SU1690748A1 - Способ пространственной акустической ориентации и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к медицине и позвол ет осуществить пространственную локализацию источника звука дл  полностью глухих людей, т. е. определить его местоположение и направление относительно пациента. Прием акустических сигналов осуществл ют двум  разнесенными в пространстве микрофонами 3. Эти сигналы после соответствующего преобразовани  и усилени  используют длп управлени  работой ключами 11, которые подключают к автономному генератору 16 вибротактильных сигналов вибратор 5, который расположен со стороны источника звука. Дн  этого сигналы после интегрировани  кэ элементах 8 поступают на схему 12 вычитани , а выделенный разностный сигнал поступает в качестве управл ющего воздействи  на ключи 11. При этом в зависимости от знака разностный сигнал поступает лишь нз один ключ 11, т. е. подключает генератор 16 к вибратору 5 либо канала 1, либо канала 2 приема и обработки акустических сигналов. Ввиду того , что вибраторы 5 установлены на сосцевидных отростках пациента, последний получает информацию о том, что с какой стороны от него находитс  источник звука (сплава или слева). В случае, если источник звука расположен по средней линии, т. е спереди или сзади пациента, сигналы с генератора 16 поступают одновременно на вибраторы 5 обоих каналов 1 и 2. Изобретение может быть использовано в слуховом протезировании. 2 с. п. ф-лы, 2 ил (Л С о ю о XJ

Description

Изобретение относитс  к медицине и медицинской технике, в частности к способам и устройствам, дающим пациентам с дефектами слуха возможность замены пр мого слухового воспри ти  другим видом воспри ти , и может быть использовано преимущественно дл  слухового протезировани  глухих людей.

Целью изобретени   вл етс  пространственна  локализаци  источника звука дл  глухих людей.

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства дл  пространственной акустической ориентации, на фиг 2 очки.

Способ осуществл ют следующим обра- зом. Устройство надевают (устанавливают) на голову глухого человека, как обычный

слуховой аппарат типа бинауральные очки таким образом, чтобы вибраторы были плотно прижаты к сосцевидным отросткам левого и правого уха. Затем с помощью регул торов частоты и уровн  генератора сигналов подбирают индивидуальную частоту и интенсивность сигналов, обеспечивающих наиболее комфортные характеристики вибротактильного воспри ти  дл  пациента при подаче указанных сигналов на левый и правый вибраторы. В дальнейшем каналы приема и обработки сигналов обеспечивают идентичное преобразование и усилие сигналов в полосе частот от 20 до 10 кГц при изменении их уровн  звукового давлени  (УЗД) ст. 20 до 110 дБ. Эти сигналы сравнивают между собой и выделенный разностный сигнал используют дл  подключени  генератора к тому вибратору, который расположен со стороны поступлени  большего по уровню акустического сигнала, благодар  чему и осуществл етс  локализаци  источника звука в пространстве относительно положени  головы пациента.

Устройство дл  пространственной акустической ориентации содержит два канала 1 и 2 приема и обработки акустических сигналов , каждый из которых содержит последовательно соединенные микрофон 3, усилитель 4, полосовой фильтр 6, линейный детектор 7, интегратор 8, последовательно соединенные пороговое устройство 9, логическую схему ИЛИ 10, ключ 11. Кроме того, устройство содержит схему 12 вычитани , входы которой подключены к выходам интеграторов 8 обоих каналов, а выход - к входам пороговых устройств 9 обоих каналов , пороговое устройство 13, логические схемы И 14 и ИЛИ-НЕ 15, причем вход порогового устройства 13 соединен с выходом интегратора 8 одного из каналов, а выход - с первым входом логической схемы И 14, второй вход которой подключен к выходу логической схемы ИЛИ-НЕ 15. Первый и второй входы схемы ИЛИ-НЕ 15 подключены к выходам пороговых устройств 9 обоих каналов, выход схемы И 14 соединен с вторыми входами схем ИЛИ 10 обоих каналов. В качестве микрофонов 3 можно использовать любые малогабаритные микрофоны типа Сосна, используемые в обычных отечественных слуховых аппаратах типа Электроника-У-1, У-2, У-3. Усилители 4 выполнены на малошумных операционных усилител х типа К 544 УД 1А и Снабжены регулировками усилени , Полосовые фильтры 6, линейные детекторы 7, интеграторы 8, схема 12 вычитани , пороговые устройства 9 и 13, генератор 16 выполнены на экономичных интегральных и

операционных усилит ел х К140 УД. Полосовой фильтр 6 представл ет каскадное соединение активных фильтра верхних частот второго пор дка и фильтра нижних частот

второго пор дка, собранных по схеме Рау- ха. Линейный детектор 7 представл ет собой операционный усилитель с нелинейной отрицательной обратной св зью. Интеграторы 8 представл ют собой активные фильтры линейных частот второго пор дка, собранные по схеме Рауха. Схема вычитани  выполнена по схеме, приведенной в книге. Пороговые устройства 9 и 13 представл ют собой операционные усилители с

разомкнутой петлей обратной св зи, на один из входов которых подаетс  сигнал, а на второй - опорное пороговое напр жение. Генератор 16 пр моугольных импульсов представл ет собой операционный усилитель , схваченный положительной RC-обрат- ной св зью. В устройстве использованы логические элементы И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ экономичной серии интегральных микросхем К 561. В качестве ключей 11 применены полевые транзисторы КП ЗОЗЕ, затворы которых соединены с выходами схем ИЛИ 10, а стоки - с выходом генератора 16. В качестве вибраторов 5 можно использовать костные вибраторы , примен емые в карманных

слуховых аппаратах типа К 10-К с костной проводимостью.

Конструктивно устройство может быть выполнено в виде очков 17, в дужках которых размещены все его основные элементы,

подбираемые в миниатюрном выполнении. Длина и форма дужек очков 17 должны обеспечить необходимую силу прижима вибраторов 5 к сосцевидным отросткам пациента 18 возле его левого и правого уха. На этой

же схеме показан р д источников 19-26 звука , расположенных по окружности относительно головы пациента 18.

Устройство работает следующим образом .

Микрофоны 3, расположенные на голове в районе ушей, принимают акустические колебани  и преобразуют их в электрические сигналы. Предположим, что канал 1  вл етс  левым, а канал 2 - правым. Если

источник акустических колебаний расположен в левой полусфере, амплитуда акустических колебаний, поступающих на левый микрофон, за счет маскирующего действи  головы человека окажетс  выше амплитуды

5 колебаний, воздействующих на правый микрофон , и соответственно амплитуда электрических колебаний на выходе левого микрофона будет выше амплитуды колебаний на выходе правого микрофона.

Сигналы с выходов микрофонов 3 усиливаютс  малошумными усилител ми 4 и поступают на входы соответствующих полосовых фильтров 6. Назначение полосовых фильтров 6 - выделить диапазон частот, который бы соответствовал наиболее важным в конкретных услови х эксплуатации акустическим раздражител м. Линейные детекторы 7 и интеграторы 8 выдел ют амплитудную огибающую прошедших через полосовые фильтры б сигналов. С выходов интеграторов 8 первого и второго каналов напр жени , соответствующие огибающим сигналов, прин тые левым и правым микрофонами , поступают на входы схемы 12 вы- читани , котора  производит вычитание из значени  огибающей с первого канала значени  огибающей со второго канала . Если источник сигнала находилс  слева, значение разности положительно, если - справа, то отрицательно. Сигнал с выхода схемы 12 вычитани  поступает на входы пороговых устройств 9 первого и второго каналов. Пороговое устройство первого канала имеет положительное значение порога обнаруже- ни  разностного сигнала, а пороговое устройство второго канала - отрицательное значение. Если источник сигнала находитс  в левой полуплоскости, а сигнал на выходе схемы 12 вычитани  превысил значение по- рога обнаружени , на выходе порогового устройства 9 по вл етс  сигнал логической 1, который через схему ИЛИ 10 открывает ключ 11 и подает сигнал с выхода генератора 16 на вибратор 5, закрепленный на кож- ном покрове с той же стороны головы, что и соответствующий ему микрофон 3. Воспринима  через кожу колебани  вибратора, пациент делает заключение, что источник сигнала расположен слева.

Если источник сигнала расположен справа, уровень сигнала на выходе интегратора 8 выше во втором канале, значение разности на выходе схемы 12 вычитани  - отрицательно, соответственно этот выход- ной сигнал не может превысить положительный порог порогового устройства 9 первого канала. Соответствующее пороговое устройство 9 второго канала имеет отрицательное значение порога обнаружени , при превышении которого на выходе его по вл етс  сигнал логической 1, который через схему ИЛИ 10 второго канала открывает ключ 11 второго канала и подает сигнал с выхода генератора 16 на вибратор 5. рас- положенный с правой стороны головы.

Пороговые устройства 9 предотвращают хаотическое включение и выключение вибраторов 5, если источник звука расположен вблизи границы левой и правой полусфер , т. е. расположен спереди или сзади пациента. В этом случае уровни сигналов, поступающих на левый и правый микрофоны , близки по величине, значение разности на выходе схемы 12 вычитани  мало по абсолютной величине и может хаотически измен ть знак в зависимости от флуктуации условий распространени  и затухани  звука , при этом на выходах пороговых устройств 9 обоих каналов сохран етс  сигнал логического О. Если уровень сигнала превысил значение порога обнаружени  порогового устройсгаа 13, на его выходе по вл етс  сигнал логической 1, поступающий на один вход схемы И 14, на второй вход которой поступает сигнал логической 1 с выхода схемы ИЛИ-НЕ 15. При этом на выходе схемы И 14 по вл етс  сигнал логической 1, который через схемы ИЛИ 10 поступает на входы ключей 11 обоих каналов и разрешает прохождение сигнала с выхода генератора 16 на оба одновибратора 5. Таким образом, при нахождении источника звука вблизи границы полусфер оба вибратора совершают колебани , что позвол ет пациенту сделать вывод о соответствующем расположении источника звука.

Изобретение позволит обеспечить возможность глухим люд м обнаруживать и локализовать источники звука в окружающем их пространстве (в быту, на работе и пр.) и, тем самым, обеспечить улучшение акустической коммуникабельности.

Пример. Было проведено обследование больного К-к, у которого аудиометрмче- ски установлено полностью отсутствие слуха на левом и правом ухе. Потер  слуха на частотах 250-600 Гц превышала 90 дБ.

Обследование проводили следующим образом с использованием экспериментального макета устройства, выполненного на базе бинаурального костного слухового аппарата типа Очки.

Сначала определ ли оптимальные комфортные вибротактильные характеристики. Дл  этого на вибраторы 5 подавали электрические сигналы от генератора 16 сигналов и устанавливали их частоту и интенсивность, которые отчетливо воспринимались, обследуемым: частота 60 Гц при напр жении на вибраторе 2,5 В.

Дальнейшее обследование проводили на фиксированном положении регул торов частоты и интенсивности генератора 16 сигнала. Схема обследовани  показана на фиг. 2.

Пациент 18 находилс  внутри круга, образованного восемью громкоговорител ми 19-26, расположенными на рассто нии 3 м от головы. На громкоговорители 19- 26 в случайном пор дке подавали тональные сигналы (частоты 100-400 Гц), обеспечивающие УЗД пор дка 60-70 дБ в месте нахождени  головы пациента 18. Длительность сигнала составл ла 10-30 с.

Результаты обследовани  показали, что при подаче сигналов на громкоговорители 19 и 23 вибротактильный сигнал латерали- зовалс  по средней линии головы и соответ- ственно обследуемый указывал, что источник звука находитс  не сбоку, а спереди или сзади. При подаче сигналов на громкоговорители 20, 21 и 22 или громкоговорители 24,25 и 26 латерализаци  вибротактильных сигналов проходила соответственно слева или справа от средней линии головы.

Результаты показали, что после небольшого периода обучени  глухие с помощью предлагаемого устройства могут отчетливо определ ть направление на источник звука.

Claims (2)

1. Способ пространственной акустической ориентации, включающий прием акустических сигналов двум  разнесенными в пространство микрофонами, раздельное их частотно-зависимое усиление и подачу на вибраторы, размещенные соответственно на левом и правом сосцевидных отростках пациента, отличающийс  тем, что, с целью пространственной локализации ис- точника звука дл  глухих, предварительно определ ют характеристики воспри ти  вибрационных сигналов пациентом, при этом прин тые акустические сигналы сравнивают и подают в момент прин ти  по- следних управл ющее воздействие на один

из вибраторов в зависимости от результата сравнени  и с ранее определенными характеристиками воспри ти  пациентом вибрационных сигналов.

2. Устройство дл  пространственной акустической ориентации, содержащее два канала приема и обработки сигналов, каждый из которых включает в себ  микрофон, соединенный с усилителем, детектор, соединенный с интегратором, причем выходы интеграторов каждого канала соединены с входами блока вычитани , и блок сигнализации , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности пространственной ориентации слабослышащих и глухих людей , каждый канал дополнительно содержит полосовой фильтр, включенный между усилителем и детектором, пороговый блок и последовательно соединенные элементы ИЛИ и ключ, выход которого соединен с блоком сигнализации, а первый вход элемента ИЛИ подключен к выходу порогового блока, кроме того, в устройство введены регулируемый генератор сигналов, выход которого подключен к вторым входам ключей , и последовательно соединенные элемент ИЛИ-НЕ, входы которого подключены к выходам первого и второго пороговых блоков соответствующего канала , элемент И и третий пороговый блок, вход которого подключен к выходу интегратора одного из каналов, а выход элемента И соединен с вторым входами элементов ИЛИ соответствующего канала, причем блоки сигнализации выполнены в виде вибраторов.

21

726

HP

25

2Ъ

фиг. 2.