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助聽器博物館

--艾瑞克斯姆收藏館&助聽器的發展--

Eriksholm

 

 

歡迎來到歐洲助聽器王國Oticon助聽器公司的位於丹麥的艾瑞克斯姆(Eriksholm)收藏館,一窺助聽器百年來的發展。

艾瑞克斯姆收藏館成立於1986年,是一個機械式、電氣和電子助聽器博物館,所收藏的助聽器年代到2004年剛好一百年,是目前全世界最齊全最豐富的助聽器博物館,其收藏品被丹麥政府視為國寶。

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博物館座落於一座老式建築物內,Eriksholm 提供了完善的設施,收集了超過300個不同品牌的助聽器展覽於館內,從這些助聽器的展示,可勾勒出助聽器發展的歷史。


 

機械式的助聽裝置,如喇叭筒,號筒和聲管已有300年的歷史了。回顧助聽器兩百年來的歷史,助聽器早期是以集音器的形式在使用,形狀如喇叭筒,(如右圖上) 讓聲音集中到此類似喇叭的工具,直接傳到耳朵內,有不同材料及,不同尺寸及形狀,可見早期的助聽器還是相當講究的,比較細長的部分就是放到耳朵內,也就是我們的外耳道,類似你戴聽診器的經驗,這種工具用了約一百年。這個動作大家有時候也會有,即聽不清楚時會隨手將手放在耳後增加音量。(右圖下為側面觀)  

這張圖左邊是小姐愛美,做成髮箍。

右邊就是類似聽診器的工具,一頭放在耳內,另一個開口部分請說話者對著開孔講話! 


二十世紀貝爾發明了電話,也開啟了聲音藉由電能放大的大門,帶入了助聽器的領域,當時的原理是採用碳膜聽筒震動,利用電壓帶動碳粒子,引起薄膜響聲。對於使用者攜出就需要有電池,外加一個大大的箱子,有耳機有喇叭。其中有個設計還真是很有工程設計概念,小聲開一個喇叭,依序可以加到四個喇叭達到最大聲響。很聰明也可以想像當時的設計受限於工具是很辛苦的。

 

漢斯.戴蒙特,奧迪康公司的創始人,起先是斯堪的納維亞大部分地區的助聽器代理商。這個古老的多功能助聽器可追溯到1910年,它是一台攜帶型的臺式助聽器,在當時可是功能最強大的助聽器。左邊是喇叭,中間是電池,右邊是聲音輸入的部分,事實上這個東西在七十年前而已!也可以想像,以前的助聽器是如何使用。


1930 年代,真空管的來臨,真正帶來電子放大的機制,也就是訊號可以有效放大,包含了聲音的訊號,可以處理的訊號頻率寬度加寬了(原有碳膜式會侷限某些頻率,類似你聽電話,無法高傳真)真空管的好處就是聲音的品質很好,現在很多的音響玩家都仍酷愛此類放大器,然而也有其限制:一,能量消耗很大,必需插電。二,線性放大,對於大部分聽損朋友非線性的感音神經性聽力損失就不適用。

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電子技術的迅猛發展孕育了許多新型的助聽器,其中之一是在1932年由威廉.戴蒙特公司生産的以Acousticus”名字命名的助聽器。從193330型號助聽器的銷售走上正軌,電池變得更小並且效能也得到增強,放大器也得到改進,來增強接收器和麥克風之間的阻抗差別。


 
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二次世界大戰期間,威廉.戴蒙特(在他父親1910死後接管了家族業務),在丹麥獲得了生産助聽器的執照。因爲不可能一直從美國進口助聽器。二戰以後,威廉.戴蒙特在丹麥開始了他自己助聽器的生産。第一隻真正的奧迪康自己的助聽器是電子管助聽器,型號爲TA,在1946年以三種不同的形狀投放市場,它取得空前的成功並被出口至世界一些國家,由此OTICON出口業務開始騰飛。  


1946 年貝爾實驗室發明了電晶體,大大提升了助聽器小型化的可行性,因為耗電量小,放大功能增加,1953年市面上開始出現運用電晶體助聽器,小型化且可以放入口袋內的助聽器,這些技術方面的新發展對於聽損朋友來說是一個很大的進步。一九五零年代到一九六零年代相信是幫忙很多聽損朋友的時代,也就是說助聽器開始普及大眾的時代。此時期的眼鏡型,耳掛型及耳內型一一推出就是拜電晶體的發明之賜。

 

 

 

 

 

電晶體于1946年在貝爾實驗室發明,在此陳列的助聽器是一款1953年OTICON生産的 T3 型號助聽器,這也是歐洲第一台電晶體助聽器。


 

   

1954年生產線

左邊這張圖有點像家庭工廠,但當時能使用的人是高收入才有機會使用,

為何用這一張呢?電晶體的使用是帶來革命性的改變。小型化的改變也是從這裡開始!


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電晶體的發明使得開發新式助聽器成爲可能。耳掛型,或稱“BTE”1954年左右進入市場。左圖5台耳掛型助聽器均誕生於50年代。左上:型號550T1959年出品;右上:型號555TU1960年出品;中間:型號Telex 20,1955年出品;左下:型號Qualitone,1956年出品;右下:型號Audium T-111956年出品。   


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新技術加上對聽力領域認知的增加意味著越來越好的助聽器得到發展,這款奧迪康聚焦聲音566型助聽器,産於1968年,配置了雙耳鈎,它在耳鈎的末端拾取聲音一耳廓部分收集聲音以增強聲音的定位。


 
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耳內型助聽器早在1955年引入市場,由於一些客觀因素,例如它們的尺寸大小,這些助聽器大多從耳內伸出,直到70年代末耳內型助聽器才漸漸普及化。這款I11型助聽器於1979年出品。


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結合最新的技術使得開發更小的助聽器變得可能。有聽損的人往往不願意讓人們知道他們有聽力損失且配戴著助聽器,這使得耳內型、耳道型助聽器迅速地普及化。OTICON的 Communicare系列助聽器在1992年以後引入市場。


 

 一九八零年代開始有積體電路的推出,也有不少人朝著此方向研究,在一九九零年代Oticon 研發出第一個全數位式的助聽器。數位化的開端代表這些訊號被切割成非常小段,並且用0與1來代表,可以在微小晶片中進行運算,原來的放大訊號需要消耗一些能量,現在可以用內部的加法或減法,就可以將訊號依需求放大或縮小。他的優點是耗電量小,然而為什麼會進展如此慢,第一是當初在一片積體電路中能夠放進去的工作元件(在一片3mm X2.5 mm)受限於積體電路的製作過程,九零年代的能放入的是兩千個,經過十年的演進,現在已經能夠放進去的元件高達五百萬個,也就是開始具又更高更快的計算能力,很多人都還記得有多少channel 就是當初硬體的限制,現在一組就可以應付,舉個例子來說:以往的電腦在顯示圖像檔,你可能要等一兩秒,現在的電腦都可以達到及時顯像。同樣的聲音的處理也是一樣不能有延遲的現象。

電腦化助聽器

現在的助聽器,由於電子零件的小型化,已經可以放入伍百萬個電晶體在內,其計算能力已經達到一台桌上型電腦的能力,也就是可以透過計算將背景噪音,回饋音等等用人工智慧來提升助聽器的功能,在現階段很多文獻的報導提出在一群人中的講話中很不容易辨識,也希望透過這樣的計算能力的提昇來達到改進的方案,我們可以預期將來的助聽器會越來越聰明!


 

現在的生產線及助聽器晶片

左右兩圖中可以看到,在小型化的過程中,使用者使用的東西越來越小,製造者因此需要在顯微鏡底下進行焊接,右側是實際的晶片組合,也是一個大量生產的開始!


機械手臂組裝

人的能力究竟是有限的,機械手臂替代了非常多的精密工作,也可以二十四小時不停的工作!


 

 

 

科技的元件小型化提升大幅度提高助聽器處理的能力:

聲音的控制鈕不見了!

很多人都很納悶,買了新的助聽器功能卻減少了,原因是現在的助聽器也用了內部麥克風當作一個聲音大小探測器,超過設定音量的部分就不放大或減少放大倍數。這樣的功能讓使用者不會因環境聲音過大而造成傷害。配戴也舒服。

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八十年代末期,助聽器的發展或多或少被現行技術所影響,但是隨後密集的pychoacoustic" 研究開始了助聽器的里程表。在OTICON研究中心,艾瑞克斯姆的研究導致了新概念的助聽器問世,叫做MultiFocus,這是第一款沒有音量控制器的助聽器。MultiFocus Classic1991年上市。   


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爲了改進功能,出現了程控式助聽器。OTICON第一台程控式助聽器是基於MultiFocus 的技術而開發出來的。這個新款的耳道型助聽器被稱爲“MicroFocus”。其外觀造型吸引人亦具有高質量音質,microFocus的問世是耳內型助聽器的一個技術突破。它在1995年上市。   


回饋音也不見了!

助聽器的收音與接收器因為要小型化,往往耳道不密合就會有回饋音,造成配戴者很大的困擾,大家都知道,回饋音(類似於拿一個麥克風接近喇叭,聲音不斷放大產生的高頻聲音)的頻率是固定的,要電腦找此頻率很容易,更重要的是如果用電子元件來製作需要很多的元件才能完成,在具有計算功能的數位式助聽器,就有能力負荷此工作,電子工程術語:數位訊號處理,可以用軟體來寫出一個軟體的濾波器,將此回饋音波峰濾除又不會影響放大的功能。

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先進的技術聽力學的研究和以客戶爲導向的産品設計導致了第一台全數位助聽器的問世,這種獨特的技術被稱爲DigiFocus(數碼聚焦)。目前已有好幾個版本,它是根據在艾瑞克斯姆的研究人員的聽力學經驗研究出來的。DigiFocus19964月在丹麥上市。

人工智慧的應用

突破現有耳內機通氣口無法開大,原因是在所有的助聽器中,開口開大就會有回饋音。現在的機器已經能夠找出此回饋音的特性,採用計算機原理中的(數位訊號處理中的Adapter filter) 用最簡單的說法就是,用軟體設計一個動態的濾波器,當一個部屬於語音的共振頻率,就可以偵測出是回饋音,以予消除。早期的回饋控制都採用硬體設計,設計一個硬體高頻濾波器,會造成因為製作(通氣管長短不同)及硬體頻寬的限制,造成在語音與回饋音的兩者之間取捨困難,現在動態式濾波器,不會受到此限制,解決了所有配戴助聽器兩個最大困擾:回饋音與悶塞感。

 

助聽器變聰明了!

現有助聽器是將所有的聲音全部放大,造成與使用者需要的是語音溝通要素,大異其趣,如何找出人類語言的特性,來加強此部分是所有助聽器公司的夢想。

Oticon 探索出人類語音的發出具有Fundamental Frequency(由聲帶發出,在口腔產生共振)F0,F1,F2,F3 等等共振音,是與大環境的其他聲音(大部分是單頻)有很大差異,Adapto 就是以使用者為出發點來研發此產品設計就此用了現在電腦計算快速的微處理技巧,設計出動態式的率波器,讓配戴者具有一個人工智慧的助聽器,自動搜尋到人類語音或是相同特質的音樂(也屬共振頻譜)將選擇性的放大,可以讓配戴者可以具有類似人類天生耳朵選擇性的聽語音能力。同樣具有消除回饋音的功能。

 

個人化助聽器時代的來臨:找個合身的助聽器。

助聽器以往的選配會依聽力圖來調整,但是這只是你的耳朵收入聲音的起源,要考慮的是環境聲音與生活背景聲音,舉例而言:一位活動力很大的年輕人,白天工作地點就會有多處地點與人溝通,去購物中心,相對的就會有很多的聲音在他的周圍螢繞,聲音音量變化大。年紀長者就偏重在安靜的居家環境,兩者間其實會有很大的差異。在此也可以就選配軟體中選出需求來,輸入你的年齡,活動力,等等。

讓你的助聽器傷腦筋吧!現在是助聽器來適應你,不再是過去選配中心常常說的一句話:多戴兩天就會習慣,變成是你去適應助聽器!

Udense University Dr. True Adersen,是一位耳鼻喉科醫師,同時也是聽力師,配戴了三十年的助聽器,他談到了現在的助聽器,已經改變非常多,以往的人都是到了非得要戴才戴的情況,現在已經全部改觀,使用起來友善多了,不會聽不清楚而離開人群,反而是多了新的工具,可以加速溝通的能力。

 

DI Y 選配時戴的來臨!

現在有個研究計畫,配戴者可以與電腦之間自己進行選配設定,將來不用風塵僕僕到選配中心,只要與你的聽力師溝通後,自己動手來調整的日子或許有這麼一天!

以上的優點都來自於現有科技的發展,然而要投入此產業開發單一晶片的費用相當的昂貴,這也是現在很多公司一直在併購當中,來降低此費用。

艾瑞克斯姆收藏館中心任務之一就是收集助聽器的歷史資訊。作爲特殊服務,我們願意回答任何品牌有關老式助聽器的問題。若有任何問題我們歡迎您寫信給 Claus Nielsen, at Eriksholm Research Centre, Kongevejen 243, 3070 Snekkersten, Denmark.

資料來源:OTICON網站

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