| 【発明の名称】 |
補聴器 |
| 【発明者】 |
【氏名】今井 順二
【氏名】牧永 仁
【氏名】井上 浩
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| 【要約】 |
【課題】電池交換作業や充電作業といった煩わしい作業をすることなく、使用時には確実に電源供給をする。
【構成】音声を集音し、集音した音声を増幅し、増幅した音声を出力する補聴器１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおいて、人体に接触する人体接触部と外気に接触する外気接触部との温度差により起電力を発生するペルチェモジュール２０によって発生した起電力を昇圧し、昇圧した電圧で集音器１１，１２、制御用ＩＣ１５、拡声器４ａを動作させるよう制御することで実現する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声を集音する集音手段と、
前記集音手段によって集音した音声を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段によって増幅した音声を出力する出力手段と、
人体に接触する人体接触部と、
外気に接触する外気接触部と、
前記人体接触部と前記外気接触部との温度差により起電力を発生する熱電素子と、
前記熱電素子によって発生した起電力を昇圧する昇圧手段と、
前記昇圧手段によって昇圧された電圧にて、前記集音手段、前記増幅手段、前記出力手段を動作させるよう制御する制御手段とを備えること
を特徴とする補聴器。
【請求項２】
前記熱電素子で発生した起電力のうち、集音した音声を増幅して出力するのに必量な電圧以外を余剰電圧として蓄電する蓄電手段を備え、
前記制御手段は、前記熱電素子で発生する起電力の低下に応じて、前記蓄電手段に蓄電された余剰電圧にて、前記集音手段、前記増幅手段、前記出力手段を動作させるよう制御すること
を特徴とする請求項１記載の補聴器。
【請求項３】
前記昇圧手段は、立体回路基板に直接形成されていること
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の補聴器。
【請求項４】
前記蓄電手段は、前記立体回路基板に直接形成されていること
を特徴とする請求項２又は請求項３記載の補聴器。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、集音した音声を増幅して出力することで聴覚機能を補う補聴器に関する。
【背景技術】
【０００２】
集音した音声を増幅して出力することで、聴力の低下を補う補聴器が考案、実施されている。このような補聴器は、ユーザの嗜好や使用状況などに対応すべく、耳掛け型、耳穴型などといった様々な形状を有している（例えば、特許文献１参照。）。いずれの場合も補聴器は、内蔵した電池や充電池により駆動するため、使用頻度、使用時間に応じて電源供給が突然停止してしまい、補聴器として機能しなくなってしまうといった問題を常に抱えている。
【特許文献１】特開平７−１６２９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、このような内蔵された電池により駆動する補聴器では、電池交換の時期や充電のタイミングを事前に音にて通知することで、突然の電源供給停止を回避するようにしている。しかしながら、このような電池交換作業や充電作業は、毎日使用する必要のある補聴器にとっては、非常に煩わしい作業となってしまうといった問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、電池交換作業や充電作業といった煩わしい作業をすることなく、使用時には確実に電源供給をすることができる補聴器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の補聴器は、音声を集音する集音手段と、前記集音手段によって集音した音声を増幅する増幅手段と、前記増幅手段によって増幅した音声を出力する出力手段と、人体に接触する人体接触部と、外気に接触する外気接触部と、前記人体接触部と前記外気接触部との温度差により起電力を発生する熱電素子と、前記熱電素子によって発生した起電力を昇圧する昇圧手段と、前記昇圧手段によって昇圧された電圧にて、前記集音手段、前記増幅手段、前記出力手段を動作させるよう制御する制御手段とを備えることで、上述の課題を解決する。
【０００６】
また、本発明の補聴器は、前記熱電素子で発生した起電力のうち、集音した音声を増幅して出力するのに必量な電圧以外を余剰電圧として蓄電する蓄電手段を備え、前記制御手段が、前記熱電素子で発生する起電力の低下に応じて、前記蓄電手段に蓄電された余剰電圧にて、前記集音手段、前記増幅手段、前記出力手段を動作させるよう制御することで、上述の課題を解決する。
【０００７】
また、本発明の補聴器は、前記昇圧手段が、立体回路基板に直接形成されていることで、上述の課題を解決する。
【０００８】
さらにまた、前記蓄電手段が、前記立体回路基板に直接形成されていることで、上述の課題を解決する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電池交換作業や充電作業といった煩わしい作業をすることなく、使用時には確実に電源供給をすることを可能とする。
【００１０】
また、本発明によれば、熱電素子で発生する起電力の低下により昇圧手段へと十分な電圧を供給できない場合には、蓄電手段に蓄電された電圧を利用することで、より安定した電源供給を実現することを可能とする。
【００１１】
また、本発明によれば、昇圧手段が、立体回路基板に直接形成され組み込まれているため、当該補聴器の限られた実装スペースを有効に活用でき補聴器を小型化することを可能とする。
【００１２】
さらに、本発明によれば、蓄電手段が、立体回路基板に直接形成されているため、当該補聴器の限られた実装スペースを有効に活用でき補聴器を小型化することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
［第１の実施の形態］
まず、図１を用いて、本発明の第１の実施の形態として示す補聴器１Ａについて説明をする。図１（ａ）に示すように、補聴器１Ａは、当該補聴器１Ａの主要回路が組み込まれ、ユーザの耳の上部に掛けることができる形状とされた本体部２と、本体部２から引き出されたケーブル３と、ケーブル３に電気的に接続され本体部２で集音された音声を増幅して出力するイヤホン部４とを備えている。このような補聴器１Ａは、図１（ｂ）に示すように、ユーザの耳の上部に本体部２を掛け、イヤホン部４を耳の耳孔に挿入して使用される。
【００１５】
次に、図２に示す、図１（ａ）の縦断面図、図３に示すブロック図を用いて、補聴器１Ａの構成について説明をする。
【００１６】
図２に示すように、補聴器１Ａの本体部２は、集音器１１、集音器１２、分圧回路１３、昇圧回路１４、制御用ＩＣ（Integrated Circuit）１５が設けられた立体回路基板１０と、熱電発電を行うペルチェモジュール２０と、熱伝導グリース１８を介してペルチェモジュール２０の高温側に密着させるように接続した熱伝導炭素繊維シート１６と、熱伝導グリース１９を介してペルチェモジュール２０の低温側に密着させるように接続した熱伝導炭素繊維シート１７とを備えている。
【００１７】
立体回路基板１０は、電子部材の高密度実装を実現するための基板であり、当該補聴器１Ａの限られた実装スペースを容易に確保することができる。
【００１８】
集音器１１，１２は、外部からの音声を集音する、いわゆるマイクロフォンである。集音器１１は、本体部２をユーザの耳に掛けた際に、前方や上方からの音声を集音することができる位置、集音器１２は、後方からの音声を集音することができる立体回路基板１０の所望の位置に設置される。図３に示すように、集音器１１，１２で集音された音声は、電気信号に変換され制御用ＩＣ１５に出力される。
【００１９】
ペルチェモジュール２０は、ゼーベック効果に基づき温度差と物質の物性値によって決まる熱電発電を利用して熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換する熱電素子である。例えば、ペルチェモジュール２０は、４ｍｍ四方の窒化アルミニウム基板上に、Ｂｉ（ビスマス）−Ｔｅ（テルル）系材料で形成された０．４５×０．５ｍｍのＰ型のペルチェ素子、Ｎ型のペルチェ素子をそれぞれ１２個ずつ実装してなり、図２に示す例では、ペルチェモジュール２０を６台直列に接続することで十分な起電力を確保するようにしている。
【００２０】
なお、Ｐ型のペルチェ素子のゼーベック係数を２０５μＶ／Ｋとし、Ｎ型のペルチェ素子のゼーベック係数を−２００μＶ／Ｋとすると、外気温と体温の温度差が２℃程度で補聴器１Ａの各回路部への電源供給を十分賄うことができる。
【００２１】
分圧回路１３は、ペルチェモジュール２０で発生された起電力を分圧（例えば、０．０３Ｖ程度）して、昇圧回路１４に出力するとともに、分圧により余剰となった余剰電圧を放電するよう制御するＩＣである。
【００２２】
昇圧回路１４は、分圧回路１３で分圧されたペルチェモジュール２０で発生された起電力を昇圧する。例えば、昇圧回路１４は、分圧回路１３から出力された０．０３Ｖの分圧値を５０倍に昇圧（１．５Ｖ）して立体回路基板１０に実装された各回路の動作電源として供給する。また、昇圧回路１４で昇圧された昇圧値は、ケーブル３を介してイヤホン部４内に設けられた拡声器４ａにも動作電源として供給される。
【００２３】
制御用ＩＣ１５は、当該補聴器１Ａを統括的に制御する制御部である。例えば、制御用ＩＣ１５は、集音器１１，１２から出力された電気信号のノイズ除去や、増幅処理などといった音質調整を実行する。
【００２４】
本体部２の筐体は、当該補聴器１Ａをユーザの耳に掛けて使用する際に、外気に接触する箇所を炭素繊維入りＬＣＰ（Liquid Crystal Polyester）パッケージ２Ａにて形成され、人体に接触する箇所を炭素繊維入りＬＣＰパッケージ２Ｂにて形成されている。それ以外の本体部２の筐体は、ガラス繊維入りＬＣＰパッケージ２Ｃにて形成することで、炭素繊維入りＬＣＰパッケージ２Ａと炭素繊維入りＬＣＰパッケージ２Ｂとを電気的に絶縁している。本体部２の筐体の厚さは、０．５ｍｍ程度である。また、炭素繊維入りＬＣＰパッケージ２Ａ，２Ｂは、それぞれ３０％の炭素繊維を含有している。
【００２５】
図２に示すように、ペルチェモジュール２０の上面である低温側に熱伝導グリース１８を介することで密着度を高めるように接続された熱伝導炭素繊維シート１６は、当該補聴器１Ａの本体部２の一部筐体である炭素繊維入りＬＣＰパッケージ２Ａと接触するように導かれる。これにより、外気に接触する炭素繊維入りＬＣＰパッケージ２Ａからの外気温度をペルチェモジュール２０の低温側に確実に導くことができる。
【００２６】
一方、ペルチェモジュール２０の下面である高温側に熱伝導グリース１９を介することで密着度を高めるように接続された熱伝導炭素繊維シート１７は、当該補聴器１Ａの本体部２の一部筐体である炭素繊維入りＬＣＰパッケージ２Ｂと接触するように導かれる。これにより人体に接触する炭素繊維入りＬＣＰパッケージ２Ｂからのユーザの体温をペルチェモジュール２０の高温側に確実に導くことができる。
【００２７】
なお、熱伝導グリース１８，１９の代わりに、熱伝導シートといった熱伝導の高いシートを使用するようにしてもよい。
【００２８】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本発明の第１の実施の形態として示す補聴器１Ａは、本体部２の筐体の一部を形成する炭素繊維入りＬＣＰパッケージ２Ａ、熱伝導炭素繊維シート１６、熱伝導グリース１８を介してペルチェモジュール２０の低温側へ外気温度を伝達する。また、本体部２の筐体の一部を形成する炭素繊維入りＬＣＰパッケージ２Ｂ、熱伝導炭素繊維シート１７、熱伝導グリース１９を介してペルチェモジュール２０の高温側へユーザの体温を伝達する。
【００２９】
これにより、ペルチェモジュール２０は、ゼーベック効果により外気温度と体温との温度差に基づく起電力を発生するため、この起電力の一部を昇圧回路１４により所望の電圧に昇圧し、補聴器１Ａを機能させるのに必須となる立体回路基板１０に実装された各回路、イヤホン部４の拡声器４ａへと電池交換や充電といった煩わしい作業を必要とすることなく確実に電源供給することができる。
【００３０】
［第２の実施の形態］
続いて、図４、図５を用いて、本発明の第２の実施の形態として示す補聴器１Ｂについて説明をする。補聴器１Ｂの外観は、図１（ａ），（ｂ）に示した補聴器１Ａの外観と全く同じであるので説明を省略する。また、図４に示すように、補聴器１Ｂは、第１の実施の形態として示した補聴器１Ａの構成に、コンデンサ２１を付加しただけであるので、重複する箇所は、同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
上述した本発明の第１の実施の形態として示した補聴器１Ａでは、分圧回路１３にて必要な電圧分だけ昇圧回路１４へと出力するようにしていたが、補聴器１Ｂでは、コンデンサ２１により余剰電圧を蓄電するような構成となっている。分圧回路１３は、ペルチェモジュール２０からの起電力が、昇圧回路１４で昇圧したとしても十分に電源供給することができないほど電圧低下（例えば、０．０３Ｖ以下）した場合に、コンデンサ２１に蓄電されている電圧を不足電圧として読み出し昇圧回路１４へと出力する。
【００３２】
本発明の第２の実施の形態として示す補聴器１Ｂは、上述した補聴器１Ａと同様に、Ｐ型のペルチェ素子のゼーベック係数を２０５μＶ／Ｋとし、Ｎ型のペルチェ素子のゼーベック係数を−２００μＶ／Ｋとすると、外気温と体温の温度差が２℃程度で補聴器１Ａの各回路部への電源供給を十分賄うことができる。また、補聴器１Ｂは、例えば、外気温と体温の温度差が３℃のところで補聴器１Ｂを約３時間使用してコンデンサ２１に余剰電圧を蓄電させると、外気温と体温の温度差が１℃しかない環境下で使用したとしても約１時間も動作させることができた。
【００３３】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本発明の第２の実施の形態として示す補聴器１Ｂは、ペルチェモジュール２０で発生した起電力のうち昇圧回路１４へと供給しない余剰電圧をコンデンサ２１で蓄電する。
【００３４】
これにより、ペルチェモジュール２０で発生する起電力の低下により昇圧回路１４へと十分な電圧を供給できない場合には、コンデンサ２１に蓄電された電圧を利用することで、より安定した電源供給を実現することができる。
【００３５】
［第３の実施の形態］
続いて、図６、図７を用いて本発明の第３の実施の形態として示す補聴器１Ｃについて説明をする。補聴器１Ｃの外観は、図１（ａ），（ｂ）に示した補聴器１Ａの外観と全く同じであるので説明を省略する。また、図６に示すように、補聴器１Ｃは、第１の実施の形態として示した補聴器１Ａの昇圧回路１４に代えて、トランス式昇圧回路２２を設けただけであるので、重複する箇所は、同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
分圧回路１３は、ペルチェモジュール２０で発生された起電力を分圧（例えば、０．０３５Ｖ程度）して、トランス式昇圧回路２２に出力するとともに、分圧により余剰となった余剰電圧を放電するよう制御するＩＣである。
【００３７】
図７に示すように、トランス式昇圧回路２２は、立体回路基板１０にコイル状に形成されており、分圧回路１３で分圧されたペルチェモジュール２０で発生された起電力を昇圧する。図８に、トランス式昇圧回路２２を模式的に示す。図８に示すように、トランス式昇圧回路２２は、３段式となっており１段で３．５倍、昇圧できるようになっている。例えば、トランス式昇圧回路２２は、分圧回路１３から出力された０．０３５Ｖの分圧値を３．５×３．５×３．５倍に昇圧（約１．５Ｖ）して立体回路基板１０に実装された各回路の動作電源として供給する。また、トランス式昇圧回路２２で昇圧された昇圧値は、ケーブル３を介してイヤホン部４内に設けられた拡声器４ａにも動作電源として供給される。
【００３８】
本発明の第３の実施の形態として示す補聴器１Ｃは、上述した補聴器１Ａと同様にＰ型のペルチェ素子のゼーベック係数を２０５μＶ／Ｋとし、Ｎ型のペルチェ素子のゼーベック係数を−２００μＶ／Ｋとすると、外気温と体温の温度差が２．５℃程度で補聴器１Ｃの各回路部へ電源供給を十分賄うことができる。
【００３９】
［第３の実施の形態の効果］
このように、本発明の第３の実施の形態として示す補聴器１Ｃのペルチェモジュール２０は、ゼーベック効果により外気温度と体温との温度差に基づく起電力を発生するため、この起電力の一部をトランス式昇圧回路２２により所望の電圧に昇圧し、補聴器１Ｃを機能させるのに必須となる立体回路基板１０に実装された各回路、イヤホン部４の拡声器４ａへと電池交換や充電といった煩わしい作業を必要とすることなく確実に電源供給することができる。
【００４０】
また、トランス式昇圧回路２２は、立体回路基板１０に組み込まれているため、本体部２の限られた実装スペースを有効に活用でき補聴器１Ｃを小型化することができる。
【００４１】
［第４の実施の形態］
さらに、図９、図１０を用いて、本発明の第４の実施の形態として示す補聴器１Ｄについて説明をする。補聴器１Ｄの外観は、図１（ａ），（ｂ）に示した補聴器１Ａの外観と全く同じであるので説明を省略する。また、図９に示すように、補聴器１Ｄは、第３の実施の形態として示した補聴器１Ｃの構成に、コンデンサ回路２３を付加しただけであるので、重複する箇所は、同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
上述した本発明の第３の実施の形態として示した補聴器１Ｃでは、分圧回路１３にて必要な電圧分だけトランス式昇圧回路２２へと出力するようにしていたが、補聴器１Ｄでは、コンデンサ回路２３により余剰電圧を蓄電するような構成となっている。
【００４３】
コンデンサ回路２３は、誘電体膜２３ｃを電極膜２３ａ，２３ｂで挟み込むようにすることで形成される。具体的には、立体回路基板１０の所定の位置に、所定の面積の電極膜２３ａを銅鍍金により形成し、その上にスクリーン印刷により印刷し、固化させることで誘電体膜２３ｃを形成する。さらに立体回路基板１０上に配線など回路形成を施し、誘電体膜２３ｃ上に銅鍍金で電極膜２３ｂを形成することで、立体回路基板１０上にコンデンサ回路２３を形成した。
【００４４】
分圧回路１３は、ペルチェモジュール２０からの起電力が、トランス式昇圧回路２２で昇圧したとしても十分に電源供給することができないほど電圧低下（例えば、０．０３５Ｖ以下）した場合に、コンデンサ回路２３に蓄電されている電圧を不足電圧として読み出しトランス式昇圧回路２２へと出力する。
【００４５】
本発明の第４の実施の形態として示す補聴器１Ｄは、上述した補聴器１Ｃと同様に、Ｐ型のペルチェ素子のゼーベック係数を２０５μＶ／Ｋとし、Ｎ型のペルチェ素子のゼーベック係数を−２００μＶ／Ｋとすると、外気温と体温の温度差が２．５℃程度で補聴器１Ｄの各回路部への電源供給を十分賄うことができる。また、補聴器１Ｄは、例えば、外気温と体温の温度差が３℃のところで補聴器１Ｄを約３時間使用してコンデンサ回路２３に余剰電圧を蓄電させると、外気温と体温の温度差が２℃しかない環境下で使用したとしても約２時間も動作させることができた。
【００４６】
［第４の実施の形態の効果］
このように、本発明の第４の実施の形態として示す補聴器１Ｄは、ペルチェモジュール２０で発生した起電力のうちトランス式昇圧回路２２へと供給しない余剰電圧をコンデンサ回路２３で蓄電する。
【００４７】
これにより、ペルチェモジュール２０で発生する起電力の低下によりトランス式昇圧回路２２へと十分な電圧を供給できない場合には、コンデンサ回路２３に蓄電された電圧を利用することで、より安定した電源供給を実現することができる。
【００４８】
また、コンデンサ回路２３は、いわゆる薄膜形成技術により立体回路基板１０上に形成できるため、本体部２の限られた実装スペースを有効に活用でき補聴器１Ｄを小型化することができる。
【００４９】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示す補聴器の外観を示した図である。
【図２】前記補聴器の縦断面図を示した図である。
【図３】前記補聴器の構成を示した図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態として示す補聴器の縦断面図を示した図である。
【図５】前記補聴器の構成を示した図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態として示す補聴器の縦断面図を示した図である。
【図７】前記補聴器の構成を示した図である。
【図８】前記補聴器のトランス式昇圧回路を模式的に示した図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態として示す補聴器の縦断面図を示した図である。
【図１０】前記補聴器の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００５１】
１Ａ 補聴器
１Ｂ 補聴器
１Ｃ 補聴器
１Ｄ 補聴器
２ 本体部
２Ａ 炭素繊維入りＬＣＰパッケージ
２Ｂ 炭素繊維入りＬＣＰパッケージ
２Ｃ ガラス繊維入りＬＣＰパッケージ
３ ケーブル
４ イヤホン部
４ａ 拡声器
１０ 立体回路基板
１１ 集音器
１２ 集音器
１３ 分圧回路
１４ 昇圧回路
１５ 制御用ＩＣ
１６ 熱伝導炭素繊維シート
１７ 熱伝導炭素繊維シート
１８ 熱伝導グリース
１９ 熱伝導グリース
２０ ペルチェモジュール
２１ コンデンサ
２２ トランス式昇圧回路
２３ コンデンサ回路
２３ａ 電極膜
２３ｂ 電極膜
２３ｃ 誘電体膜
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８３２
【氏名又は名称】松下電工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１８年８月１１日（２００６．８．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３８０６
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
【識別番号】１００１０８７０７
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 友之
【識別番号】１０００９５５００
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
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| 【公開番号】 |
特開２００８−４８０６７（Ｐ２００８−４８０６７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成２０年２月２８日（２００８．２．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２００６−２２０４４５（Ｐ２００６−２２０４４５） |
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