Подзаряжаемые слуховые аппараты пришли, чтобы остаться

В 2011 году на Конгрессе Audiology-NOW! в Чикаго был проведен опрос. Его участников попросили охарактеризовать целевую группу потребителей для подзаряжаемых слуховых аппаратов. В этот список вошли люди с нарушениями зрения, с физической ограниченностью (ампутация, тремор конечностей), дети и пожилые – без сомнения, чрезвычайно важные группы потребителей. Однако наиболее очевидный и самый большой по численности круг потенциальных пользователей был назван последним – это слабослышащие люди.

Современные слуховые аппараты – очень сложные системы, обладающие множеством функций, каждая из которых потребляет энергию. Чем большую производительность имеет аппарат, тем выше его энергопотребление. Но так как аппараты должны быть не только мощными, но и маленькими, то размеры батареек, а вместе с ними и объем потребляемой энергии, ограничены.

Из этого вытекают две проблемы. Первая связана с тем, что владельцам слуховых аппаратов с сенсорными ограничениями трудно менять крохотные батарейки; вторая – производители сурдотехники при каждой инновации должны учитывать ограниченный энергозапас маленького источника тока.
 
Чем меньше энергопотребление новой слуховой технологии, тем более щадящим является этот режим для батарейки. Чем меньше тока требуют отдельные функции, тем больше их можно встроить в слуховой аппарат. Однако эта добавочная польза для клиентов не устраняет проблему частой и нередко утомительной замены батареек. Решением этой задачи может стать работа слухового аппарата от аккумулятора.

Аккумуляторы 21-го века прошли долгий путь становления, в том числе они подверглись интенсивному технологическому улучшению и благодаря этому стали удобной, доступной и экологически чистой альтернативой батарейкам.

Виды аккумуляторов

Подзаряжаемые слуховые аппараты существуют на рынке сурдотехники более 30 лет, однако до сих пор они не получили заслуженного признания. У этого есть ряд причин. Зарядные устройства, используемые в них, отличались трудностью эксплуатации. Например, аккумуляторы могли заряжаться только в том случае, если слуховой аппарат находился в строго определенной позиции, что было трудной задачей для владельцев с недостаточной ловкостью пальцев. Кроме этого, в перечень проблем и недостатков аккумуляторов входили их размер и невысокая надежность  во время эксплуатации. Из-за перечисленных ограничений пользователи предпочитали аккумуляторам традиционные воздушно-цинковые батарейки.
 
В последние годы аккумуляторы подверглись значительным технологическим новациям, которые улучшили их пользовательские свойства. Два основных варианта, доступные для подзаряжаемых слуховых аппаратов, представляют собой никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металлгидридные (NiMH) аккумуляторы. 

NiMH аккумуляторы считаются более «продвинутым» в технологическом плане вариантом для подзаряжаемых слуховых аппаратов, так как отдают примерно вдвое больше энергии на один элемент питания по сравнению с NiCd элементами питания. Кроме того, NiCd аккумуляторы не являются экологически чистыми (кадмий – вредный для здоровья тяжелый металл), а также имеют «эффект памяти». Под этим понимается обратимая потеря емкости, возникающая при подзарядке не полностью разрядившегося аккумулятора: он как будто «помнит», что в предыдущие циклы работы его емкость не была использована полностью, и при разряде отдает ток до «запомненной» границы.

При разработке оптимального подзаряжаемого слухового аппарата важен и размер аккумулятора. Раньше в них использовался 675-й элемент; однако современные эстетические требования (внутриушные и заушные мини-аппараты) требуют аккумуляторов меньшего размера. Последние NiMH аккумуляторные технологии предлагают повышенную емкость для элементов питания меньших размеров, 312 и 13, что ранее было недоступно. Еще одно конструктивное улучшение новых аккумуляторов – их поведение при разряде. Под этим подразумевают скорость разряда и переход от полной емкости к падению напряжения, когда аккумулятор перестает подавать энергию. Теперь разрядка NiMH аккумулятора протекает так же, как и в воздушно-цинковой батарейке.

Немного о технологии

Аккумулятор – электрохимическая система, которая преобразует химическую энергию в электрическую с целью питания электротехнических устройств (Рис. 1). Обычная воздушно-цинковая батарейка перестает работать, когда в ней истощается электролит; после этого мы выбрасываем ее и заменяем новой.
В аккумуляторе тоже истощается электролит по мере питания устройства, но, в отличие от батарейки, его первоначальный электролитический баланс восстанавливается путем зарядки, благодаря чему он может предоставлять питание снова и снова.


Рассмотрим основные принципы работы. Привычная заменяемая батарейка называется первичным источником тока, в то время как подзаряжаемая батарейка представляет собой вторичный источник тока или аккумулятор, так как она аккумулирует (накапливает) заряд в течение ночи, а потом отдает его для питания слухового аппарата на следующий день.

Вторичные источники тока имеют реальные ограничения. Как и в первичных источниках, в них содержится конечный запас химикатов для выработки электрического тока. Но если батарейка производит ток в течение нескольких дней до разрядки, то аккумулятор дает ток в течение нескольких часов до того, как ему вновь потребуется зарядка. Ни один аккумулятор не работает вечно; когда он теряет способность к последующей зарядке,  его потребуется заменить. Разница заключается в том, что батарейку приходится менять через неделю или две, в то время как аккумулятор работает намного дольше, прежде чем он полностью выработает свой ресурс.

Имеющиеся в продаже батарейки для слуховых аппаратов работают в зависимости от длительности применения и класса аппарата от 7 до 10 дней. Соответственно, в год требуется примерно 35-50 батареек на один слуховой аппарат. При бинауральном протезировании это число удваивается. Помимо того факта, что воздушно-цинковые батарейки нельзя утилизировать вместе с бытовым мусором, еще одно неудобство состоит в том, что отходами является и их упаковка. К этому следует добавить, что владельцы слуховых аппаратов нередко меняют батарейки преждевременно, чтобы севшая батарейка не застала их врасплох. При использовании аккумулятора этого не может произойти, так как при правильной эксплуатации он имеет достаточно энергии, чтобы слуховой аппарат мог работать в течение всего дня.

Аккумуляторы NiMH технологии отличаются высокой плотностью энергии и не имеют эффекта памяти. Таким образом, аккумулятору обеспечен длительный срок службы независимо от длительности его использования клиентом. Для него нет никакой разницы, носят ли слуховой аппарат лишь несколько часов или на протяжении всего дня. Стальной корпус аккумулятора защищают два дополнительных покрытия, что повышает его долговечность. И, наконец, такие аккумуляторы более безопасны для окружающей среды, чем обычные батарейки, так как не содержат ртути, свинца и кадмия.

Преимущества аккумуляторов, повышающие принятие слуховых аппаратов

Благодаря всем вышеперечисленным технологическим достижениям принятие аккумуляторов стремительно возрастает. Потребители привыкли к использованию аккумуляторов почти в каждом портативном устройстве, включая мобильные телефоны, камеры и т. д., предъявляющем повышенные требования к источникам питания. Экономия средств и другие преимущества, связанные с аккумуляторами, привели к их растущей популярности во многих отраслях. Эта положительная тенденция находит все больше сторонников среди  слухопротезистов и пользователей слуховых аппаратов. Обобщим основные отличия аккумуляторов от батареек.

Повышенный комфорт и простота применения. Согласно данным Американской ассоциации речи, языка и слуха, потеря слуха – третье по частоте из самых распространенных хронических заболеваний у пожилых людей. Возрастные ухудшения здоровья и заболевания, которые снижают ловкость пальцев и приводят к онемению их кончиков (например, артрит, диабетическая невропатия и болезнь Паркинсона), могут превратить открытие упаковки батареек, а также доступ к батарейному отсеку и установку батарейки внутрь слухового аппарата в весьма сложную и порой невыполнимую задачу. Таким потребителям аккумуляторы помогут улучшить качество жизни, так как им уже не нужно будет постоянно иметь дело с маленькими батарейками. Слуховые аппараты с аккумуляторами можно просто положить на ночь в зарядное устройство, и их владельцы будут просыпаться каждое утро со свежезаряженными аккумуляторами, готовыми к ношению в течение всего дня.

Экологическая чистота. Аккумуляторы гораздо более экологичны, чем их одноразовые коллеги. Батарейки подвергают окружающую среду и водные ресурсы воздействию свинца и кислоты. Так, на протяжении трех лет в двух цифровых слуховых аппаратах потребуется заменить в среднем более 300 батареек. Для сравнения: в течение того же периода времени два аппарата потребуют не более шести сменных аккумуляторов.

Экономичность. Среди производителей и пользователей слуховых аппаратов распространено ошибочное мнение о том, что аккумуляторы являются дорогостоящим решением. На самом деле с течением времени традиционные воздушно-цинковые батарейки начинают обходиться дороже, чем аккумуляторы, которые можно заряжать снова и снова. Например, одна воздушно-цинковая батарейка стоит в среднем 25 рублей. Если принять за правило, что типичный владелец двух слуховых аппаратов меняет обе батарейки раз в неделю, то за три года его расходы могут превысить 7500 руб. Сравним: запас аккумуляторов на три года и одно зарядное устройство обойдутся пользователю аппаратов дешевле 6000 руб.

Душевное спокойствие. Многие владельцы постоянно беспокоятся о том, что батарейка в слуховом аппарате разрядится в самый неподходящий момент, и это приведет к неловкой и даже стрессовой ситуации. Так как аппараты с аккумуляторами заряжаются каждую ночь, то их владельцам уже не нужно беспокоиться о том, доработают ли они до конца дня. Кроме того, владельцам подзаряжаемых слуховых аппаратов нет необходимости помнить о том, что следует приобрести новые батарейки или искать их, когда они понадобятся.

Длительный срок хранения. Большинство современных аккумуляторов имеют качественную герметичную изоляцию, гарантирующую, что элемент питания не высохнет и не разрядится преждевременно, что может произойти с воздушно-цинковыми батарейками. Плюс к этому, согласно тестам, аккумуляторы лучше противостоят суровым климатическим условиям, в первую очередь, жаре, холоду и повышенной влажности.

Зарядные устройства, долговечные и простые в эксплуатации

Аккумуляторы были созданы для того, чтобы повысить простоту эксплуатации слуховых аппаратов и улучшить впечатление от работы с ними. Те же факторы учитываются и при конструировании зарядного устройства: процесс зарядки не должен требовать особых усилий.

Некоторые высокотехнологичные зарядные устройства выполняют двойную функцию: подзаряжая аппарат, они одновременно сушат его, что в итоге удлиняет срок службы аппарата. Слуховые аппараты просто кладутся в углубления зарядного устройства. При этом нет необходимости ни открывать батарейный отсек, ни вынимать из него аккумулятор. Обнаружив внутри себя слуховой аппарат, зарядное устройство может автоматически выключить его во избежание риска самовозбуждения при зарядке.

Помимо простоты эксплуатации, оптимальное зарядное устройство должно избегать избыточного заряда и поддерживать большое количество циклов зарядки. В отличие от недорогих зарядных устройств предыдущих поколений, например, в виде авторучки, современные зарядные устройства используют многоступенчатую процедуру, контролируемую микропроцессором, при которой ток зарядки меняется в зависимости от текущего заряда аккумулятора. Бывают также и зарядные устройства модульного типа, которые содержат внешний корпус и внутренний вкладыш. Вкладыши отличаются друг от друга и зависят от размера аккумулятора. Это позволяет специалистам иметь одну базу и несколько вкладышей для протезирования различными моделями слуховых аппаратов.

Инновации, открывающие путь к успеху

Чтобы идти в ногу с последними инновациями слуховой индустрии, такими как беспроводная технология Bluetooth, производители слуховых аппаратов стараются создавать продукты и аксессуары, имеющие низкое энергопотребление. Это позволяет аккумуляторам работать дольше от одной зарядки и может снизить общее время зарядки. Аналогичным образом, чтобы и в будущем соответствовать требованиям, которые потребители предъявляют к размеру, удобству и функциональности слуховых аппаратов, производители аккумуляторов должны будут  предоставлять инновационные технологические решения.

Будущее аккумуляторной техники нацелено на то, чтобы вместить больше энергии в уменьшенную конструкцию таким образом, чтобы все слуховые аппараты, включая водонепроницаемые, смогли бы воспользоваться этим источником питания. Одновременно эволюция ожидает и зарядные устройства: они должны соответствовать более высокой энергоемкости аккумуляторов и их уменьшенным размерам.

Подзаряжаемые слуховые аппараты пришли для того, чтобы остаться всерьез и надолго. Надеемся, что благодаря новой аккумуляторной технологии как слухопротезисты, так и потребители будут обращать все больше внимания на современные подзаряжаемые решения и на те многочисленные преимущества, которые они предлагают.

В дальнейшем мы продолжим разговор о технологиях, призванных упростить жизнь пользователей слуховых аппаратов, и расскажем о новейших достижениях современных разработчиков – литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторах. По сравнению со своими предшественниками, их достаточно успешно используют не только в небольших  устройствах, но даже в электромобилях – настолько они хороши по своим техническим характеристикам.