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骨导式助听器的运作原理与设计思路

文章出处:用户分享 网责任编辑: 欧维助听器 阅读量: 发表时间:2021-09-27 19:24:36

今天要来说说「骨导式助听器」的故事。 不知道各位有没有听过骨传导耳机呢? 只要将耳机表面贴近耳朵附近而不用塞进耳朵,就能听见声音?

这到底是真的还是假的?

告诉你,没有错! 骨传导耳机所运用的骨传导技术(Bone Conduction),其实原本是应用在一种称为「骨导式助听器」的医疗器材上,声波的传递可以藉由我们颅骨的振动传递至内耳的耳蜗,再经由听神经将讯号传输到大脑的听觉中枢,使我们听见声音。

不过你可能会想,好端端的助听器,为什么偏偏要用骨导式的呢? 这跟我平常听到的助听器不太一样啊! 助听器不就是因为我们耳朵感受声音的能力变低了,所以要放一个扩音器在耳朵里,让它把接收的声音放大后再传到耳膜吗? 你有没有在唬我?

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传统助听器。 图/rawpixel.com@Freepik

传统助听器的不足?

好啦没有唬你,其实,传统助听器是属于气导式的。 声音经由外耳道的空气传到耳膜,引发振动产生听觉,助听器本身会放在外耳道的外侧、中侧或是内侧,对声音进行拦截,把它放大后再传至耳膜。

然而,若病患的外耳道产生病症,或是中耳的声音传输系统遭到破坏...... 等等,使得传统的气导式助听器无法在正常的路径上对声音进行放大,那便会出现问题。

此时,我们便需要在其它声音传导的路径上对声音进行放大,才能协助病患听清楚外界的声音。

欸不过,声音不就只是藉由空气从耳道传到耳膜,再传到我们的大脑内吗?

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传统的气导式助听器会对声音进行拦截,把它放大后再传至耳膜。 图/GIPHY

不! 你有没有发现,当我们摀住耳朵的时候,还是常常可以些微听见外面的声音?

其实,声音不只可以经由耳道传导,它也可以透过我们颅骨中颞骨的振动,将声音传递至内耳的耳蜗,而这也是骨导式助听器的重要原理。

骨导式助听器的出现

根据资料指出,骨导式助听器通常是植入式的(与电子耳相似但并不相同),又称 Bone Anchored Hearing Aids (BAHA),简称「巴哈」, 是一种藉由手术方式将传音的钛金属植入头颅骨内的一种骨传导式助听器装置。

这样的助听器设计由于不会经过外耳道以及中耳耳膜、听小骨等空气传导的构造,因此特别适合于中耳或外耳道闭锁或中耳构造已经遭到破坏的病患使用。

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骨导式助听器的外观。 图/Ear Associates

听觉产生的原理

人体主要接收声音的构造是「耳朵」,并在大脑皮质内产生听觉。 然而,各位是否觉得奇怪,声音是以机械波的形式在介质中传递,大脑需要接收到神经电讯号才能产生听觉。

机械波与电讯号之间,究竟是如何在我们神秘的听觉系统里做转换呢?

简单来说,关键是在我们内耳的「毛细胞」,人体的耳朵分成外耳、中耳和内耳,声波(机械波)经由外耳的耳道传入,作用于外耳与中耳之间的鼓膜,鼓膜产生相应的振动,并带动中耳内的听骨链,将振动传递至内耳。

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听觉系统的结构。 图/香港卫生署学生健康服务

内耳里感受声音刺激的部分称为耳蜗,里面充满着淋巴液,而「毛细胞」便藏在这些淋巴液之中。

当声音的振动经由中耳的听骨链传递至内耳的耳蜗时,淋巴液会因振动而受到推挤,而毛细胞连带受到摆动的同时,就会诱发连接毛细胞的神经末稍产生神经冲动(电讯号),这些电讯号一旦经由听神经传递至大脑时,我们就能感受到声音!

骨传导耳机设计联想是如何来的呢?

其实这样的设计方式十分常见。 原有的方法因为受其他的外力因素干扰,导致无法得到想要的结果,因此我们试着找寻是否有第二条、第三条路径可以得到相同的结果。 即使走过的路不同,花费的成本也不一样,但只要能得到好的结果,便是个好方法。

就像我们平常在搭乘交通工具时,如果前面的路段有严重的塞车,那我们可能就会选择搭乘捷运或是其他可以更加便捷到达目的地的交通工具。

而声音的传导也是,若主要的空气传导方式受到阻碍,那骨传导也是一种替代方式,协助听障者利用骨导式助听器听见外界的声音。

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骨导式耳机式意图。 图/Wikipedia

这次会聊到骨导式助听器的主题,主要也是想结合最近的时事。 其实骨传导耳机并没有如噱头般这么神奇,它也是利用一种身体的传声方式,来达到听觉产生的效果。

声音原本就可以在固体、液体、气体内传递,在耳朵亦是如此。

声音的机械波最终会传到我们耳朵深处的耳蜗,然而在过程中的传递方式并没有受到任何规范,它能够经由颞骨的震动传入,也能够通过外耳道的空气震动传入。

两者最后只有主观感受到的声音清淅度、音量大小的差别。

「骨导式助听器」因为其瞄准的客户族群不同,在市场上仍占有一定的比例。

也因为这项医材的出现,使得慢性外耳炎、中耳炎、先天性外耳导狭窄或是闭锁,甚至是单侧耳聋的患者,能再度享受到听觉为生活带来的便利。

  • 撰文:许逸翔
    核稿:林发暄|多伦多大学医学生物物理所 教授



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