臺灣博碩士論文加值系統

ㄧ般的骨導式助聽器是靠骨導震動器產生聲頻的機械震動，將骨導震動器放置在耳後乳突股附近，聲波因骨傳導特性傳到內耳，使聽障病患產生聽覺，缺點是其能量會被軟組織所吸收，造成聲波傳導效率變差，解決這個問題的方法，是將骨導震動器盡量安置在接近頭骨的位置上，不需經過軟組織，使其聲波能量不被衰減，本研究的目的，是針對上述的概念，研製完全植入型的骨導式助聽器。
將重量0.2g的磁鐵，包覆在矽膠裡，植入到皮膚組織裡，當聲波被麥可風偵測到後，聲音訊號經過放大器放大後，以電流的形式來驅動電磁驅動器，電磁驅動器主要元件是磁鐵震動子，而震動子植入在皮下3mm厚度，磁鐵震動子被驅動後，會產生相對應頻率的震動，磁鐵震動子與頭骨之間相隔厚度約0.4mm，震動子所產生的機械震動，被有效的穿過頭骨，震動的頻寬超過3000Hz，不過正確的設計，應該是要使植入的震動子震動頻寬可以超過5000Hz。

Bone conduction hearing aid devices generally suffer from their low vibration transmission through soft tissue. One way to solve this problem is to place the vibrator as close to the skull as possible. The purpose of this study is to develop such an implant type of bone conduction hearing aid device.
A 0.2 gram of permanent magnet enclosed in silicon rubber can be implanted underneath skin tissue. When sound wave is detected by a microphone, the acoustic signal is amplified to drive an external electromagnetic actuator. Then, the implanted magnetic vibrator is driven by the actuator through 3 mm thick of skin to vibrate in the corresponding frequency. Since the silicon rubber layer between the magnetic vibrator and the skull is only 0.4 mm thick, the mechanical vibration can be efficiently transmitted to the skull. The vibration bandwidth of current device is over 3000 Hz. A careful design of the implant vibrator should be able to extend the bandwidth to over 5000 Hz.

摘 要 I
Abstract II
謝 誌 III
目 錄 IV
圖 索 引 VI
表 索 引 IX

第一章 緒 論 1
1.1 研究目的 1
1.2 研究背景 1
1.3 文獻回顧 3
1.4 內文架構 6
第二章 理論基礎 7
2.1耳朵生理構造與聲音傳遞路徑 7
2.1.1 外 耳 8
2.1.2 中 耳 8
2.1.3 內 耳 9
2.2 助聽器的原理與分類 10
2.2.1助聽器原理 10
2.2.2助聽器分類 12
2.3 聽力損失的分類 14
2.3.1傳導性聽力障礙 14
2.3.2感音神經性聽障 14
2.3.3中樞性聽障 14
2.4 骨傳導的原理 16
2.5 阻抗匹配原理 17
2.5.1 聲阻抗原理與聲阻匹配 17
2.5.2 線圈阻抗匹配 18
2.6 磁性物質分類與磁偶極在磁場中所作的功 20
2.6.1 磁性物質分類 20
2.6.2 磁偶極在磁場中所作的功 21
第三章 研究設備與方法 24
3.1 系統架構 25
3.2 前置與功率放大器 26
3.3 植入型骨導式助聽器 28
3.3.1發射端 29
3.3.2植入端 31
3.4 光纖位移計 33
3.5 系統測量 35
3.5.1磁鐵震動子的震動頻寬測量 35
3.5.2靜電磁力對距離的測量 36
3.5.3 助聽器系統耗電量測量 37
第四章 結果與討論 38
4.1 助聽器硬體實現 38
4.2 磁鐵震動子的震動頻寬 41
4.2.1 矽膠彈性係數對震動頻寬的影響 41
4.2.2磁鐵震動子的重量對震動頻寬的影響 47
4.3 靜電磁力對發射端與植入端距離的關係 49
4.4 助聽器系統耗電量測量 50
4.5 提高頻寬的方法 51
第五章 結論與未來目標 53
第六章 參考文獻 55
附錄A 57
附錄B 59

圖索引
圖1.1 BAHA 架構圖.................................................................................3
圖1.2 非侵入式的電磁刺激式的助聽器................................................4
圖1.3 微電磁式的震動換能器助聽器....................................................5
圖2.1 耳朵的解剖構造圖........................................................................7
圖2.2 典型助聽器之方塊圖..................................................................10
圖2.3 聲阻匹配對聲波傳遞的影響......................................................18
圖2.4 磁粉芯結構圖..............................................................................19
圖2.5 磁鐵置於不均勻磁場中..............................................................23
圖3.1 完全植入型骨導式助聽器示意圖..............................................24
圖3.2 植入型骨導式助聽器及其測量系統架構圖..............................25
圖3.3 前置放大器電路圖......................................................................26
圖3.4 MAX4295 晶片結構圖.................................................................27
圖3.5 植入型骨導式助聽器架構圖......................................................28
圖3.6 磁粉芯剖面圖..............................................................................30
圖3.7 發射線圈的實體圖......................................................................30
圖3.8 植入端結構..................................................................................32
圖3.9 植入端實體圖..............................................................................32
圖3.10 光纖位移計特性曲線................................................................33
圖3.11 震動子頻寬測量架構.................................................................35
圖3.12 靜磁力對距離的測量架構圖....................................................36
圖3.13 測量助聽器耗電量架構............................................................37
圖4.1 前置與功率放大器的外觀..........................................................39
圖4.2 前置與功率放大器內部電路與機構..........................................39
圖4.3 發射端與植入端實體圖..............................................................40
圖4.4 0.2g 磁鐵震動子的震動波德圖...................................................42
圖4.5 0.4g 磁鐵震動子的震動波德圖...................................................42
圖4.6 0.2g 的磁鐵震動子在矽膠圓柱直徑為10mm 之曲線擬合圖...44
圖4.7 0.4g 的磁鐵震動子在矽膠圓柱直徑為11mm 之曲線擬合圖...44
圖4.8 不同植入端結構對應的阻尼係數圖..........................................46
圖4.9 矽膠直徑與彈性係數的關係圖..................................................47
圖4.10 磁鐵重量對震動頻寬的影響....................................................48
圖4.11 發射與植入端距離對靜電力的關係圖....................................49
圖4.12 耗電量結果................................................................................50

表索引
表2-1 不同μr 分區分磁性材料.............................................................20
表3-1 磁粉芯幾何參數..........................................................................29
表4-1 不同植入端的阻尼、彈性係數與頻寬......................................45
表4-2 頻寬為5.5kHz 時磁鐵震動子的質量範圍................................47
表4-3 頻寬為6.8kHz 時磁鐵震動子的質量範圍................................52
表A-1 線圈規格一覽表.........................................................................57
表B-1 人體組織在一般聲波之聲音阻抗.............................................59

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