I et center på DTU samarbejder virksomheder og forskere om at presse teknologien i høreapparater til dens yderste grænser.
Vi har sikkert alle deltaget i arrangementer, hvor mikrofonen kommer for tæt på højttaleren, som derfor begynder at hyle. Prøv så at forestille dig, hvor tæt mikrofon og højttaler sidder på hinanden i et høreapparat.
Det kræver viden at placere begge dele, så der ikke opstår en hyletone. Særligt når lydniveauet i højttalerne til tungthørende skal være kraftigt, helt op til 140 dB – et lydniveau, der vil gøre almindeligt hørende døve. Det er derfor også svært helt at undgå, at høreapparater hyler til gene både for brugeren og omgivelserne. Denne akustiske tilbagekobling er en udfordring, som alle producenter af høreapparater gerne vil til livs. Udfordringerne gør sig også gældende inden for udvikling og produktion af hovedtelefoner.
Sammenhængen mellem akustik og mekanik
Den nuværende indsigt i netop dette specielle felt, sammenhængen mellem akustik og mekanik i mikroskala, er dog forholdsvis lille. Her gælder helt andre regler end for akustik i stor skala, hvor det er muligt med lyddæmpende materialer på lofter og vægge at tilpasse akustikken til rummets formål og eksempelvis dæmpe børnenes stemmer i børnehaver og undervisningslokaler.
”Alle producenter af høreapparater og hovedtelefoner har oplevet store udfordringer med at forstå, hvordan de elektromekaniske komponenter opfører sig i mikroskala. Man kan ikke overføre viden om akustik i opholdsrum til mikroforholdene i et lille høreapparat på bare tre til fire centimeters længde og en halv centimeters bredde. Det kræver en indsigt i både det akustiske og mekaniske domæne, for i et så lille rum opfører det akustiske tab sig helt anderledes end i et stort rum,” siger Morten Kroman, chief technology officer i Widex.
De helt særlige betingelser i et høreapparat har indflydelse på, hvilke materialer og hvilken form der vil være mest optimal at vælge. Derfor arbejder forskere og virksomheder på at få viden om disse forhold.
”Udviklingen går samtidig i retning af, at der skal tilføjes endnu flere forskellige komponenter i vores hovedtelefoner og høreapparater. Eksempelvis er det forholdsvis nyt, at antennen er kommet til, så det er blevet muligt for de to høreapparater at kommunikere trådløst mellem brugerens to ører og f.eks. med en mobiltelefon. Og der er ønsker om flere funktioner, f.eks. at indarbejde sensorer i høreapparatet. Disse kunne udsende et varsel, hvis bæreren af apparatet har specielle behov, der kræver intervention. Det er supersofistikeret med så meget teknologi samlet på så lidt plads og klart på kanten af, hvad der kan lade sig gøre,” fortæller Karsten Bo Rasmussen, innovation and project manager hos Oticon.
Danmark har unik viden
Behovet for at få en større fundamental indsigt i sammenhængen mellem akustik og mekanik er baggrunden for, at tre af verdens førende virksomheder, Oticon, Widex og GN Hearing sammen med DTU har dannet forskningscenteret CAMM, Centre for Acoustic-Mechanical Micro Systems. Centret skal være en internationalt førende institution, som alle naturligt vil henvende sig til, hvis de har spørgsmål om mikroakustik og -mekanik.
”Det er væsentligt for os at få en større indsigt i de fænomener, der sker på mikroskalaniveau, når vi arbejder med at forbedre de nuværende høreapparater og hovedtelefoner, f.eks. når vi rykker grænserne for lydkvalitet. Tanken med samarbejdet er, at forskerne på DTU arbejder med at udvikle nye videnskabelige metoder, vi som virksomheder kan overtage og bruge i vores produktudvikling. Samtidig sikrer centeret, at der bliver uddannet unge ingeniører, der har indsigt i de problemstillinger, danske virksomheder inden for dette område arbejder med,” siger Andreas Schousboe, produktudviklingschef i GN Hearing.
Både virksomheder og forskere er overbeviste om, at CAMM-centerets arbejde vil betyde ændringer i udformningen af både hovedtelefoner og høreapparater. Ændringer, vi som brugere vil opleve i form af bedre lydkvalitet og flere funktioner, men som ikke vil være synlige med det blotte øje, da de vil bestå af minimalistiske ændringer inden i apparaterne eller bittesmå justeringer af formen på høreapparat eller hovedtelefon.
Nedenfor eksempler på fire projekter, der forbedrer høreapparaterne akustisk eller mekanisk.
Antenne støbt i plastik
Forskerne undersøger, om antennen kan fjernes som en del af høreapparatets indre og i stedet blive støbt i den plastikskal, der sidder uden om høreapparatets mange elektroniske elementer.
Ventilation
Normalt skal der være ventilation i høreapparatet, så øret ikke er helt lukket. Det forhindrer okklusion, hvor lyden er ligesom, hvis man har hovedet under vand eller fingre i ørerne. Det vil dog være ønskeligt at kunne lukke ventilationen, når brugeren streamer musik eller taler i telefon, da det giver en bedre gengivelse af de dybeste lyde, bassen. Forskere på DTU har udarbejdet en prototype på en lille elektromagnetisk aktuator, dvs. en magnetfunktion, der kan åbne og lukke ventilationen.
Materialer
Nye typer af materialer til fremstilling af høreapparater afprøves, f.eks. nanomaterialer. Materialerne kan være elektrisk ledende, så man kan undgå, at mikrofon, højttaler osv. inde i høreapparatet går i svingninger med elektriske apparater i nærheden, eller være smuds- og vandafvisende, så høreapparatet bliver lettere at holde rent og ikke reagerer, når det eksempelvis bliver vådt af tåge eller regn.
Skift af batterier
De fleste høreapparater er udstyret med meget små batterier, der bare er et par millimeter i diameter, og som især ældre brugere kan have svært ved at håndtere. I samarbejde med DTU’s studerende er der udviklet en række idéer til forbedring af batteriskift, bl.a. et lille værktøj til at lette udskiftningen, som efterfølgende er blevet testet blandt høreapparatbrugere, der var meget begejstrede.