보청기의 구조

 

보청기는 시대의 흐름에 따라, 음향집음식 보청기를 시작으로 아날로그 시대를 거쳐 디지털보청기에 이르기까지 다양하게 발전해 왔지만(Berger, 1984), 대부분의 보청기는 신호처리방식 및 형태에 관계없이 거의 비슷한 구조로 이루어져 있다. 보청기 각 부의 특징에 대해서 알아보면 다음과 같다.

1, 보청기의 외형

보청기의 외형은 착용부위에 따라 상자형(pocket aid), 귀걸이형(BTE) 및 귀속형(ITE, ITC, CIC)등으로 분류하지만, 현재 가장 많이 사용하는 보청기는 귀걸이형과 귓속형(또는 주문형)으로 분류할 수 있으며, 그 모양은 다음과 같다.

보청기의 외형_지멘스보청기 잠실센터

2, 보청기의 기본구조

대부분의 보청기는 신호처리방식 및 형태에 관계없이 아래의 그림과 같이 거의 비슷한 구조로 이루어져 있다.

보청기의 기본구조_지멘스보청기 잠실센터

그림에서 보청기로 유입된 음향신호는 송화기(microphone)에서 전기적 신호로 바뀌어 진다. 다음 단계는 송화기에서 바뀐 전기적 신호를 청각손실자가 들을 수 있는 충분한 크기로 키우기 위해 증폭기(amplifier(가 필요하게 되는데 청각손실자가 다양한 청취환경에서도 편안하게 착용할 수 있는 보청기를 구현하기 위해 디지털신호처리(DSP) 장치를 응용한 디지털 보청기가 개발되어 출시되고 있다. 음향 증폭의 마지막 단계인 수화기(receiver)는 증폭된 전기적 신호를 청취자가 들을 수 있는 음향신호로 다시 환원시켜 준다. 이때 증폭된 음향신호는 수화기의 공명효과, 보청기에 연결된 튜브, 음향의 흐름을 방해하는 음향필터(acoustic filter 혹은 damper) 그리고 외이도의 길이 등에 의해 보청기의 각 주파수 별 이득 및 음압이 독특한 형태로 변형된다. 보청기에서 사용하는 각 부품의 기능과 특성을 알아보면 다음과 같다.

(1) 송화기
송화기(microphone)의 기능은 보청기로 유입된 음향에너지를 전기에너지로 바꾸어 준다. 이상적인 송화기는 입력 음성신호의 파형과 출력 전기신호의 파형의 형태가 같아야 한다. 송화기 에는 일반적으로 음구(acoustic inlet)가 한 개로 구성되어 있으며, 이것을 전방향송화기(omni directional microphone)라고 한다. 최근의 보청기에서는 전방향송화기에 비해 신호대잡음비(signal-to-noise ratio, SNR)를 3 ~ 5 dB 향상시키기 위해 음구가 2 개 이상이 있는 방향송화기(directional microphone)를 사용하기도 한다.

보청기의 기본구조_지멘스보청기 잠실센터._송화기
(Valente et al., 1995)

송화기는 제작방법에 따라서 독특한 주파수 반응을나타내게 할 수 있는데 아래 그림은 세 가지의 서로 다른 주파수 반응곡선을 나타낸 것으로 수평형(flat sloping), 경사형(mid sloping) 그리고 급추형(sharply sloping)의 청력손실에 적용될 수 있는 주파수반응곡선이다(우측 그림 참조).

보청기의 기본구조_지멘스보청기 잠실센터_주파수 반응곡선

(2) 증폭기

증폭기(amplifier)의 기본적인 역할은 송화기에서 전기적 신호로 바뀌어 진 작은 신호를 에너지가 큰 신호로 바꾸어 준다. 증폭기는 전기적 신호의 전압 또는 전류를 크게 해 주며, 때때로 전압과 전류를 동시에 증폭하기도 한다. 증폭의 결과는 1 개의 트랜지스터 혹은 수십 또는 수백만 개의 트랜지스터와 저항, 콘덴서 등이 결합된 집적회로(IC 또는 hybrid IC)에 의해 입력 신호의 진폭(amplitude)보다 출력 신호의 진폭이 커진 것을 의미하며 다음과 같이 분류할 수 있다.

a. 선형(linear)과 비선형(non-linear) 증폭기 
– 입력신호와 출력신호의 증가비율을 의미하며, 비선형증폭기는 음의 왜곡이 없으며, 주변의 큰 소리에도 출력을 적당히 증폭시켜 감각성난청자에게 효과적이다.

b. 프로그램(programmable)과 <프로그램식 보청기>, 비프로그램(non-programmable 또는 수동식) 보청기
– 프로그램보청기는 음량, 최대출력, 주파수반응곡선등의 컴퓨터의 스프트웨어를 통해서 조절하는 방식을 의미하며, 사용이 간편하다.

c. 단채널(single channel)과 다채널(multi-channel) 보청기 

– 다채널보청기는 고음급추형 청력손실의 보상, 잡음속에서도 언어음의 청취를 용이하게 하는 신호대잡음비(SNR)의 개선, 음향되울림(acoustic feedback)의 제어, 말소리분별력의 개선 등에 효과적이다. 현재 16 채널 이상의 보청기가 출시되어 있다.

보청기의 기본구조_지멘스보청기 잠실센터_증폭기

<다채널보청기의 간단한 구조도>

d. 아날로그와 디지털 보청기 
– 디지털증폭기의 일반적인 장점은 증폭기의 많은 기능에 비해 작은 크기의 증폭기를 만들 수 있으며, 이 외에도 디지털신호처리기술은 아날로그신호처리기술에 비해 낮은 소비전력, 낮은 회로잡음, 정확한 출력, 신호의 안정성 그리고 프로그램의 용이성 등에서 뛰어난 기능을 수행할 수 있다. 그리고 완전한 디지털보청기는 아날로그보청기에 비해 많은 이점을 가지고 있는데, 가장 큰 이점은 아날로그보청기보다 더 복잡한 과정을 수행할 수 있어서 신호 및 소음(noise)의 제어는 물론, 방향성송화기(directional microphone) 등과 결합되어 더 나은 신호대잡음비(SNR) 및 어음분별력의 개선효과를 가져오기도 한다.

(3) 수화기

수화기(receiver)는 송화기와 아주 비슷한 구조를 가지고 있지만, 신호의 흐름상 수화기는 송화기의 역으로 보면 된다. 귀속형보청기(ITC 또는 ITE)의 주파수반응(frequency response)을 나타낸 것이다(우측 그림 참조). 보통 수화기의 첫 번째 공명주파수를 의식적으로 2.5에서 3 KHz에서 나타나게 제작하는데, 그 이유는 외이질환이 없는 성인의 외이공명(canal resonance)주파수가 3 KHz 부근에서 일어나기 때문이다.

보청기의 기본구조_지멘스보청기 잠실센터_수화기

(4) 기타

이 외에도 보청기에는 다음과 같은 장치들을 내장 또는 부착할 수 있다.

  a) 음향여과기(acoustic filter) 
   - 보청기의 주파수반응곡선을 조절한다.

 b) 텔레코일(tele-coil)
   전화의 청취를 쉽게할 수 있다. 그러나 크기가 작은 보청기에는 설치가 어렵다.

  c) 음향입력잭(audio input jack)
   주위의 소음에 구애받지 않도록, TV, 라디오 등에 보청기를 직접 연결하는 장치이다.

 d) 건전지(battery)
   건전지(battery)는 보청기로 들어온 음향신호를 증폭하는 근본이 되는 것이다. 보청기의 경우는 인체
에 무해한 아연공기전지(Zn-air)를 사용한다.