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先进的助听器:您会想要穿戴的可穿戴设备
作者:Christophe Waelchli
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医疗设备/医疗器械展厅
B超诊断仪, 心电图仪, CT机, 眼科设备, 裂隙灯, ...
随着战后婴儿潮世代的年龄增长,更多的人依赖便携式医疗技术来满足他们的医疗护理需求和改善生活质量。如今,一般认为约47%超过75岁的成年人有一只或两只耳朵的听力受损。其它威胁听力的如噪音或健康问题,可影响任何年龄的人。事实上,12.5%的6-19岁的人群由于处于过度噪音,听力永久受损。

助听器市场正以每年6-8%的年复合增长率(CAGR)增长(图1),潜在的增长仍高出很多。那些能受益于助听器的人,极少数(约4%)会真正购买一台助听器,我们认为这受设备的成本所影响,和与负面的年老观感有关。虽然助听器为烦人的问题提供了一个简单的方案,但许多病人只在有绝对必要时转向配戴助听器。

如今,先进的新特性正被应用于助听器以显著提升功能性,最终有助于使用户体验更愉悦,从而提高采用率。

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图1. 助听器市场增长(HIA)

无线更自由

正如许多其它可穿戴设备,无线连接正迅速越来越普及,而不是只在高端助听器才具备的特性。对用户来说,无线技术使他们更易于控制他们的设备,所以使其在更大规模可用至关重要。

直到今天,在助听器上进行调整(如音量控制、程序选择等)仍然具挑战性。用户可通过选择设备上一个或两个小按钮手动调整。有些可能可以在助听器仍然戴在耳朵上时调整,但其它的可能不得不事先摘下。另一种选择需要使用专用的制造商指定的远程控制,或中继器(更大的设备,通常戴在脖子上)。当今市面上的大多助听器不具备直接与智能手机进行通信的能力,所以需要这额外的设备,以便把助听器使用的专有无线链路转换为智能手机可理解的标准的蓝牙链路。

由于很多人已携带和使用智能手机,完全使用它来与用户的助听器通信和控制用户的助听器,已成为目前最具吸引力的特性。定制的智能手机应用特性直观的图标和触摸控制方便所有层面的技术认知,增添其易用性。对于助听器,这些应用程序令使用者能易于检查他们设备的电池电量,和优化程序或对左边和右边的助听器进行单独的音量控制设置。其它特性可包括短信提醒或来电铃声,或GPS跟踪以帮助找到错放的助听器。

采用蓝牙低功耗(BLE)无线技术,音频可直接从外部源如音响或配备辅助设备的电视串流到助听器。这可为佩戴者提供更身临其境的娱乐体验,具备更好的音频质量。这技术可为助听器佩戴者带来更佳和更独立的用户体验。然而,考虑到BLE可引起的功耗和系统大小的潜在影响,它难以应用于小型助听器中。

更大的设计挑战

设计人员希望增强助听器的功能,面临由更受欢迎的分立的风格引起的极端的空间限制。目前使用的助听器多达80%是耳背式(BTE)(图2),通常采用一体化设计或有一个远程接收器穿插入耳道。耳内式(ITE)占约20%的市场,全部或部分外壳或小型设计将完全插入耳道。

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图2. 当今助听器最常见的是戴在耳后

在这任何外形中,助听器设计人员必须安排接收器、电池和相关电路、音量调节和程序切换的用户控制,和音频数字信号处理器(DSP)和相关外设,包括存储器和现在的蓝牙无线电收发器。通常需要一个或更多麦克风,以使背景噪声消除和方向性声音提取(图3)。

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图3. 典型的助听器外壳施加严格的空间限制

额外的无线电子系统的功耗也值得认真考量,以最大限度地减小对整体系统的影响,并避免需要更大、更重的电池提供更多的电能。

克服障碍

系统级封装(SiP)方案可帮助克服小型设备的空间限制,通过集成一些器件到单个方案中。安森美半导体近日推出Ezairo 7150 SL,一个无线音频处理混合模块,可易于集成到一个标准的耳背式助听器外壳中。

该微型混合模块基于可编程的Ezairo 7100数字信号处理(DSP)平台,采用高精度的4核架构。Ezairo 7150 SL提供多协议无线支援,优化用于2.4 GHz免授权费的无线电频段,并兼容于BLE及各种定制协议,以传输超低功耗立体声音频串流。为存储重要的助听器参数,Ezairo 7150 SL提供2 Mb非易失性存储器(EEPROM)。

安森美半导体已创建Ezairo 7150-SL耳背式助听器的完整参考设计,包括混合模块、所需的无源元件,和2.4 GHz无线电天线,以帮助设计人员开发和改进他们自己的设备。参考设计包括全装配式硬件(图4)、Android应用样本、和用于通过远程dongle的立体声音频串流和通过BLE控制的固件。

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图4. 参考设计,通过耳背式外壳、软性电路,和天线加速项目开发

多协议无线支持实现先进的助听器特性如使用智能手机或平板电脑通过蓝牙低功耗控制(CoBLE),和音频串流经由插入源设备的标准音频输出接口的远程dongle。音频串流协议采用专有的低延时的无线电链路,功耗极小(仅约标准的助听器锌空气电池中的4-5 mA)。

立体音频串流特性令用户能通过使用一个小的发射dongle听到任何外部源如电视或汽车收音机的音频。该dongle还可工作于远程麦克风模式,进一步增强了用户在挑战性的环境下的聆听体验,如嘈杂的环境或发言者离听众很远的教室。

现代助听器的先进特性,特别是无线连接,对系统级设计提出了严峻的新挑战。Ezairo 7150 SL以其高集成度,确保更高的性能、易用性、可靠性,并最终便于配戴者配戴。

结论

先进的特性有可能革新助听器配戴者的生活质量。物理空间的限制已成为限制进步的一个关键因素,但精密的集成技术现已有助于实现无线连接,如通过BLE和低延时的音频串流控制,而无需笨重的中继装置。这些特性为大大提升终端用户体验作好准备,有助于助听器从有人需要使用的设备变革至他们想要使用的设备。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2016-6-3)
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