История слуховых аппаратов
Первый слуховой аппарат был создан в 17 веке. Движение к современным слуховым аппаратам началось с создания телефона , а первый электрический слуховой аппарат был создан в 1898 году. К концу 20-го века цифровой слуховой аппарат стал коммерчески распространяться среди населения. Некоторые из первых слуховых аппаратов были внешними слуховыми аппаратами. Внешние слуховые аппараты направляют звуки перед ухом и блокируют все остальные шумы. Аппарат помещается за ухом или в ухе.
Изобретение угольного микрофона , передатчиков , чипа цифровой обработки сигналов или DSP , а также развитие компьютерных технологий помогли преобразовать слуховой аппарат в его нынешнюю форму. [1]
Ушная трубка
[ редактировать ]
Использование слуховых трубок для частично глухих началось еще в 17 веке. [1] К концу 18 века их использование становилось все более распространенным. Разборные конические слуховые трубы изготавливались производителями инструментов в единичном экземпляре под конкретных клиентов. Известные модели того периода включали трубу Таунсенда (сделанную глухим педагогом Джоном Тауншендом), трубу Рейнольдса (специально построенную для художника Джошуа Рейнольдса ) и трубу Добени.
Первая фирма, начавшая коммерческое производство ушных трубок, была основана Фредериком К. Рейном в Лондоне в 1800 году. Помимо производства ушных трубок, Рейн также продавал слуховые вентиляторы и переговорные трубки . Эти инструменты помогали усиливать звуки, оставаясь при этом портативными. Однако эти устройства, как правило, были громоздкими и нуждались в физической поддержке снизу. ручные ушные трубы и колбочки меньшего размера. Позже в качестве слуховых аппаратов стали использовать [2] [3]
В 1819 году Рейну было поручено спроектировать специальное акустическое кресло для больного короля Португалии Иоанна VI. Трон был украшен богато украшенными резными подлокотниками, которые выглядели как раскрытые пасти львов. Эти отверстия служили приемной зоной для акустики, которая передавалась на заднюю часть трона через переговорную трубку и в ухо короля. [4] Наконец, в конце 1800-х годов появился акустический рупор, который представлял собой трубку с двумя концами и конусом, улавливающим звук, и в конечном итоге стал приспособленным для размещения в ухе. [1]
К концу 19 века скрытые слуховые аппараты становились все более популярными. Рейн разработал множество выдающихся разработок, в том числе «акустические повязки», в которых слуховой аппарат искусно скрывался в волосах или головном уборе. от Рейнса Телефоны Aurolese представляли собой повязки на голову различной формы со встроенными звукосборниками возле уха, которые усиливали акустику. Слуховые аппараты также были спрятаны в диванах, одежде и аксессуарах. Это стремление к все большей невидимости часто было больше направлено на сокрытие инвалидности человека от общественности, чем на помощь человеку справиться со своей проблемой. [3]
Электронные слуховые аппараты
[ редактировать ]
Первые электронные слуховые аппараты были созданы после изобретения телефона и микрофона в 1870-х и 1880-х годах. Технология в телефоне расширила возможности изменения акустических сигналов. Телефоны смогли контролировать громкость , частоту и искажение звуков. Эти способности были использованы при создании слухового аппарата. [3]
Первый электрический слуховой аппарат под названием Akouphone был создан Миллером Ризом Хатчисоном в 1898 году. В нем использовался углеродный передатчик, поэтому слуховой аппарат мог быть портативным. Углеродный передатчик использовался для усиления звука путем приема слабого сигнала и использования электрического тока для превращения его в сильный сигнал. [3] Эти электронные слуховые аппараты со временем можно будет превратить в сумочки и другие аксессуары. [3]
Одним из первых производителей слуховых аппаратов с электронным усилением была компания Siemens в 1913 году. Их слуховые аппараты были громоздкими и их было нелегко переносить. Они были размером с «высокую коробку для сигар» и имели динамик, который помещался в ухе. [1]
Первый слуховой аппарат с вакуумной трубкой был запатентован военно-морским инженером Эрлом Хэнсоном в 1920 году. Он назывался Vactuphone и использовал телефонный передатчик для преобразования речи в электрические сигналы. После преобразования сигнала он будет усиливаться при подаче на приемник. Слуховой аппарат весил семь фунтов, поэтому его можно было носить с собой. [3] Маркони в Англии и Western Electric в США начали продавать слуховые аппараты с вакуумной трубкой в 1923 году.
В 1920-х и 1930-х годах слуховые аппараты с вакуумной трубкой стали более успешными и начали уменьшаться в размерах благодаря более совершенным методам миниатюризации. Модель 56 компании Acousticon была создана в середине 1920-х годов и была одним из первых портативных слуховых аппаратов, хотя и была довольно тяжелой. [1] Первый носимый слуховой аппарат, использующий технологию вакуумных ламп, поступил в продажу в Англии в 1936 году, а год спустя – в США. [5] К 1930-м годам слуховые аппараты стали популярны среди населения. [3] Компания Multitone из Лондона запатентовала первый слуховой аппарат с автоматической регулировкой усиления . Та же компания представила носимую версию в 1948 году. [1]
Военные технологические достижения, произошедшие во время Второй мировой войны, способствовали развитию слуховых аппаратов. Одним из главных достижений Второй мировой войны стала идея миниатюризации. [3] Это можно увидеть на карманном Miniature 75 от Zenith. [1]
Транзисторные слуховые аппараты
[ редактировать ]
Разработка транзисторов в 1948 году компанией Bell Laboratories привела к значительным улучшениям слухового аппарата. [3] Транзистор был изобретен Джоном Бардином , Уолтером Брэттеном и Уильямом Шокли . Транзисторы были созданы для замены электронных ламп; они были маленькими, требовали меньше энергии от батареи и имели меньше искажений и нагревания, чем их предшественники. [3] Эти электронные лампы обычно были горячими и хрупкими, поэтому транзистор был идеальной заменой. [6] 1952 года В Sonotone 1010 использовался транзисторный каскад вместе с электронными лампами, чтобы продлить срок службы батареи. Размер этих транзисторов привел к разработке миниатюрных угольных микрофонов. Эти микрофоны можно было закреплять на различных предметах, даже на очках. [3] В 1951 году компания Raytheon произвела транзистор и стала одной из первых компаний, начавших массовое производство транзисторов по всей Америке. Компания Raytheon поняла, что их слуховые аппараты прослужат недолго, и снова начала продавать ламповые слуховые аппараты вместе с транзисторными слуховыми аппаратами. [3]
Внедрение транзисторов в слуховые аппараты произошло настолько быстро, что они не были должным образом проверены. Позже выяснилось, что транзисторы могут намокнуть. Из-за такой сырости слуховой аппарат прослужил всего несколько недель, а затем вышел из строя. Чтобы этого не произошло, на транзистор пришлось нанести покрытие, защищающее его от сырости. Эту проблему необходимо было решить, чтобы транзисторы в слуховых аппаратах имели успех. [6]
Zenith была первой компанией, которая осознала, что проблема с транзисторами заключается в перегреве тел людей. Придя к такому выводу, в 1952 году были предложены первые «полностью транзисторные» слуховые аппараты под названием Microtone Transimatic и Maico Transist-ear. В 1954 году компания Texas Instruments выпустила кремниевый транзистор, который был намного эффективнее предыдущей версии. [3] Конец транзисторов ознаменовался созданием Джеком Килби из Texas Instruments интегральной схемы или ИС в 1958 году, и в течение следующих 20 лет эта технология была усовершенствована в слуховых аппаратах. [3]
Элмер В. Карлсон, автор тридцати патентов, сыграл важную роль в изобретении многих компонентов современного слухового аппарата. [7] [8]
Цифровой слуховой аппарат
[ редактировать ]Начиная с начала 1960-х годов Bell Telephone Laboratories создавала цифровую обработку для создания речевых и аудиосигналов на большом мейнфрейме . Из-за медленной вычислительной способности этих больших цифровых компьютеров того времени процесс моделирования слуховых аппаратов был чрезвычайно медленным. Обработка аудиоречевого сигнала занимала больше времени, чем длительность самого речевого сигнала, что не позволяло обрабатывать речь в реальном времени. Это сделало практически невозможным идею о том, что автономный носимый цифровой слуховой аппарат можно сделать достаточно маленьким, чтобы он помещался в ухе, как обычный аналоговый слуховой аппарат. Однако это исследование цифровой обработки было важно для изучения того, как создавать звуки для людей с нарушениями слуха. [2]
В 1970-х годах микропроцессор был создан . Этот микропроцессор помог открыть путь к миниатюризации цифровых слуховых аппаратов. [3] Более того, исследователь Эдгар Вильчур разработал аналоговое многоканальное устройство сжатия амплитуды с амплитудным сжатием, которое позволило аудиосигнал разделить на частотные диапазоны . Эти частотные диапазоны позволяли нелинейно регулировать аналоговый звук, так что громкие звуки могли быть менее усилены, а слабые звуки - более усилены. Система многоканальной амплитудной компрессии позже будет использована в качестве фундаментальной конструкции первых слуховых аппаратов, использующих цифровую технологию . [2]
Также в 1970-х годах стало возможным создание гибридного слухового аппарата, в котором аналоговые компоненты обычного слухового аппарата, состоящие из усилителей, фильтров и ограничителей сигнала, были объединены с отдельным цифровым программируемым компонентом в корпусе обычного слухового аппарата. Обработка звука оставалась аналоговой, но ею можно было управлять с помощью цифрового программируемого компонента. Цифровой компонент можно запрограммировать, подключив устройство к внешнему компьютеру в лаборатории, а затем отключив его, чтобы гибридное устройство могло функционировать как обычный носимый слуховой аппарат.
Гибридное устройство оказалось эффективным с практической точки зрения благодаря малому энергопотреблению и компактным размерам. В то время технология аналоговых усилителей малой мощности была хорошо развита в отличие от доступных полупроводниковых чипов, способных обрабатывать звук в реальном времени. Сочетание высокопроизводительных аналоговых компонентов для обработки звука в реальном времени и отдельного цифрового программируемого компонента с низким энергопотреблением только для управления аналоговым сигналом привело к созданию нескольких цифровых программируемых компонентов с низким энергопотреблением, способных реализовать различные типы цифрового управления аналоговыми цепями.
Гибридный слуховой аппарат разработала компания Etymotic Design. Чуть позже Мэнголд и Лейн [9] создал программируемый многоканальный гибридный слуховой аппарат. Граупе [10] с соавторами разработали цифровой программируемый компонент, который реализовывал адаптивный фильтр шума, который можно было добавить к гибридному слуховому аппарату, называемый Zeta Noise Blocker, регулярно настраивал усиление в частотных каналах, чтобы помочь контролировать высокие уровни шума. Чип был интегрирован в ряд слуховых аппаратов в 1980-х годах. [11]
Создание высокоскоростных цифровых процессоров, используемых в миникомпьютерах, открыло двери для развития полностью цифровых слуховых аппаратов. [1] Эти миникомпьютеры могли обрабатывать аудиосигналы со скоростью, эквивалентной реальному времени. В 1982 году в Городском университете Нью-Йорка был создан полностью цифровой экспериментальный слуховой аппарат, работающий в режиме реального времени, на основе цифрового массива процессора во внешнем автономном мини-компьютере и FM- радиопередатчика , который обеспечивал беспроводное соединение между миникомпьютером и носителем индивидуального слухового аппарата. передатчик на теле. FM-передатчик на корпусе был соединен проводом с ушным микрофоном и динамиком. Технически это был носимый слуховой аппарат, хотя он не был автономным, и диапазон, который пользователь мог использовать, был ограничен радиусом действия беспроводного соединения, а внешний миникомпьютер был чрезвычайно тяжелым, и его практически невозможно было переместить. [2]
предотвращение использования его в качестве обычного слухового аппарата в реальных условиях. Однако это был крупный прорыв в создании полностью цифрового слухового аппарата.
Также в начале 1980-х годов исследовательская группа Центрального института глухих, возглавляемая преподавателями Вашингтонского университета в Сент-Луисе, штат Миссури, создала первый полностью цифровой носимый слуховой аппарат. [12] [13] Сначала они разработали комплексный, полностью цифровой слуховой аппарат, затем спроектировали и изготовили миниатюрные полностью цифровые компьютерные чипы, используя специальные чипы цифровой обработки сигналов с низким энергопотреблением и технологией очень крупномасштабных интегрированных чипов (СБИС), способные обрабатывать как аудиосигнал в реальном времени, так и в реальном времени. время и управляющие сигналы, но при этом может питаться от батареи и быть полностью пригодным для ношения в качестве полностью цифрового носимого слухового аппарата, который может фактически использоваться людьми с потерей слуха в любой среде, аналогичной обычному слуховому аппарату. Энгебретсон, Морли и Попелка были изобретателями первого полностью цифрового слухового аппарата. Результатом их работы стал патент США № 4 548 082 «Слуховые аппараты, устройства подачи сигналов, системы компенсации нарушений слуха и методы» А. Мейнарда Энгебретсона, Роберта Э. Морли-младшего и Джеральда Р. Попелки, поданный в 1984 году и выпущенный в 1985 году. цифровой носимый слуховой аппарат также включал множество дополнительных функций, которые сейчас используются во всех современных полностью цифровых слуховых аппаратах, включая двунаправленный интерфейс с внешним компьютером, самокалибровку, саморегулировку, широкую полосу пропускания, цифровое программирование, алгоритм настройки, основанный на слышимости, внутреннюю память. цифровых программ, а также полностью цифровое многоканальное сжатие амплитуды и ограничение выходного сигнала. Эта группа создала несколько полностью цифровых слуховых аппаратов и использовала их для исследования людей с нарушениями слуха, поскольку в реальных ситуациях они носили их так же, как обычные слуховые аппараты. В этом первом полноценном DHA все этапы обработки и управления звуком осуществлялись в двоичной форме. Внешний звук из микрофонов, расположенных в ушном модуле, идентичном заушному модулю, сначала преобразовывался в двоичный код, затем подвергался цифровой обработке и цифровому контролю в реальном времени, а затем преобразовывался обратно в аналоговый сигнал, отправляемый на миниатюрные громкоговорители, расположенные в ушном модуле ITE. Эти специализированные чипы для слуховых аппаратов продолжали становиться меньше, увеличивать вычислительные возможности и требовать еще меньше энергии. Сейчас практически все коммерческие слуховые аппараты полностью цифровые, и их возможности цифровой обработки сигналов значительно возросли. Очень маленькие и очень маломощные специализированные цифровые чипы для слуховых аппаратов сейчас используются во всех слуховых аппаратах, производимых во всем мире. Также было добавлено множество дополнительных новых функций благодаря различным встроенным передовым беспроводным технологиям. [14]
Коммерческие цифровые чипы, предназначенные для высокоскоростной цифровой обработки сигналов или DSP, стали доступны в 1982 году. Первый коммерческий полностью цифровой слуховой аппарат, использующий коммерческий чип DSP, был создан в 1987 году корпорацией Nicolet. Слуховой аппарат содержал носимый на теле процессор, который имел проводное соединение с датчиком, крепящимся на ухе. Хотя слуховой аппарат Nicolet Corporation не имел публичного успеха и вскоре компания закрылась, она смогла начать конкуренцию среди производителей слуховых аппаратов за создание более эффективных полностью цифровых слуховых аппаратов. Два года спустя, в 1989 году, был выпущен коммерческий полностью цифровой заушный слуховой аппарат (BTE). [2] Одним из основных преимуществ этих чипов была способность обрабатывать как речь, так и другие типы шумов в реальном времени. Одним из основных недостатков этих чипов было то, что они были массивными и потребляли много заряда батареи, что делало их практически невозможными для ношения.
Помимо Nicolet Corporation, Bell Laboratories расширила бизнес по производству слуховых аппаратов, разработав гибридный цифро-аналоговый слуховой аппарат. В этом слуховом аппарате использовались цифровые схемы для управления двухканальным усилителем сжатия. Несмотря на то, что ранние исследования этого слухового аппарата были успешными, AT&T , материнская компания Bell Laboratories, ушла с рынка слуховых аппаратов и продала свои права компании Resound Corporation в 1987 году. Когда гибридный слуховой аппарат появился на рынке, он помог внести серьезные изменения в мир гибридных слуховых аппаратов. [2]
После успеха корпорации Resound другие производители слуховых аппаратов начали выпускать гибридные слуховые аппараты, включающие аналоговые усилители, фильтры и ограничители с цифровым управлением. У этих слуховых аппаратов было много преимуществ, включая сохранение настроек параметров, возможность проведения парного сравнения, настройки для различных акустических сред и наличие более продвинутых методов обработки сигналов, включая многоканальное сжатие. [2]
Следующей важной вехой стало создание коммерческого полностью цифрового слухового аппарата. Компания Oticon разработала первый коммерческий полностью цифровой слуховой аппарат в 1995 году, но он был распространен только в аудиологических исследовательских центрах для исследования цифровых технологий в области усиления звука. Senso был первым коммерчески успешным полностью цифровым слуховым аппаратом и был создан компанией Widex в 1996 году. После успеха Senso компания Oticon начала продавать свой собственный слуховой аппарат DigiFocus. [2]
Современные цифровые слуховые аппараты теперь программируются, что позволяет цифровым слуховым аппаратам регулировать звук самостоятельно, без использования отдельного элемента управления. Полностью цифровой слуховой аппарат теперь может настраиваться в зависимости от среды, в которой он находится, и часто даже не нуждается в физической кнопке регулировки громкости. [15]
Недавно компания Resound представила слуховые аппараты «Сделано для iPhone» (MFi), которые позволяют пользователям цифровых слуховых аппаратов MFi транслировать телефонные звонки, музыку и подкасты непосредственно с устройств iOS. [16]
Непосредственно используя возможности обработки звука в смартфонах, компания Jacoti BVBA из Бельгии разработала ListenApp, первое приложение для цифровых слуховых аппаратов, получившее сертификацию CE и одобрение FDA в качестве медицинского устройства. [17]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Ховард, Александр (26 ноября 1998 г.). «Слуховые аппараты: меньше и умнее». Нью-Йорк Таймс .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Левитт, Х. «Цифровые слуховые аппараты: от тачек до ушных вкладышей». АША Лидер 12, вып. 17 (26 декабря 2007 г.): 28–30.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот Миллс, Мара. «Слуховые аппараты и история миниатюризации электроники». IEEE Анналы истории вычислений 33.2 (2011): 24-44.
- ^ «Скрытые слуховые аппараты XIX века» .
- ^ Джеймс Уилбур Холл (1998). Справочник аудиолога: Аудиологическое управление, реабилитация и терминология . Cengage Обучение. п. 5. ISBN 9781565937116 .
- ^ Перейти обратно: а б К., В. (19 апреля 1953 г.). «Транзисторы, нуждающиеся в улучшении». Нью-Йорк Таймс . п. Е9.
- ^ «Элмер В. Карлсон, 83 года» .
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 г. Проверено 6 марта 2015 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ «ЛЕВИТТ: Цифровые слуховые аппараты: обзор учебного пособия» (PDF) . rehab.research.va.gov . Проверено 18 февраля 2015 г.
- ^ Граупе Д., Гросспитч Дж.К., Бассеас С.П. (1987). «Самоадаптирующийся фильтр шума речи на базе одного микрофона и оценка его эффективности» (PDF) . J Rehabil Res Dev . rehab.research.va.gov . Проверено 18 февраля 2015 г.
- ^ Левитт, Х. (26 декабря 2007 г.). «Цифровые слуховые аппараты: от тачек до ушных вкладышей». Руководитель АША . 12 (17): 28–30.
- ^ Энгебретсон, А.М., Попелка, Г.Р., Морли, Р.Э., Нимёллер, А.Ф. и Хайдбредер, А.Ф.: Цифровой слуховой аппарат и компьютерная процедура настройки. Слуховые аппараты 1986; 37(2): 8-14
- ^ Попелка, Г.Р.: Компьютерная настройка слухового аппарата, в книге «Применение микрокомпьютеров в реабилитации коммуникативных расстройств», М.Л. Гроссфельд и К.А. Гроссфельд, редакторы. 1986, Aspen Publishing: Роквилл, Мэриленд. 67-95
- ^ Попелка, Г.Р., Мур, Б.Д.К., Поппер, А.Н., и Фэй, Р.Р.: 2016, Слуховые аппараты , Springer Science, LLC, Нью-Йорк.
- ^ Бергер, Кеннет. «Музей слуховых аппаратов». Превосходство Кентского государственного университета в действии. http://www.kent.edu/ehhs/spa/museum/history.cfm. Архивировано 20 сентября 2012 г. в Wayback Machine (по состоянию на 15 мая 2011 г.).
- ^ Apple, Inc. «Сделано для слуховых аппаратов iPhone» https://www.apple.com/accessibility/ios/hearing-aids/ (по состоянию на 28 января 2016 г.).
- ^ Джакоти, BVBA, «Jacoti ListenApp» https://www.jacoti.com/listenapp/. Архивировано 3 февраля 2016 г. на Wayback Machine (по состоянию на 28 января 2016 г.).
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Скрытая глухота: скрытые слуховые аппараты XIX и XX веков» . Медицинский факультет Вашингтонского университета. 15 июня 2009 года . Проверено 4 декабря 2011 г.