Разработка портативного аудиометра

Предложена разработка портативного аудиометра, основанного на воздушном и костном звукопроведении. Разработан алгоритм работы аудиометра, составлена функциональная схема исследуемого устройства, изучен воздушный излучатель и построена амплитудно-частотная характеристика звукового давления (ЧХЗД).

Ключевые слова: аудиометр, воздушная проводимость, функциональная схема, амплитудно-частотная характеристика звукового давления.

Цель проекта

Целью проекта является создание электроакустического прибора для измерения остроты слуха — аудиометра, основанного на воздушной и костной проводимости. Аудиометры предназначены для оценки функционального состояния слухового анализатора человека путем определения порогов слышимости по воздушному и костному звукопроведению, путем сравнения слуха обследуемого с характеристиками, эквивалентными порогу слышимости нормального человека.

Актуальность разработки

Актуальность проблемы обусловлена, прежде всего, необходимостью оказания специализированной помощи пациентам с ушной патологией. По данным статистики Всемирной Организации здравоохранения 7% населения страдают нарушением слуховой функции. По данным Минздрава России нарушениями слуха в нашей стране страдают примерно 6% населения. В России насчитывается 12 миллионов больных с нарушением слуха, в том числе детей и подростков более 600 тысяч. Чем раньше нарушение слуха диагностировано и начато адекватное лечение, тем более вероятен успех терапии и выздоровление пациента. Существующие в арсенале врача-оториноларинголога методы (исследование восприятия речи) и приборы (камертон) зачастую позволяют оценить слух только приблизительно [1].

В перспективе портативный аудиометр может быть у каждого отоларинголога в кабинете. Таким образом, для практического здравоохранения крайне актуальными является вопрос создания недорогого портативного диагностического устройства, позволяющего провести полное исследование слуха у пациента, своевременно назначить лечение и предотвратить стойкую тугоухость и инвалидность больных [2]. Организация производства в г. Томске позволит значительно снизить цену прибора и создать дополнительные рабочие места. Портативный аудиометр представлен на рисунке 1.

Проведен патентный поиск, объектом исследования стала аудиометрия как область измерений для диагностических целей. Ретроспектива поиска составила 15 лет. Классификационный индекс МПК A61B5/12. Согласно патентному поиску было найдено 72 патента. Аналогичных патентов предлагаемой разработки не было найдено [3].

За эти 15 лет наблюдается стабильный рост интереса к объекту исследования, появляются новые виды аудиометров, в разработку вкладываются финансовые средства, что говорит о том, что выбранная область весьма перспективна.

Результаты

На данном этапе разработки аудиометра составлены функциональная и электрическая схемы [4].

Функциональная схема предназначена для разъяснения процессов, происходящих в отдельных функциональных цепях изделия или изделии в целом. На схеме изображают функциональные части изделия (элементы, устройства, функциональные группы) и связи межу ними. Функциональная схема представлена на рисунке 2.

П — преобразователь напряжения питания; ИМС — интегральная микросхема ISD1416; У — усилительный каскад; И — излучатель вибрации; DMX — демультиплексор; ША — шина адреса.

Рисунок 2 — Функциональная схема аудиометра

Данная схема соответствует ГОСТ 27 072–86 «Генераторы сигналов диагностические звуковые. Аудиометры. Общие технические требования и методы испытаний».

Алгоритм работы устройства будет заключаться в следующем:

• 1. Выбор вида проводимости с помощью переключателя — костной или воздушной;
• 2. Пользователь при помощи кнопок управления выбирает необходимую вид и интенсивность сигнала.
• 3. Выбор вида проводимости с помощью переключателя — костной или воздушной;
• 4. Микроконтроллер на встроенном ЦАП выдает сигнал с неоткалиброванным размахом напряжения.
• 5. На демультиплексоре сигнал направляется на калибровочные усилители (в зависимости от частоты). Демультиплексором управляет контроллер, задавая необходимый адрес.
• 6. На калибровочных усилителях реализуется необходимый размах напряжения.
• 7. Частота и уровень выбранного сигнала отображаются на индикационной панели, состоящей из 12-ти светодиодов.

Ядром проектируемого аудиометра будет являться микроконтроллер. Предполагается, что микроконтроллер будет отвечать за генерацию необходимых сигналов для костного и воздушного вибраторов: шести синусоид разной частоты, шума и голоса. Вид сигнала и частота выбирается с помощью переключателей. Светодиоды сигнализируют, какой именно сигнал мы выбрали. Использование светодиодов позволит нам сэкономить как на себестоимости прибора, так и на энергии [4].

Сигнал будет подаваться в ухо пациента либо через наушник (исследование воздушной проводимости), либо через костный вибратор (исследование костной проводимости). Пациенту будут предъявлены звуки различных частот с разной интенсивностью. Когда пациент услышит звук, он сообщит об этом, нажимая сигнальную кнопку. По результатам измерений будет построена аудиограмма, которая необходима для правильного выбора и настройки слуховых аппаратов.

Так же на данном этапе проектирования был исследован воздушный излучатель (наушник) для проведения исследования воздушной проводимости. В качестве воздушного излучателя был выбран излучатель типа ТДС-6. Характеристики наушника приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Характеристики воздушного излучателя.

Амплитудно-частотная характеристика звукового давления воздушного излучателя ТДС-6 представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 — Типовая ЧХЗД воздушного излучателя ТДС-6.

электроакустический аудиометр воздушный слух На данном этапе проектирования устройства планируется определиться с элементами сборки, провести компоновку и трассировку элементов на плате.

Следующим этапом разработки предполагается сборка прибора и проведение испытаний. Также по возможности планируется уменьшить размеры прибора по сравнению с аналогами. Себестоимость продукта также обещает быть несколько ниже, чем у существующих приборов.

• 1 Альтман Я. А., Таварткиладзе Г. А. Руководство по аудиологии. — М.: ДМК Пресс, 2003. — 360 с.
• 2 Королева И. В. Основы аудиологии и слухопротезирования — СПб.: ЛЕМА, 2010. — 153 с.
• 3 Дипломный проект «Аудиометр портативный, основанный на костной проводимости» / Томский университет систем управления и радиоэлектроники; Разработчики: Нигматуллин Р. Ф. — ФВС. — Томск, 2010. — 94 с.
• 4 Доклад на осеннюю интернет-конференцию ГПО «Инновации: разработки и технологии — ТУСУР 2013» / Томский университет систем управления и радиоэлектроники; Разработчики: Горбунов М. В., Михеев М. А. — ФВС. — Томск, 2013. — 4 с.