PL103540B1 - Aparat do rehabilitacji sluchu,zwlaszcza do rehabilitacji sluchu i uczenia wymowy u dzieci - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest aparat do rehabilitacji sluchu, zwlaszcza do rehabilitacji sluchu i uczenia wymowy u dzieci. Aparat wedlug wynalazku znajduje szczególnie korzystne zastosowanie w szkolach specjalnych dla dzieci z zaburzeniami sluchu i mowy, w osrodkach rehabilitacji sluchu, jak tez w rehabilitacji indywidualnej sluchu i mowy.Aparat stanowi istotna czesc protezy sluchowej.

Rehabilitacja jezykowa dzieci z gleboko uszkodzonym sluchem w oparciu o maksymalne wykorzystanie resztek sluchowych, stosowana jest glównie z pomoca techniki elektronicznej, to przez korzystnie z róznego rodzaju wzmacniaczy akustycznych. Postepowanie rehabilitacyjne polega najczesciej na zaopatrzeniu dziecka w proteze sluchowa i wykorzystaniu jej do cwiczen róznicowania sluchowego dzwieków mowy oraz korekcji wymowy. Wczesne rozpoczynanie treningu sluchowego oraz maksymalne wyzyskiwanie nawet uszkodzonego sluchu w procesie jezykowego rozwijania dziecka ma ogromny wplyw na ogólny rozwój jego osobowosci.

Stan techniki. Znane dotychczas aparaty sluchowe spelniaja jedynie role protezy sluchowej, umozliwiajacej odbiór zewnetrznych sygnalów dzwiekowych wzmocnionych do poziomu kompensujacego ubytek sluchu. Znane aparaty sluchowe stanowia najczesciej typowy monofoniczny kanal elektroakustyczny wzmacniajacy tony niskie, srednie i wysokie. Aparaty takie skladaja sie wiec z mikrofonu, wzmacniacza sygnalów o czestotliwosci akustycznej i sluchawki sprzezonej akustycznie z uchem pacjenta. Bywaja równiez wyposazone dodatkowo w cewke indukcyjna laczona z wejsciem wzmacniacza w miejsce mikrofonu, dla umozliwienia rozmów telefonicznych.

Znane ;sa równiez aparaty sluchowe stereofoniczne budowane na znanych zasadach dzialania urzadzen stereofonicznych. Skladaja sie one z dwóch jednakowych, lecz niezaleznych torów akustycznych, stanowiacych kanal lewy i kanal prawy. Kazdy z kanalów ma oddzielne wzmacniacze do wejsc których sa podlaczone oddzielne mikrofony, zas do wyjsc wzmacniaczy sa podlaczone oddzielne dla kazdego ucha sluchawki. Znane aparaty stereofcmiczne daja mozliwosc odsluchu alternatywnie, albo stereofonicznego lub monofonicznego.

W przypadku odsluchu monofonicznego do obu wejsc wzmacniaczy przykladanyjest jednakowy co do wielkosci sygna l monofoniczny.2 103 540 Jak wspomniano, znane aparaty sluchowe mono- badz stereofoniczne spelniaja role jedynie protezy sluchowej wzmacniajacej dzwieki do odpowiedniego poziomu. Ich stosowanie ograniczone jest jednak tylko do tych pacjentów, którzy posiedli znajomosc mowy przed znaczna utrata sluchu, lub tez ubytek sluchu u nich nie jest na tyle duzy, iz umozliwia nauke mowy i wymowy. Zagadnienie to nabiera innego znaczenia w przypadku dzieci o duzym ubytku sluchu, które w normalnych warunkach wychowywania nie mogly nauczyc sie mowy, lub tez mowa ich odbiega znacznie od poziomu zrozumialosci. Dla tych, wcale nierzadkich przypadków, konieczne jest stosowanie dlugotrwalego procesu rehabilitacyjnego polaczonego z nauka wymowy, niejednokrotnie od nauki wymawiania i okreslania podstawowych dzwieków poczawszy. Dochodzi to tego równiez nauczanie okreslania dzwieków w przestrzeni. Rzecza jest oczywista, iz obok demonstrowania róznych zjawisk dzwiekowych nauczyciel musi miec ponadto kontakt sluchowy z uczniem dla wyjasnienia demonstrowanych zjawisk i ze winno byc mozliwe rozróznianie kontaktu sluchowego z nauczycielem od przedmiotu nauczania. Znane aparaty sluchowe stereofoniczne przez swa alternatywnosc odsluchu, albo mono-, albo stereofonicznego nie umozliwiaja spelnienia tych zalozen dydaktycznych.

Celem wynalazku w tej czesci zagadnienia jest wiec aparat sluchowy nadajacy sie do celów nauki wymowy i rozrózniania dzwieków, spelniajacy wymogi tej specyficznej dydatkyki.

Nastepny problem dotyczacy aparatów sluchowych wynika z faktu, ze kazdy aparat wytwarza na wyjsciu szum, który obniza jakosc wzmacnianego sygnalu uzytecznego. Prowadzi to do koniecznosci zwiekszenia wzmocnienia wzmacniacza dla uzyskania odbioru sygnalu uzytecznego na wlasciwym poziomie. Poziom wzmocnienia nie moze byc jednak dowolnie zwiekszany, bowiem powoduje to przesterowanie aparatu i silne znieksztalcenia sygnalu uzytecznego. Efekt przesterowania wystepuje zreszta równiez przy odbiorze sygnalów pochodzacych od zródel dzwieku znajdujacych sie w róznej odleglosci od mikrofonu aparatu, gdyz w takim przypadku wystepuja duze wahania poziomu sygnalu uzytecznego. Stad wzmacniacze aparatów sluchowych zaopatrywane sa dodatkowo w uklady ksztaltowania dynamiki sygnalu uzytecznego. Ksztaltowanie dynamiki sygnalu malej czestotliwosci moze odbywac sie dwoma metodami, przez ograniczenie lub przez kompresje.

W praktyce, w aparatach sluchowych stosuje sie uklady kompresji dynamiki.

Znany jest uklad wzmacniacza malej czestotliwosci zaopatrzonego w kompresor dynamiki zbudowany na tranzystorze typu p-n-p„ Pierwszy stopien wzmacniacza pracujacy w ukladzie OE sterowany jest sygnalem z mikrofonu, podawanym na baze tranzystora. Ostatni stopien wzmacniacza jest takze wzmacniaczem w ukladzie OE, lecz z obciazeniem transformatorowym Jedno wtórne uzwojenie transformatora stanowi wyjscie wzmacniacza, zas drugie uzwojenie jest dolaczone do prostownika z dioda ido ukladu stalej czasowej, zlozonego z regulowanego rezystora i równolegle do niego wlaczonego kondensatora. Suwak regulowanego rezystora jest polaczony z baza tranzystora p-n-p, którego kolektor jest z kolei polaczony z baza tranzystora takze typu p-n-p stanowiacego pierwszy stopien wzmacniacza. Wartosc napiecia stalego na kondensatorze ukladu stalej czasowej zalezy od wartosci napiecia z mikrofonu. Tym stalym napieciem steruje sie baze tranzystora ukladu kompresora dynamiki Tranzystor ten, w zaleznosci od wartosci napiecia przylozonego na baze, wieksza lub mniejsza rezystancja zwiera wejscie wzmacniacza. Wielkosc kompresji zalezy od rezystancji rezystora ukladu stalej czasowej.

Znany jest takze kompresor dynamiki zbudowany na dwóch tranzystorach unipolarnych. Pierwszy z tych tranzystorów, wraz z rezystorem wlaczonym w dren, tworzy na wejsciu wzmacniacza uklad dielnika napiecia o zmiennym wspólczynniku podzialu, proporcjonalnym do wartosci dodatniego napiecia stalego wystepujacego na diodzie wlaczonej szeregowo miedzy wejscie wzmacniacza a bramke pierwszego tranzystora unipolarnego.

Wzmacniacz w swojej petli sprzezenia zwrotnego zawiera drugi tranzystor unipolarny, który równiez pracuje jako rezystor regulowany, proporcjonalnie do wartosci ujemnego napiecia stalego wystepujacego na diodzie wlaczonej takze miedzy wyjscie wzmacniacza a dren tego tranzystora. W miare zwiekszania sie napiecia na wejsciu ukladu kompresora wzrastaja proporcjonalnie napiecia stale na wyjsciach detektorów diodowych.

Powoduje to, ze jednoczesnie maleje opór pierwszego tranzystora unipolarnego i w tym samym stopniu wzrasta opór drugiego tranzystora unipolarnego. W efekcie powoduje to zwiekszenie tlumienia sygnalu przez dzialnik wejsciowy oraz zmniejszenie wzmocnienia wzmacniacza w takim stopniu, ze napiecie sygnalu wyjsciowego utrzymywane jest w zasadzie na stalym poziomie. Uklad opisanego kompresora odznacza sie tym, ze zródla tranzystorów unipolarnych sa razem dolaczone do dzielnika oporowego, przylaczonego do zródla napiecia zasilajacego wzmacniacz. W ten sposób oba tranzystory unipolarne maja te sama wartosc napiecia polaryzujacego elektrody bramek, w odniesieniu do elektrod zródel.

Istota wynalazku* Aparat do rehabilitacji sluchu, sklada sie z dwóch jednakowych torów akustycznych, stanowiacych kanal lewy i kanal prawy akustycznego ukladu stereofonicznego. Kazdy z kanalów zawiera wzmacniacz wstepny i wzmacniacz mocy obciazony sluchawka, a oba te wzmacniacze sa objete petla sprzezenia zwrotnego, w której do petli znajduje sie kompresor dynamiki.103540 3 Istota wynalazku jest to, ze wstepnymi wzmacniaczami, kazdego z torów akustycznych sa wzmacniacze miksujace, z których kazdy sklada sie z tranzystora w ukladzie OB, do którego emitera jest dolaczony mikrofon, zas do kolektora sa dolaczone wejscia zródel zewnetrznych oraz jest dolaczona baza nastepnego tranzystora w ukladzie OC. Emiter tego tranzystora jest polaczony z baza pierwszego tranzystora poprzez rezystor, a ponadto do bazy pierwszego tranzystora jest dolaczony kompresor dynamiki. Kompresor dynamiki wedlug wynalazku sklada sie z tranzystora unipolarnego, którego dren jest dolaczony do bazy pierwszego tranzystora wzmacniacza miksujacego, zas zródlo jest polaczone z masa ukladu oraz z ukladu stalej czasowej i podwajacza napiecia dolaczonych do bramki tranzystora unipolarnego. Wedlug wynalazku kazdy tor aparatu ma wymienny korektor czestotliwosci wlaczony miedzy wyjscie wzmacniacza miksujacego a wejscie wzmacniacza mocy.

Aparat wedlug wynalazku ma ponadgo wspólne dla obu torów akustycznych wejscie monofoniczne dolaczone do wezla dzielnika napieciowego wlaczonego miedzy wejscia stereofoniczne kazdego z torów akustycznych.

Równolegle do wejscia monofonicznego jest dolaczone poprzez rezystor wyjscie zapisu. Wejscie monofoniczne stanowi przy tym gniazdo zwierne. Rezystor ukladu stalej czasowej kompresora dynamiki jest dolaczony do potencjalu dodatniego.

Korzystne skutki wynalazku. Aparat wedlug wynalazku umozliwia jednoczesny odbiór sygnalów stereofonicznych na tle sygnalu monofonicznego, a wiec umozliwia orientacje przestrzenna wlasnego glosu, badz dzwieków otaczajacych na monofonicznym tle doprowadzonego przewodowo glosu nauczyciela, wskazujacego narracyjnie na okreslone dzwieki, lub dzwieki te objasniajacego. Podlaczenie wedlug wynalazku wejscia monofonicznego miedzy kanaly sterofoniczne daje mozliwosc uzyskania tla monofonicznego przy nieznacznym, o 5 do 6 dB, obnizeniu efektu stereofonicznego, z zachowaniem jednakze rozdzielczosci kanalów lewego i prawego na poziomie rzedu 40 dB' a wiec nie zaklócajacego efektu stereofonicznego.

Aparat wedlug wynalazku, dzieki skutecznemu kompresorowi dynamiki umozliwia zawezenie amplitud przyjmowanego sygnalu dzwieku w granicach 35 dB, przy ustawieniu progu dzialania kopresji w odniesieniu do cisnienia akustycznego w granicach 48 dB. Mozliwy przy tym do uzyskania czas narastania szybkosci ograniczenia sygnalu w granicach 4 milisekund powoduje wzglednie staly poziom sygnalu na wyjsciu, likwidujac tym uciazliwe skutki docierania sygnalów z bliskiej odleglosci i o duzym natezeniu. Ma to bardzo istotne znaczenie przy uzywaniu aparatu przez dziecko, bowiem przykladowo nawet halas upuszczonego przez dziecko przedmiotu odbierany jest praktycznie na poziomie odbioru innych dzwieków uzytecznych. Podobna reakcja kompresora dynamiki bedzie towarzyszyla klaskaniu blisko mikrofonów, badz wystukiwaniu przez dziecko taktu, a sa to czynnosci stosowane w procesie nauczania mowy.

Równie istotna zaleta techniczna aparatu wedlug wynalazku jest mozliwosc wzmocnienia odczytu z tasmy magnetofonu mono- i stereofonicznego oraz mozliwosc zapisu na magnetofonie audycji zewnetrznych, przy wyeliminowaniu zaklócen od wlasnych mikrofonów. Mozliwym jest równiez jednoczesny odbiór sterofoniczny z wlasnych mikrofonów z nalozonym nan monofonicznym sygnalem, bedacym zapisem glosu nauczyciela.

-Aparat wedlug wynalazku zapewnia takze mozliwosc wspólpracy aparatów parami, przy zastosowaniu jednej przystawki odbiorczej FM, przez polaczenie zewnetrznym przewodem dwóch systemów wzmacniaczy..

Manipulacja pokretlami kazdego wzmacniacza jest niezalezna i umozliwia indywidualne wysterowanie kazdego aparatu.

Wreszcie równie istotna zaleta aparatu wedlug wynalazku jest mozliwosc niezaleznego dopasowywania czestotliwosciowej charakterystyki przenoszenia kazdego z kanalów, odpowiednio do charakterystyki ubytku sluchu. Osiaga sie to przez wlaczenie w kanal korektorów czestotliwosci. Korektory te, w postaci wkladek, mozna wymienic w miare postepów w rehabilitacji.

Objasnienie rysunku. Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy aparatu do rehabilitacji sluchu, zas fig. 2 przedstawia w schemacie ideowo-blokowym, dla uproszczeniajeden z dwu jednakowych torów aparatu z fig. 1 Przyklad wykonania wynalazku. Pokazany na fig. 1 aparat wedlug wynalazku sklada sie z zasadniczo z dwu torów akustycznych, oddzielnych dla kazdego ucha pacjenta. Zgodnie z przyjetymi oznaczeniami w sterofonii jeden z torów akustycznych stanowi kanal lewy L, natomiast drugi tor stanowi kanal prawy P.

Kazdy z torów sklada sie z wystepnego wzmacniacza miksujacego WM, którego wyjscie jest polaczone z wejsciem korektora czestotliwosci K. Wyjscie korektora czestotliwosci K jest polaczone z wejsciem koncowego wzmacniacza mocy WK. Do wyjscia wzmacniacza mocy WK jest dolaczona, poprzez potencjometr, sluchawka Sl o okreslonej impedancji. Z wyjsciem wzmacniacza WK jest polaczony takze, jako sprzezenie zwrotne ukladu, kompresor dynamiki KD dolaczony swym wyjsciem do pierwszego stopnia wstepnego wzmacniacza miksujacego WM.

Kanal lewy L i prawy P maja dla odsluchu sterofonicznego oddzielne wejscia WeLi WeP o duzej rezystancji wejsciowej oraz oddzielne wejscia dla mikrofonów ML i MP. Aparat wedlug wynalazku ma ponadto jedno,4 103 540 wlaczone miedzy wejscia sterofoniczne, wejscie monofoniczne WeM dla zródla o malej rezystancji rzedu kilkuset omów. Wejscie WeM, zaopatrzone w gniazdo zwiernejest dolaczone do wejsc wzmacniaczy miksujacych WM kanalu L i P poprzez dzielnik napieciowy zbudowany na rezystorach Rl i R2. Równolegle do wejscia WeM jest dolaczone, poprzez rezystor R3, gniazdo Z umozliwiajace nagrywanie na magnetofon sygnalów podawanych na wejscia WeL, WeP i WeM.

Wlaczone miedzy wyjscia wzmacniaczy miksujacych WM a wejscia wzmacniaczy mocy WK korektory K sa zbudowane jako modulowe elementy wymienne. Korektory K stanowia konfiguracje filtrów akustycznych o róznych charakterystykach amplitudowo-czestotliwosciowych. Wymiennosc korektorów K w kazdym kanale pozwala na indywidualne dopasowanie charakterystyki przenoszenia kazdego kanalu w zaleznosci od ubytku sluchu pacjenta, stosowanie do wykonanego wczesniej badania audiometrycznego. W miare osiagania poprawy w rozróznieniu dzwieków przy uczeniu wymowy u dzieci, dokonuje sie kolejnych wymian korektorów K, dopasowujac ich charakterystyki do aktualnych potrzeb rehabilitacji.

Istotny wedlug wynalazku wstepny wzmacniacz miksujacy WM i kompresor dynamiki KD sa pokazane w schemacie ideowym na fig. 2. Wejsciem wzmacniacza miksujacego WM jest wzmacniacz w ukladzie OB o malej impedancji wejscia dla mikrofonu ML, zbudowany na tranzystorze Tl. Mikrofon ML jest dolaczony do emitera tranzystora Tl. Kolektor trazystora Tl jest zasilany przez rezystor R4 który jest opornoscia obciazenia i stanowi wspólny punkt dla pozostalych wejsc przez dzielniki o okreslonej rezystancji dla wartosci wchodzacych napiec z zewnetrznych zródel wysterowania WeL, WeP,i WeM. Wartosci dzielników w odniesieniu do impedancji ukladu sa tak dobrane, aby spelnialy warunek dopasowania zarówno zródla wysterowania, jak tez i ukladu wzmacniacza.

Drugim stopniem wzmacniacza miksujacego WM jest przemiennik impedancji w ukladzie OC zbudowany na tranzystorze T2. Baza tranzystora T2 jest polaczona z kolektorem tranzystora Tl. Sygnal zbierany z rezystora emiterowego R5 jest podawany na wejscie korektora czestotliwosci K przez kondensator odcinajacy skladowa stala pradu emitera. Emiter tranzystora T2 jest polaczony ponadto poprzez rezystor R6 z baza tranzystora Tl.

Zadaniem rezystora R6 jest polaryzowanie bazy tranzystora Tl i wprowadzenie sprzezenia zwrotnego stabilizacji punktu pracy ukladu, niezaleznie od zmian napiecia zasilajacego.

Kompresor dynamiki KD zbudowanyjest na unipolarnym tranzystorze T3. Do bramki tranzystora T3 jest dolaczony uklad stalej czasowej RC oraz diody Dl i D2 polaczone w ukladzie podwajacza napiecia. Na rezystor Rukladu stalej czasowej przylozony jest potencjal dodatni. Dren tranzystora T3 jest polaczony poprzez kondensator Cl baza tranzystora Tl wzmacniacza miksujacego WM, zas zródlo tranzystora T3 jest polaczone z masa ukladu. Wydzielona czesc napiecia sterujacego z wyjscia wzmacniacza mocy WK podawana jest na diodowy podwajacz napiecia poprzez potencjometr, którym ustawia sie próg dzialania kompresora.

Budujac kompresor dynamiki na tranzystorze unipolarnym, wykorzystano zjawisko dwukierunkowego symetrycznego przewodnictwa tranzystora unipolarnego i wprowadzono go do ukladu jako element o zmiennej rezystancji zaleznej od potencjalu sterujacego, pobieranego z wyjscia wzmacniacza mocy WK„ Tranzystor unipolarny T3 w przedstawionym na fig. 2 ukladzie bez napiecia sterujacego znajduje sie w stanie przewodzenia i przedstawia minimalna rezystancje szeregowa dren-zródlo.

Z chwila pojawienia sie dynamicznego potencjalu sterujacego, rezystancja tranzystora T3 rosnie, wprowadzajac "podzial napiecia wysterowania wejscia tranzystora Tl wzmacniacza miksujacego WM i obnizajac tym wzmocnienie ukladu. Miedzy drenem' a zródlem tranzystora unipolarnego T3 wystepuje wówczas tylko skladowa zmienna o malych amplitudach, co nie wywoluje znieksztalcen nieliniowych na charakterystyce wzmocnienia tranzystora unipolarnego T3. Zmniejszenie wzmocnienia, a tym samym zmniejszenie poziomu sygnalu wyjsciowego wzmacniacza WK, powoduje spadek wyprostowanego napiecia na kondensatorze C ukladu stalej czasowej RC. W efekcie, po wysterowaniu tranzystora unipolarnego T3, powoduje to zmniejszenie jego rezystancji szeregowej, a wiec zwiekszenie wzmocnienia tranzystora Tl i ustalenie sie warunków maksymalnego, nie przesterowanego wzmocnienia.

Czasy narastania i opadania wzmocnienia zalezne sa od doboru elementów RC ukladu stalej czasowej oraz od wartosci amplitud napiec podanych na uklad detekcyjny zbudowany na diodach Dl i D2. Jak stwierdzono doswiadczalnie, napiecie wysterowania tuz przed progiem dzialania kompresora moze byc przesterowane o 45 dB, przy utrzymaniu takich samych znieksztalcen nieliniowych calego toru akustycznego.

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe

1. Aparat do rehabilitacji sluchu, zwlaszcza do rehabilitacji sluchu i uczenia wymowy u dzieci, skladajacy sie z dwóch, majacych oddzielne wejscia jednakowych torów akustycznych stanowiacych kanal lewy i kanal103 540 5 prawy akustycznego ukladu stereofonicznego, w którym kazdy z kanalów zawiera wzmacniacz wstepny i wzmacniacz mocy obciazony sluchawka, a oba te wzmacniacze sa objete petla sprzezenia zwrotnego, w której to petli znajduje sie kompresor dynamiki, znamienny tym ze wstepnymi wzmacniaczami kazdego z torów akustycznych sa wzmacniacze miksujace (WM), z których kazdy sklada sie z tranzystora (Tl) w ukladzie OB, do którego emitera jest dolaczony mikrofon, zas do kolektora sa dolaczone wejscie ze zródel zewnetrznych oraz jest dolaczona baza nastepnego tranzystora (T2) w ukladzie OC, a emiter tranzystora (T2) jest polaczony z baza tranzystora (Tl) poprzez rezystor (R6), a ponadto do bazy tranzystora (Tl) jest dolaczony kompresor dynamiki (KD) skladajacy sie z tranzystora unipolarnego (T3), którego dren jest dolaczony do bazy tranzystora (Tl), a zródlo jest polaczone z masa ukladu oraz z ukladu stalej czasowej (RC) i podwajacza napiecia (Dl, D2) dolaczonych do bramki tranzystora unipolarnego (T3) oraz ma wymienny korektor czestotliwosci (K) wlaczony miedzy wyjscie wzmacniacza miksujacego (WM) a wejscie wzmacniacza mocy (WK).

2. Aparat wedlug zastrz. 1,znamienny tym ze miedzy oddzielne dla kazdego toru sterofoniczne wejscia (WeL i WeP) ma wlaczony dzielnik napieciowy (Rl, R2), do którego wezla jest dolaczone wspólne dla obu torów akustycznych wejscie monofoniczne (WeM).

3. Aparat wedlug zasirz. 2, znamienny tym ze równolegle do wejscia monofonicznego (WeM) ma dolaczone poprzez rezystor (R3) wyjscie zapisu (Z),

4. Aparat wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze wejscie monofoniczne (WeM) stanowi gniazdo zwierne.

5. Aparat wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze rezystor (R) ukladu stalej czasowej (RC) kompresora dynamiki (KD) jest dolaczony do potencjalu dodatniego. WeL ML WM •Ó WeM F WK 3— SI KD I Kanal L R3l R2 KD MP WM —! w i Kanal P SI WeP FIQ. 1 WeL D WM rv® a i ML I AS '0 f— A Sl * f |""k~|—jw?>m [H L_i. o- : ^a^ii ! Kanal L KD FIG. 2