichtigt.
In 4 Ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Schichtaufbaus 60 für das kombinierte Dämpfungselement schematisch als Schnittbild dargestellt. Der Schichtaufbau 60 basiert auf einem Klebefim 64, der beispielsweise eine Dicke von 10 μm aufweisen und aus Polyurethan bestehen kann. Auf dem Klebefilm 64 ist eine Elastomerschicht 63 angeordnet, die beispielsweise eine Schichtdicke von 50 μm aufweisen und aus Polyimid bestehen kann. Auf die Elastomerschicht 63 ist eine Metallschicht 62 aufgebracht, die beispielsweise eine Schichtdicke von 50 μm aufweisen und aus Kupfer bestehen kann. Andere geeignete Materialien für die Metallschicht 62 sind im Hinblick auf die Dämpfung magnetischer Wechselfelder auszuwählen, ebenfalls geeignet ist z. B. sogenanntes Mu-Metall (bzw. ...u-Metalle), das auf Nickel-Eisen-Legierungen mit hoher magnetischer Permeabilität basiert. Auf der Metallschicht 62 ist eine elektrische Isolationsschicht 61 angeordnet, die bei- spielsweise eine Schichtdicke von 10 μm aufweisen und aus Epoxidharz bestehen kann.
Der dargestellte Schichtaufbau wirkt als kombiniertes Dämpfungselement 60 und kann zur kombinierten mechanischen sowie elektrischen Schwingungsdämpfung bei der Aufhängung von Receiver 3 und Mikrophon 4 der Hörhilfe 1 eingesetzt werden. Die gewählten Schicht-Dimensionierungen und -Materialien ergeben für die in Hörhilfen zu verwendenden elektromagnetischen Frequenzbereiche sowie die auftretenden mechanischen bzw. akustischen Frequenzen und Bauteilgrößen eine gleichzeitig maximale Dämpfung sowohl elektromagnetischer als auch mechanischer Schwingungen.
In 5 ist beispielhaft eine Resonanzkurve für das vorangehend beschriebene kombinierte mechanische sowie elektromagnetische Dämpfungselement dargestellt. Aufgetragen ist die mechanische Kraft [K/K_°] über der Frequenz [Ω/Ω_°]. Beispielhaft eingezeichnet sind 3 Resonanzkurven für unterschiedliche Dämpfungen durch das kombinierte Dämpfungselement. Als Vergleich stellt die Resonanzkurve 40 das Verhalten eines nahezu ungedämpften Schwingungssystems mit nahezu ungedämpfter Schwingungsübertragung im Resonanzfrequenbereich, angedeutet durch die vertikale gestrichelte Linie, dar. Die Resonanzkurve 41 stellt ein vergleichsweise mittelmäßig dämpfendes Verhalten des Schwingungssystems mit gut abgestimmtem kombinierten mechanischen und elektromagnetischem Dämpfungselement dar. Im Bereich der Resonanzfrequenz ergibt sich eine deutlich reduzierte Kraft im Vergleich zur ungedämpften Resonanzkurve 40. In Frequenzbereichen in größerem Abstand zur Resonanzfrequenz ergeben sich lediglich geringere Unterschiede im Dämpfungsverhalten. Schließlich stellt die stark gedämpfte Resonanzkurve 42 das Dämpfungsverhalten eines besonders gut abgestimmten Dämpfungselements dar.
Bei der Ermittlung optimaler Dimensionierungen für die Bauteile der Hörhilfe sowie die Elemente des kombinierten elektromagnetischen und mechanischen Dämpfungselements wird ein optimiertes Dämpfungsverhalten entsprechend der Resonanzkurve 42 angestrebt.
In 6 ist eine besonders vorteilhafte Weise angeregt, aus einer Schirmfolie 50 unaufwändig eine Abschirmung für einen Receiver 3 herzustellen. Dabei sind die strichlierten Linien 51 als Faltlinien zu verstehen, entlang denen die Schirmfolie 50 gefaltet werden soll. Dies wird in den nachfolgende dargestellten 7 und 8 näher erläutert. Die Schirmfolie 50 kann wie vorangehend beschrieben ein Schichtaufbau aus einer Klebeschicht, einer Elastomerschicht, einer Metallschicht und einer Isolierschicht ein. Durch den Schichtverbund entsteht eine mechanisch besonders gut verarbeitbare Schirmfolie.
In 7 ist die vorangehend beschriebene Schirmfolie in einem ersten Arbeitsgang teilweise gefaltet dargestellt, und zwar gefaltet entlang der strichlierten Falzlinien 51. Aus dem dargestellten Zwischenstadium wird ersichtlich, in welcher Art die Schirmfolie gefaltet werden soll.
In 8 ist die Schirmfolie im endgültigen Falt-Zustand dargestellt. Es ist eine Schirmbox entstanden, die beispielsweise einen Receiver aufnehmen kann. Eine derartige Verarbeitung der Schirmfolie 50 lediglich durch Falten reduziert den Einsatz zusätzlicher Verarbeitungsschritte, z. Bsp. Kleben oder sonstige Formgebungsmaßnahmen, und ist somit besonders unaufwändig durchführbar.
In 9 ist schematisch dargestellt, wie die durch Falten der Schirmfolie 50 entstandene Schirmbox den Receiver 3 aufnehmen kann. Der Receiver 3 wird in die Box aus Schirmfolie 50 eingelegt. Durch die besondere Herstellungsweise der Box, nämlich durch Falten, sind Öffnungen in der Box vollständig vermieden, so dass sich eine besonders dichte Abschirmung des Receivers 3 ergibt. Die elektrischen Anschlüsse des Receivers sowie die elektrischen Zuleitungen sind ebenfalls schematisch dargestellt, jedoch nicht mit Bezugszeichen versehen.
Grundgedanken der Erfindung können wie folgt zusammengefasst werden: Die Erfindung betrifft eine Hörhilfe 1 sowie ein elektronisches Bauteil 3, 4 zur Erzeugung oder Verarbeitung von elektromagnetischen Wechselfeldern und Schallwellen für eine Hörhilfe 1 mit einem Abschirmelement 7, 13 zur Dämpfung von elektromagnetischen Wechselfeldern und einem Entkoppelungselement zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen. Gemäß der Erfindung sind das Abschirmelement 7, 13 und das Entkoppelungselement in ein kombiniertes Dämpfungselement integriert. Bei dem Abschirmelement 7, 13 kann es sich um eine Schirmfolie handeln, vorzugsweise aus Kupfer. Das Dämpfungselement kann eine flexible Trägerfolie umfassen, vorzugsweise eine Kunststoffträgerfolie, die die Schirmfolie trägt. Es kann weiter eine Klebeschicht 10, 11 umfassen, mit der das elektronische Bauteil 3, 4 an einem Gehäuse 2 angeklebt wird. Die physikalischen Eigenschaften sämtlicher Elemente des Dämpfungselements sind so aufeinander abgestimmt, dass es gleichzeitig sowohl elektromagnetische Wechselfelder als auch mechanische Schwingungen stark dämpft.

Claims

Hörhilfe (1) umfassend ein Gehäuse (2), in dem elektronische Signalverarbeitungsbauteile angeordnet sind, die ein elektronisches Bauteil (3, 4) zur Erzeugung oder Verarbeitung von elektromagnetischen Wechselfeldern und Schallwellen umfassen, und in dem ein Abschirmelement (7, 13) zur Dämpfung von elektromagnetischen Wechselfeldern und ein Entkoppelungselement zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass – das Abschirmelement (7, 13) und das Entkoppelungselement in ein kombiniertes Dämpfungselement integriert sind, – das Abschirmelement (7, 13) eine hochleitfähige Schirmfolie mit einer höheren Dichte als Aluminium ist, – die Schirmfolie von einer Trägerfolie (8, 12) getragen wird, und – das Entkoppelungselement eine Klebeschicht (10, 11) umfasst.
Hörhilfe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseigenschaften der Klebeschicht (10, 11) und die elastische Federkraft der Trägerfolie (8, 12) und die Masse der Schirmfolie zur gleichzeitigen Maximierung der Dämpfung elektromagnetischer Wechselfelder und der Dämpfung mechanischer Schwingungen aufeinander abgestimmt sind.
Hörhilfe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkoppelungselement eine elastische Lagerung (9) umfasst, mit der das elektronische Bauteil (3, 4) an dem Gehäuse (2) gelagert ist.
Hörhilfe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseigenschaften der Klebeschicht (10, 11) und die elastische Federkraft der Trägerfolie (8, 12) und die Masse der Schirmfolie und die elastische Federkraft der elastischen Lagerung (9) und die Dämpfungseigenschaften der elastischen Lagerung (9) und die Masse des Gehäuses (2) zur gleichzeitigen Maximierung der Dämpfung elektromagnetischer Wechselfelder und der Dämpfung mechanischer Schwingungen aufeinander abgestimmt sind.
Hörhilfe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Schirmfolie aus Kupfer oder einem MU-Metall besteht und eine Schichtdicke von 35–65 μm, vorzugsweise von 50 μm, aufweist, – die Trägerfolie (8, 12) aus einem Elastomer, vorzugsweise einem Polyimid, besteht und eine Schichtdicke von 35–65 μm, vorzugsweise von 50 μm, aufweist, und die Klebeschicht (10, 11) aus einem Polyurethan besteht und eine Schichtdicke von 5–15 μm, vorzugsweise von 10 μm, aufweist.
Hörhilfe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Isolationsschicht (61) vorgesehen ist, die aus einem Epoxidharz besteht und eine Schichtdicke von 5–15 μm, vorzugsweise von 10 μm, aufweist.
Hörhilfe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Signalverarbeitungsbauteile eine Wireless-Coil (15) umfassen.
Hörhilfe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Signalverarbeitungsbauteile eine Tele-Coil (14) umfassen.