DE69021844T2

DE69021844T2 - Vorrichtung zum messen der fühlungsempfindlichkeit einer versuchsperson.

Info

Publication number: DE69021844T2
Application number: DE69021844T
Authority: DE
Inventors: Christian Meyer-Bisch
Original assignee: Institut National de Recherche et de Securite INRS
Current assignee: Institut National de Recherche et de Securite INRS
Priority date: 1989-06-23
Filing date: 1990-06-20
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: FR2648698A1; FR2648698B1; EP0432251A1; JP2749719B2; JPH04501818A; WO1991000055A1; DE69021844D1; ES2077682T3; EP0432251B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Fühlungsempfindlichkeit einer Versuchsperson im Hinblick auf die Wahrnehmung einer Schwingung.
Wenn die Schwingung einen Ton erzeugt, kann eine solche Vorrichtung zum Messen der Hörschärfe einer Versuchsperson bzw. eines Patienten benutzt werden und es handelt sich dann um ein Audiometer. Die am meisten verbreiteten Audiometer sind zum Messen des Hörvermögens von Tönen bei Luftleitung bestimmt, wofür reine Töne mit veränderlichem Schalldruckpegel mittels Kopfhörern benutzt werden, um die Hör-Wahrnehmungsschwelle der Versuchsperson für verschiedene Frequenzen festzustellen.
Als Audiometer kann die erfinderische Vorrichtung auch benutzt werden, um audiometrische Messungen bei Knochenleitung vorzunehmen.
Sie kann auch noch benutzt werden, um Messungen bezüglich der Schwelle der Peripherieempfindlichkeit durchzuführen.
Die manuelle audiometrische Methode ist die bis heute noch am meisten benutzte. Hierbei wird ein Tongenerator verwendet, der für eine Reihe bestimmter Frequenzen Töne mit veränderlichem Pegel sendet. Die Versuchsperson meldet dem Prüfer das Überschreiten der Hörschwelle, z. B. durch Betätigen eines Handschalters. Es ist so möglich, ein entsprechendes Audiogramm auf zuzeichnen. Die Genauigkeit dieses Audiogramms hängt ab von der Anzahl der benutzten Frequenzen (im allgemeinen sieben oder neun), von der Schrittweite der Zunahme des Pegels, von der Mitarbeit der geprüften Person, vom Pegel des Umgebungslärms, vom Prüfenden, der gut geschult sein muß, und schließlich davon, wie lange die Durchführung dieser Prüfung dauert.
Um die subjektiven Elemente bei der manuellen Methode zu begrenzen, sind schon verschiedene automatische Vorrichtungen ausgedacht worden.
Eine davon sendet nacheinander Töne mit festen Frequenzen. Bei jeder der Frequenzen nimmt der Tonpegel progressiv zu. Sobald die Versuchsperson meldet, daß sie den Ton hört, d. h., daß ihre Hör-Wahrnehmungsschwelle überschritten worden ist, verringert sich der Pegel des Tons, bis sie meldet, daß sie ihn nicht mehr hört. Nach einer gewissen Zeit findet der gleiche Vorgang mit einer anderen Frequenz statt.
Für jede Frequenz werden die Abweichungen gespeichert und in einer Grafik dargestellt, die anschließend ausgewertet wird.
Diese Technik kann zu guten Ergebnissen führen, wenn die Versuchsperson besonders geschickt und aufmerksam ist, doch die Erfahrung zeigt, daß die festgestellten Abweichungen oft weit auseinanderliegen, was dazu führt, daß die Audiogramme sehr schwer auszuwerten sind.
Die Audiometer erfordern eine Eichung. Bei einigen von ihnen werden die Pegel/Frequenz-Wertepaare mit Hilfe eines Mikrocomputers geregelt, so daß das Verhalten der Vorrichtung bei einer Frequenzabtastung zu einem flachen Verlauf führt (US-A-4 615 007).
Bei einem anderen automatischen Vorrichtungstyp, bei dem die sogenannte "Bekezy-Methode" benutzt wird, werden die Töne mit zunehmendem und abnehmendem Pegel in Abhängigkeit von der Reaktion der geprüften Person gesendet. Hier jedoch läßt die Vorrichtung die Frequenz gleichzeitig mit der Änderung des Tonpegels gleiten, um ein großes Spektrum überprüfen zu können (z. B. von 125 bis 8.000 Hz). In dem Dokument US-A-4 038 496 ist ein tragbares Audiometer beschrieben, das die Benutzung dieser Methode ermöglicht.
Diese Methode, die viele Vorteile hat, weist auch einige Nachteile auf, die ihre Verbreitung verhindert haben. Beim Überschreiten der Wahrnehmungsschwelle wird nämlich ein Ton oberhalb der Wahrnehmungsschwelle benutzt, was ein mit der Blendung vergleichbares Sättigungs- bzw. Unbehaglichkeits-Phänomen zur Folge hat, das die Genauigkeit der nachfolgenden Messungen beeinträchtigt. Außerdem führt der Umstand, daß die Frequenzabtastung fortgesetzt wird, obwohl die Versuchsperson nichts mehr hört, und daß der Pegel zunimmt, zu einer Unzuverlässigkeit der Messung, die sehr groß sein kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zum Messen der Wahrnehmungsempfindlichkeit einer Versuchsperson im Hinblick auf eine Schwingung bestimmte Vorrichtung zu schaffen, mit der automatische Messungen mit einer brauchbaren Genauigkeit durchgeführt werden können, und die nicht die Nachteile der bereits bekannten Vorrichtungen aufweist.
Zu diesem Zweck betrifft sie eine Vorrichtung mit einem Schwingungssender, einem Mittel zur Signalgebung, das von der Versuchsperson beim Überschreiten der Wahrnehmungsschwelle betätigt werden kann, einer elektronischen Verarbeitungseinheit, die die Frequenz und den Pegel der Schwingung bei jedem Überschreiten der Wahrnehmungsschwelle der Versuchsperson speichert und die Frequenz und den Pegel der gesendeten Schwingung regelt.
Erfindungsgemäß überprüft die Verarbeitungseinheit zunächst einen Bezugsschwingungspegel durch eine Frequenzabtastung und sucht dann die Wahrnehmungsschwellen, die vom Bezugspegel differierenden Schwingungspegeln entsprechen, und zwar mittels einer Reihe iterativer Frequenzabtastungen, die vom Bereich der Nicht-Wahrnehmung ausgehen und bei den hohen Frequenzen und bei den niedrigen Frequenzen abgebrochen werden, sobald die Wahrnehmungschwelle erreicht ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben, von denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist;
Fig. 2 eine Darstellung der Wahrnehmungsschwellen einer Versuchperson in einer Pegel-Frequenz-Grafik ist, wobei die Versuchsperson einen Bereich ohne Wahrnehmung aufweist;
Fig. 3 eine Darstellung der Wahrnehmungsschwellen einer Versuchsperson in einer Pegel-Frequenz-Grafik ist, wobei die Versuchsperson einen Resonanzbereich aufweist.
Die nachfolgende Beschreibung betrifft vor allem ein Audiometer. Denn das ist der bevorzugte Anwendungsbereich der Erfindung. Selbstverständlich kann sie viele andere Anwendungen erfahren, insbesondere auch für die Messung der Peripherie-Empfindlichkeitsschwellen einer Versuchsperson im Hinblick auf Schwingungen, was noch keine sehr verbreitete Prüfung ist, mit der es jedoch möglich ist, die eingesetzten Mechanismen besser kennenzulernen, gewisse Störungen zu charakterisieren und an den Arbeiten zu ihrer Beseitigung mitzuwirken.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders gut zur Vorsorgeuntersuchung geeignet, liefert wiederholbare, vom Prüfer unabhängige Ergebnisse und ermöglicht die Durchführung schneller Prüfungen.
Diese Vorrichtung besitzt einen Schwingungssender 1 und einen von der Versuchsperson als Mittel zur Signalgebung benutzten Handschalter 2, der es ihr ermöglicht zu melden, daß ihre Wahrnehmungschwelle überschritten worden ist. Der Schwingungssender ist vorzugsweise ein Kopfhörer, so wie er in der Norm 350 389 175 beschrieben ist.
Sie weist eine elektronische Verarbeitungseinheit 3 auf. Es handelt sich um einen Mikroregler, z. B. von der Art, wie er unter der Bezeichnung "Motorola 68 HC 11" im Handel ist, der einen ersten Speicherbereich 3A aufweist, in dem die Frequenz und der Pegel der Schwingung bei jedem Überschreiten der Hörschwelle der Versuchsperson gespeichert werden. Die Verarbeitungseinheit 3 umfaßt noch einen zweiten Speicher 38, der dazu bestimmt ist, die Referenzwerte der Schwingungsgrenze aufzunehmen, die z. B. einer "normalen" Population entspricht. So ist es möglich, die Hörschwellen einer Versuchsperson mit den Bezugswerten zu vergleichen. Die Verarbeitungseinheit 3 weist auch einen Speicherbereich 3C auf, der die Daten der verschiedenen Programme enthält und so das Funktionieren der Vorrichtung gemäß der vorbestimmten Zyklen ermöglicht. Ein Speicherbereich 3D der Verarbeitungseinheit 3 enthält die Eichwerte.
Der Generator 1A ist ein Hybrid-Generator, der in der Lage ist, Töne zu erzeugen, deren Frequenz zwischen 125 und 16.000 Hz variieren kann. Er weist einen Mikroprozessor auf, der einen Code mit 12 Bits auf einen Digital/Analog-Wandler überträgt. Dieser DA-Wandler steuert einen Spannungs/Frequenz-Wandler, der ein sinusförmiges Signal erzeugt. Vorzugsweise wird die Frequenz des Signals getriggert, so daß die ggf. vorhandenen Abweichungen korrigiert werden können.
Das Dämpfungsglied 1B empfängt von der Verarbeitungseinheit 3 einen Dämpfungswert, der aus einer Eichkurve und aus dem nominalen Dämpfungswert abgeleitet wird.
Die Verarbeitungseinheit 3 regelt auch die Frequenz und den Pegel der vom Sender 1 gesendeten Schwingung. Der Generator 1A und das Dämpfungsglied 1B bestimmen jeweils die Frequenz und den Pegel des von dem Signalwandler 1C gesendeten Tons. Die Verarbeitungseinheit 3 ist mit einer Vorrichtung zum Sichtbarmachen 4 verbunden, die die Darstellung des Audiogramms ermöglicht, d. h. des Tonpegels in Abhängigkeit von der Frequenz, die der Hörschwelle der Versuchsperson entspricht. Diese Vorrichtung zum Sichtbarmachen kann ein Bildschirm, ein Drucker oder ein Plotter sein. In einer bevorzugten Ausführung weist die Vorrichtung einen Flüssigkristall-Bildschirm mit 240 Punkten/Zeile und 128 Zeilen auf, der gleichzeitig die Überwachung der gesamten Funktionsweise der Vorrichtung und der Echtzeit-Anzeige des Audiogramms der Versuchsperson ermöglicht. Sie umfaßt auch einen (leisen) grafischen Thermodrucker mit z. B. 320 Punkten/Zeile.
Man versteht hier unter Wahrnehmungsschwelle das Wertepaar der Parameter Frequenz/Pegel der Schwingung, die für eine bestimmte Frequenz mit dem Pegel-Minimum übereinstimmt, bei dem die Versuchsperson die Schwingung wahrnimmt.
Zu Beginn der Messung überprüft die Vorrichtung durch eine Frequenzabtastung den Null- bzw. Ausgangs-Bezugspegel 10.
In dem Fall, in dem die Versuchsperson mittels des Handschalters 2 meldet, daß sie das Signal auf dem gesamten Spektrum wahrnimmt, kann die Verarbeitungseinheit 3 die Messung beenden. Im Fall einer Vorsorgeuntersuchung kann dann daraus gefolgert werden, daß die Versuchsperson gesund ist. Die Verarbeitungseinheit kann auch die Messung fortsetzen, indem der Bezugspegel immer stärker bis zur Feststellung der Wahrnehmungsschwellen verringert wird.
Im Gegensatz dazu überprüft die Verarbeitungseinheit dann, wenn die Versuchsperson im Verlauf dieser Frequenzabtastung keinerlei Schwingungsempfindlichkeit zeigt, höhere Schwingungspegel durch Senden von Tönen einiger bestimmter Frequenzen, bis sie eine Antwort der Versuchsperson erhält, die dann den Bezugspegel festlegt.
Die Wahl des Null-Bezugspegels 10 und der evtl. nachfolgenden Veränderungen dieses Bezugspegels sind in Abhängigkeit von der Art der Messung, die man durchführen möchte, programmiert.
Wenn die Verarbeitungseinheit die von der Versuchsperson beim Überschreiten der Wahrnehmungschwelle ausgelösten Signale empfängt, werden sie von ihr gespeichert und bewirkt sie für jeden Pegel die Durchführung einer Reihe von iterativen Frequenzabtastungen, die im Bereich der Nicht-Wahrnehmung begonnen und bei den hohen Frequenzen und bei den niedrigen Frequenzen abgebrochen werden, sobald die Wahrnehmungsschwelle erreicht ist.
So bewirkt die Verarbeitungseinheit im Anschluß an die Feststellung der beiden Wahrnehmungschwellen 11 und 12 mit dem Bezugspegel 10, die durch einen Bereich der Nicht-Wahrnehmung getrennt sind, das Senden neuer Schwingungen mit einem in bezug auf den Pegel 10 höheren Pegel 13, ausgehend von der zwischen den Frequenzen V12 und V11, d. h. im Bereich der Nicht-Wahrnehmung der Versuchsperson liegenden Frequenz V14. Diese Abtastung hin zu den hohen Frequenzen ermöglicht die Feststellung der Wahrnehmungschwelle 15 und hin zu den niedrigen Frequenzen die der Wahrnehmungschwelle 16.
Auf iterative Weise wird der von den Wahrnehmungschwellen 11 und 12 ausgehend ausgeführte Vorgang wiederholt, und zwar ausgehend von den Wahrnehmungschwellen 15 und 16, wodurch die Wahrnehmungschwellen 17 und 18 festgestellt werden können, ...
Die den nacheinander ermittelten Wahrnehmungschwellen 11, 12, 15, 16, 17, 18 ... entsprechenden Wertepaare Schwingungspegel/Frequenz werden gespeichert und zum Ausgeben der Kurve der Wahrnehmungsempfindlichkeit 20 verwendet.
So hat die Vorrichtung eine Überprüfung des "Lochs" durchgeführt, das dem Bereich der Nicht-Wahrnehmung entspricht, indem sie abwechselnd dessen jeweiligen Ränder festgestellt hat. Der Abstand der verschiedenen Bezugspegel bestimmt die Genauigkeit der zuletzt durchgeführten Messung.
Wenn die Versuchsperson mehrere Bereiche der Nicht-Wahrnehmung aufweist, wird jeder davon nacheinander untersucht.
Einer der wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der eine Messung brauchbarer Qualität durchgeführt werden kann, besteht darin, daß sie beim Überprüfen der Empfindlichkeit der Versuchsperson, ausgehend vom Bereich der Nicht-Wahrnehmung, alle die Fehler vermeidet, die durch die Sättigung der Fühlungsempfindlichkeit der Versuchsperson entstehen können. Gleichzeitig weist sie die Vorteile auf, die sich aus Frequenzabtastungen ergeben. Sie ermöglicht die Durchführung schneller Messungen, sei es durch eine einzige Abtastung, durch die die gesunden Versuchspersonen erkannt werden können (Vorsorgeuntersuchung), sei es durch ein Überprüfen der allein die Informationen übertragenden Bereiche.
Man hat bis heute das Überprüfen von Bereichen der Nicht-Wahrnehmung beschrieben. Es gibt aber Versuchspersonen, die im Gegenteil übermäßig und manchmal schmerzhaft auf Schwingungen mit bestimmten Frequenzen reagieren. Diese Bereiche der "Überempfindlichkeit" können auf entsprechende Weise überprüft werden. Der Bezugspegel wird dann, statt ihn immer mehr zu vergrößern, immer mehr verringert.
Auch hier ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung, die Sättigungen der Fühlungsempfindlichkeit, z. B. des Gehörs, zu vermeiden, überprüft doch die Verarbeitungseinheit die Bereiche der Überempfindlichkeit, indem sie das Senden von Schwingungen abbricht, wenn ein solcher Bereich erreicht wird.
Wenn durch eine Abtastung mit einem Bezugspegel 21 ein Resonanzbereich zwischen zwei Wahrnehmungschwellen 22 und 23 festgestellt wird, wird eine neue Abtastung durch ein Senden mit einem niedrigeren Pegel 24 durchgeführt. Die Abtastung zu den hohen Frequenzen hin wird ab der Frequenz V22 (bis auf 5% z. B.) der Wahrnehmungsschwelle 22 (Pegel 21 - niedrige Frequenz) durchgeführt. Sie wird abgebrochen, sobald die Wahrnehmungsschwelle 25 mit dem Pegel 24 erreicht ist. Die Abtastung zu den niedrigen Frequenzen hin wird ab der Frequenz V23 (bis auf 5% z. B.) der Wahrnehmungsschwelle 23 (Pegel 21 - hohe Frequenz) durchgeführt und ebenfalls abgebrochen, sobald die Wahrnehmungsschwelle 26 mit dem Pegel 24 erreicht ist. Auf iterative Weise werden die immer schwächer werdenden Pegel überprüft, bis die Wahrnehitungsschwellen festgestellt sind. Die Wahrnehmungsschwellen 22, 23, 25, 26, 27, 28, 29, ... werden im Bereich 3A der Verarbeitungseinheit 3 gespeichert.
Ein Eichempfänger 5 wird zum Eichen der Sendeanordnung (Verarbeitungseinheit 3 - Tongenerator 1A - Dämpfungsglied 1B - Signalwandler 1C) benutzt. Bei Audiometern ist dieses Eichen genormt. Die Werte für dieses Eichen sind im Speicherbereich 3D gespeichert. Jedes Audiometer, einschließlich seines Kopfhörers, hat eine besondere Eichkurve. Wenn es zweckdienlich ist, dieselbe Vorrichtung mit verschiedenen Kopfhörern benutzen zu können, können verschiedene Speicherbereiche 3D, 3D', 3D" ... vorgesehen werden, von denen jeder für dieselbe Vorrichtung die einem besonderen Kopfhörer entsprechende Kurve speichert. Vor der Messung gibt der Benutzer der Verarbeitungseinheit die den benutzten Kopfhörer betreffende notwendige Information ein. Die entsprechende Eichkurve wird ausgewertet.
Am Ende der Überprüfung wird die die Hörschwellen in einer Pegel-Frequenz-Grafik darstellende Kurve sichtbar gemacht. Vorzugsweise wird auch die Bezugskurve in derselben Grafik sichtbar gemacht, wodurch die Abweichungen der Kurve der Versuchsperson von der Bezugskurve deutlich hervortreten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zum Berechnen verschiedener typischer Parameter des Audiogramms, zur Sicherstellung der Verwaltung dieser Daten, indem sie sie mit der Identität der Versuchsperson verknüpft, oder aber zur Kommunikation mit einem externen System benutzt werden, z. B. mittels einer genormten Verbindung, z. B. mit der Bezeichnung "RS 332". Die Kommunikation Mensch/Maschine erfolgt dann vorteilhaft mit einer Tastatur und einer Anzahl aufklappbarer Menüs.

Claims

1. Vorrichtung zum Messen der Fühlungsempfindlichkeit einer Versuchsperson im Hinblick auf die Wahrnehmung einer Schwingung, mit

- einem Schwingungssender (1),

- einem Mittel zur Signalgebung (2), das von der Versuchsperson beim Überschreiten der Wahrnehmungsschwelle betätigt werden kann,

- einer elektronischen Verarbeitungseinheit (3), die die Frequenz und den Pegel der Schwingung bei jedem Überschreiten der Wahrnehmungsschwelle der Versuchsperson speichert und die Frequenz und den Pegel der gesendeten Schwingung regelt,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Verarbeitungseinheit (3) einen Bezugsschwingungspegel durch eine Frequenzabtastung überprüft und

- dann die Wahrnehmungsschwellen sucht, die vom Bezugspegel differierenden Schwingungspegeln entsprechen, und zwar mittels einer Reihe iterativer Frequenzabtastungen, die vom Bereich der Nicht-Wahrnehmung ausgehen und bei den hohen Frequenzen und bei den niedrigen Frequenzen abgebrochen werden, sobald die Wahrnehmungsschwelle erreicht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suche der Wahrnehmungsschwellen für einen bestimmten Pegel ab der Frequenz erfolgt, die dem geometrischen Mittel der Frequenzen der Wahrnehmungsschwellen beim zuvor überprüften niedrigeren Pegel entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suche der Wahrnehmungsschwellen für einen bestimmten Pegel ab den Frequenzen der Wahrnehmungsschwellen des zuvor überprüften höheren Pegels erfolgt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen überprüften Pegel gleich verteilt sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Messung der Peripherieempfindlichkeit einer Versuchsperson bestimmt ist, wobei der Schwingungssender ein elektrischer Schwingungserzeuger ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Messung der Hörschärfe einer Versuchsperson bestimmt ist, wobei der Schwingungssender (1) ein Tonsender ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (4) zur Sichtbarmachung der von der elektronischen Verarbeitungseinheit gespeicherten Wahrnehmungsschwellen umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Sichtbarmachung die Kurve der Pegel in Abhängigkeit von der Frequenz der Wahrnehmungsschwelle erstellen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugswerte gleichzeitig mit der Sichtbarmachung der zuvor erwähnten Kurve sichtbar gemacht werden.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzabtastung auf einen Bereich zwischen einer unteren und einer oberen Frequenz beschränkt ist, die vom Versuchsleiter gewählt werden.