Sponseret indhold

Ingeniør i høreapparatindustrien: ”En god dag er, når man har sparet 11 mikrometer”

Når der skal flere funktioner i et høreapparat, kan udviklerne ikke bare udvide apparatet. De er nødt til at opfinde nye løsninger – og finde pladsen – et par mikrometer ad gangen.

Af TECH RELATIONS for Oticon
»I et høreapparat er der ikke mulighed for blot at bruge almindelig praksis og lærebogsviden om, hvordan man isolerer komponenter fra hinanden for at undgå støj, f.eks. ved hjælp af skærmdåser. Den luksus kan vi ikke tillade os - der er simpelthen for lidt plads,« fortæller Hardware Manager i Oticon Mads Gustavsen. Illustration: Jonas Pryner

Hos Oticon er ingeniørerne lidt misundelige på mobiltelefonfabrikanterne. De synes næsten, at de har det for nemt, når de skal få plads til elektronikken i en moderne smartphone.

»Hvis man sammenligner en smartphone med et høreapparat, så er der jo masser af plads inden i en smartphone. Komponenterne sidder jo nærmest og råber til hinanden,« kommer det med et smil – og en let drillende tone – fra Anders Petersen, der er Interconnect and Packaging Specialist hos Oticon.

Det er netop hans job at pakke de myriader af chips, radioforbindelser, antenner og stadigt flere features ind i et moderne høreapparat, så det kan sidde diskret bag øret. Han måler alting i mikrometer, og han er vant til, at der hele tiden kommer nye krav.

»Når man finder 11 mikrometer ekstra plads – er det en virkelig god dag«

En af de udfordringer, Anders Petersen arbejder med lige nu, er, at Oticon ønsker at indsætte ekstra funktionalitet i deres engine-modul – der er ‘motoren’ i høreapparatet. Det er her, lyden bliver behandlet, og hvor Bluetooth-radioen sidder. Det er et modul på blot 5,77 X 4,19 X 1,21 millimeter.

Alle delene i et høreapparat – både chips, sendere, antenner, mv. – sættes på en 5 cm lang, bøjelig printplade, der bliver foldet sammen inde i høreapparatet. Mens de fleste af komponenterne fremstilles i Østen, så foregår monteringen i Ballerup og Polen. Illustration: Jonas Pryner

Det afgørende er imidlertid de betingelser, opgaven skal løses under.

»Jeg må ikke bruge mere plads, og der skal være 30 nye forbindelser ud af modulet ud over de 50, der er i forvejen. Det gør det lidt sværere, men så må jeg finde på noget nyt. Lige nu arbejder vi med en idé om at stable tingene i modulet. Det må stadig ikke være højere end 1,21 millimeter, men hvis vi gør vores PCB (printed circuit board) lidt tyndere, så får jeg i første omgang 11 mikrometer (0,011 millimeter) mere at arbejde med,« konstaterer Anders Petersen og understreger, at noget så småt faktisk kan være en stor ting.

»En god dag på arbejde kan vitterligt være noget så simpelt som, at man har fundet 11 mikrometer at gøre godt med.«

Han har arbejdet hos Oticon i 20 år og har flere gange været med til skift i teknologi. Den tendens fortsætter.

Høreapparater er godkendt som medicinske apparater, og det betyder, at der er en lang række funktions- og sikkerhedskrav, de skal opfylde, så de ikke kan gøre skade på brugerne. Dermed er der mange ting, der skal gennemgås, før man laver elektronik til en ny model.

»Det koster adskillige millioner kroner at udvikle nye engine-moduler til vores høreapparater. Så vi skal være ret sikre, før vi trykker på ‘start’,« fortæller Anders Petersen. Hele udviklingsprocessen er en tværfaglig samarbejdsopgave, som involverer mange fagdiscipliner, f.eks. RF, analog og digital elektronik, PCB-layout, mekanik, pålidelighed osv.

Kunstig intelligens og flere kropsdata

Når man konstant skal videreudvikle produkterne, er det også afgørende, at man vælger rigtigt blandt de mange udviklingstendenser.

Asger Lenzing er Director of Hardware Electronics, og han ser en fremtid med øget brug af kunstig intelligens og flere sensorer i høreapparaterne, som kan måle på kroppens tilstand.

»Øret er et af de steder, hvor man kan få ret valide målinger af for eksempel kropstemperaturen og pulsen, som måske kan bruges til at give folk en bedre taleforståelse. Men det kræver en del teknologiudvikling, før vi har en produktionsmoden løsning,« siger Asger Lenzing.

»Vi er på en læringsrejse med støjfiltrering og taleregistrering. Der er nogle oplagte muligheder for at give et bedre lydbillede til f.eks. det klassiske cocktailparty, hvor støj og tale blandes, og hvor en af udfordringerne er, at de relevante stemmer kommer fra flere forskellige sider. Vi forventer, at kunstig intelligens kan bruges til at træne høreapparaterne til at genkende de enkelte stemmer og dermed øge taleforståelsen.«

Problemet er, at de mange nye muligheder også kommer med en pris: strømforbrug.

De avancerede algoritmer i kunstig intelligens øger strømforbruget. Batteriteknologien udvikler sig ganske vist også hele tiden – men ikke så hurtigt som de andre muligheder, der dukker op.

»Vi lancerede sidste år vores første genopladelige høreapparat baseret på li-ion-batteriteknologi. Solid State-batterier er allerede noget, vi arbejder med lige som andre forbedringer af li-ion-teknologien. På længere sigt bliver nogle af de såkaldte 'post-li-ion'-teknologier produktionsmodne, og vi skal være på forkant med dem, der er relevante for vores applikationer,« mener Asger Lenzing.

Vi udvikler også i gråzonerne

Mads Gustavsen er Hardware Manager og har til opgave at drive konkrete udviklingsprojekter, Oticon sætter i gang.

Han ser en større og større tendens til, at det gamle stigma omkring høreapparater som et tegn på et handicap gradvist forsvinder. Det finder han ganske glædeligt.

»Der kommer flere og flere wearables, hvor folk går med ting i ørerne – f.eks. Airpods og headsets. Det er med til at udviske grænserne og måske gøre det mere acceptabelt for folk at gå med høreapparat. Der er nemlig mange, der kunne have glæde af høreapparat langt tidligere.«

Det er også Mads Gustavsens opgave at ansætte elektroingeniører til Oticon, og spektret af de folk, han søger, viser en del om, hvor meget viden der egentlig er pakket ind i et lille høreapparat.

»Vi har brug for folk, der har kompetencer indenfor flere områder f.eks. RF, analog og digital elektronik, power-management, batteriteknologi og miniaturisering.«

En del af udviklingsarbejdet foregår med brug af virtuelle simuleringsmodeller, hvor man f.eks. kan beregne sig frem til, hvor megen elektromagnetisk støj de forskellige komponenter giver, og hvor meget det betyder for de andre elementer, der sidder tæt på i apparatet. Det såkaldte co-existence-problem.

Det er imidlertid ikke nok at støtte sig til den teoretiske viden på området.

»I et høreapparat er der ikke mulighed for blot at bruge almindelig praksis og lærebogsviden om, hvordan man isolerer komponenter fra hinanden for at undgå støj, f.eks. ved hjælp af skærmdåser. Den luksus kan vi ikke tillade os – der er simpelthen for lidt plads. Vi må i stedet lave simuleringer af specifikke koblingsveje og prøve at finde en optimal placering af komponenterne ud fra det. Men det er lidt af en gråzone at arbejde i,« forklarer Mads Gustavsen.

»Mange af elementerne i høreapparatet kan f.eks. ikke ligge for tæt ved højttaleren eller ved Bluetooth-radioen, fordi det så giver problemer med elektromagnestisk støj. Så kunsten er at placere de enkelte komponenter, så det bliver tåleligt. Det er lidt af en kunst, og nogle gange må man prøve flere gange.«

Og så lægger han vægt på noget, som både han selv, Asger og Anders har fremhævet:

»Vi arbejder meget kollaborativt, typisk med fem-otte udviklere på et hold. Vi interagerer også utroligt meget med IC-afdelingen, med software-folkene og ikke mindst med vores produktion i Ballerup. Det er ret afgørende, at vi kan tale sammen med dem, der skal producere apparaterne. Den kontakt gør innovationsforløbet meget mere smidigt, end hvis alting skulle til Kina og først kom tilbage et par måneder senere,« forklarer Mads Gustavsen.

Udviklingsarbejdet hos Oticon foregår næsten altid i teams, der skal knække et bestemt teknisk udfordring. Her er Anders Petersen, Asger Lenzing og Mads Gustavsen sammen med en kollega fra hardwareafdelingen. Illustration: Jonas Pryner