ЦИФРОВОЙ СЛУХОВОЙ АППАРАТ СО ВСТРОЕННЫМ АККУМУЛЯТОРОМ
DIGITAL HEARING AID WITH BUILT-IN ACCUMULATOR

Изобретение относится к средствам, удовлетворяющим жизненные потребности человека, в частности к способам и устройствам, обеспечивающих людей с дефектами слуха возможность замены прямого звукового речевого сигнала, сигналом обработанным таким образом, что обеспечивает восприятие всей речевой информацией остаточным слухом обладателя слухового аппарата.
Известен слуховой аппарат с соединительным элементом, прикрепленным к раме корпуса, содержащий ресивер, который имеет звуковую розетку, крюк, который имеет звуковой канал, соединительный элемент для подключения звуковой розетки ресивера к звуковому каналу крюка и включает в себя раму корпуса, в которой закреплены приемник и крюк соответственно.  Соединительная деталь может быть выполнена из металла или керамики (Патент № US 8121328. Опубл.21.02.2012г.).
Известен слуховой аппарат, содержащий корпус для ношения за ухом, крышку микрофона для защиты микрофона,  при этом крышка микрофона имеет, по крайней мере, одно отверстие, уровень, определенный микрофонным отверстием, определяет две половины пространства  (DE102007034230 (A1). Опубл. 29.01.2009г.).
Известен слуховой аппарат, содержащий корпус, преобразователь акустических колебаний в электрические, электрически соединенный с преобразователем электрических колебаний в акустические через усилитель электрических колебаний, к которому подключен источник питания, при этом корпус имеет форму стакана, поперечный размер которого не больше костного отдела наружного слухового прохода, на дне которого расположен преобразователь акустических колебаний в электрические, причем внутри корпуса расположена с возможностью перемещения вдоль него и связанная с ним через упругий элемент капсула, в которой размещены источник питания, усилитель электрических колебаний и преобразователь электрических колебаний в акустические, жестко связанный с контактирующим элементом, имеющим форму поверхности, согласующейся с барабанной перепонкой, а в случае ее отсутствия с сохранившимися элементами звукопроводящей цепи среднего уха (Патент № 2098063RU. Опубл. 10.12.1997 г.).
Известен слуховой аппарат для тугоухих и глухих с остатками нейросенсорной чувствительности, состоящий из микрофона, предварительного усилителя, аналого-цифрового преобразователя, спецпроцессора, цифроаналогового преобразователя, выходного усилителя и микротелефона, соединенных последовательно, в котором в предварительном усилителе введены цепи отрицательной обратной связи, выполненные с возможностью приведения характеристики усилителя к виду, характерному для биологической характеристики слухового анализатора здорового человека по передаточной функции, времени реакции и времени восстановления, спецпроцессор выполнен с возможностью трансформации сигнала по диапазону воспринимаемых частот, порогам слышимости и дискомфорта на всех частотах звукового диапазона по остаточным возможностям слухового анализатора (Патент № 2159099RU. Опубл. 20.11.2000г.).
Известен слуховой аппарат, содержащий помещаемый за ухо корпус, установленные внутри корпуса перегородку, усилитель с регулятором громкости и элементы питания, связанные с усилителем, помещаемую в слуховой канал капсулу, электроакустический преобразователь, размещенный в капсуле, микрофон, соединенный с входом усилителя, элемент связи корпуса с капсулой, выполненный в виде резиновой трубки с размещенными внутри нее электрическими проводниками, соединяющими выход усилителя с электроакустическим преобразователем, в котором капсула имеет две камеры, разделенные звукопроницаемой перегородкой, микрофон и электроакустический преобразователь выполнены электродинамическими и размещены в соответствующих камерах капсулы, элемент связи корпуса с капсулой выполнен в виде двух каналов, соединяющих камеры капсулы с соответствующими акустически изолированными друг от друга внутренними объемами корпуса, образованными его перегородкой, элемент питания выполнен в виде аккумуляторов, на поверхности корпуса расположены контакты, связанные с аккумуляторами, а в стенках каждого из объемов корпуса выполнены рассеивающие акустическую энергию отверстия (Патент № 2047945RU. Опубл. 10.11.1995).
Однако в известном слуховом аппарате   отсутствует цифровой сигнальный компрессор, миниатюрный встроенный аккумулятор, кроме того он не имеет возможности стабильности обработки цифрового сигнала в соответствие с алгоритмами обработки звука, под аудиограмму обладателя слухового аппарата, и наличие  дополнительной постоянной перезаписываемой памяти.
Известен заушный слуховой аппарат, содержащий электромеханические и / или электронные компоненты, которые размещены в разделенном корпусе, выполненном из верхней крышки, первой нижней крышки и второй нижней крышки, прикрепленной к первой. При этом формы крышек соответствуют друг другу и крепятся посредством фрикционного соединения (EP2003929 (A2) - 2008-12-17).
Однако в известном слуховом аппарате отсутствует цифровой сигнальный компрессор, миниатюрный встроенный аккумулятор, кроме того он не имеет возможности стабильности обработки цифрового сигнала в соответствие с алгоритмами обработки звука, под аудиограмму обладателя слухового аппарата, и наличие  дополнительной постоянной перезаписываемой памяти.
Известно устройство для выбора программы слухового аппарата, содержащего ушную часть слухового аппарата с кнопочным переключателем, выполненную в виде корпуса, оснащенного соединенным с ним ушным элементом и пластиковыми крышками, расположенными с обеих сторон корпуса. При этом  устройство оснащено блоком переключения, содержащем переключатель, коммуникационный блок с  мембранным выключателем (Заявка № US2009/0003636. Опубл. 01.01.2009 г.).
Однако известное устройство не имеет возможности обработки цифрового сигнала в соответствие с алгоритмами обработки звука, под аудиограмму обладателя слухового аппарата, за счёт малого объёма, встроенного звукового сигнального процессора.
Задачей настоящего изобретения является разработка технологичной конструкции мощного, на основе цифрового сигнального процессора слухового аппарата заушного типа.
Результат проявляется в повышении эффективности обработки цифрового сигнала в соответствие с алгоритмами обработки звука, под аудиограмму обладателя слухового аппарата, наличии  дополнительной постоянной перезаписываемой памяти, обеспечении большого выходного звукового давления и большого акустического коэффициента усиления, в  высоком уровне  алгоритмов обработки акустических сигналов и управления режимами работы.
Поставленная задача решается тем, что в цифровом слуховом аппарате со встроенным аккумулятором, содержащем корпус, оснащенный с двух сторон от него крышками, ушной элемент, средство переключения, регулятор усиления, расположенную в корпусе блок схему, содержащую микрофон, усилитель, аккумулятор взаимосвязанные между собой, корпус выполнен за одно целое с ушным элементом, в котором размещён акустический выход, каждая из крышек закреплена с помощью не менее четырех винтов, корпус оснащен регулятором усиления, кнопкой переключения программ, разъёмом программирования, входом фронтального микрофона, входом тылового микрофона, блок схема содержит модуль MBS_300, в котором расположена микросхема дополнительной памяти, взаимосвязанная с аудио DSP прямой и обратной связями, при этом  с  модулем MBS_300 соединены фронтальный микрофон, тыловой микрофон, индукционная катушка, аудиовход, средство переключения программ прослушивания, микросхема осциллятора, переключатель Геркон, разъём программирования по шине 12С прямой и обратной связями взаимосвязан с  модулем MBS_300, последний соединен с телефоном, кроме того разъем зарядки аккумулятора  связан с литий - полимерным аккумулятором преобразователем напряжения, который обеспечивает питанием фронтальный и тыловой микрофоны, модуль MBS_300 и микросхему осциллятора.
Настоящее изобретение поясняют подробным описанием и схемами, на которых:
Фиг.1 – характеризует общий вид цифрового слухового аппарата со встроенным аккумулятором, согласно изобретению:
Фиг. 2 – вид сверху слухового аппарата;
Фиг. 3 – вид снизу слухового аппарата;
Фиг. 4 – вид справа слухового аппарата;
Фиг. 5 – вид слева слухового аппарата;
Фиг. 6 – блок схема взаимосвязанных элементов слухового аппарата.
Термины, сокращения, используемые в описании.
СА- слуховой аппарат
Геркон - акроним от «герметизированный контакт».
DSP- цифровой сигнальный процессор.
audioDSP BelaSigna – цифровой звуковой сигнальный процессор.
SPI bus EEROM   –постоянная перезаписываемая память.
кb – килобайты.
В – вольты.
мГц – мегагерц.
Цифровой слуховой аппарат со встроенным аккумулятором (далее слуховой аппарат) содержит корпус 1 (Фиг. 1-5). Корпус 1 выполнен за одно целое с ушным элементом, выполненным в виде рожка, в котором размещён акустический выход 2 слухового аппарата, изготовленный из медицинского материала, в ушном элементе корпуса 1, выполненном в виде рожка. С обеих сторон корпуса 1 закреплены, соответственно, крышки 3 и 4 посредством не менее четырех винтов 5. Корпус 1 оснащен регулятором усиления 6, кнопкой переключения программ 7, накладкой 8, разьемом программирования 9. Кроме того   слуховой аппарат снабжен входом фронтального микрофона 10, имеет контакт 1 разъема 11 зарядки, контакт 2 разъема 12 зарядки и вход тылового микрофона 13.
Внутри  корпуса 1 СА расположены модули микросхем (Фиг.6).
Главным элементом СА является блок схема модуля MBS_300 (далее модуль) 14. Упомянутая блок схема модуля 14 содержит микросхему 15 дополнительной постоянной перезаписываемой памяти SPI bus EEROM  512 kb, которая взаимосвязана с модулем 16 микросхемы аудио DSP BelaSigna 300 прямой и обратной связями. При этом  с  модулем  14 связаны контакты: 17 фронтального микрофона,  18 тылового микрофона,  19 индукционной катушки, 20 аудиовхода, 21 средства переключения программ прослушивания, выполненного в виде кнопки 7, 22 микросхема осциллятора, 23 цифрового регулятора усиления.  Кроме того разъем 24 зарядки аккумулятора  связан с литий - полимерным аккумулятором 25, преобразователем 26 напряжения, который обеспечивает питанием 17 фронтального микрофона 10 и параллельно с контактом 18 тылового микрофона 13, микросхему осциллятора 22 и модуль 14 MBS_300. При этом  с последним  связан переключатель 27 Геркон. Разъём  28 программирования по шине 12С прямой и обратной связями взаимосвязан с  модулем 14. Упомянутый модуль 14 соединен с телефоном 29.
Цифровой слуховой аппарат со встроенным аккумулятором  работает следующим образом.
Изготавливают методом литья из пластмассы корпус 1, крышки 2, 3 и накладку 8.
Компонуют  модуль 14 MBS_300, который является главным элементом  СА. Для этого создают модуль 16, объединяя микросхемы аудио DSP BelaSigna 300 и микросхему 15 дополнительной постоянной перезаписываемой памяти SPI bus EEROM  512 kb. Затем соединяют с модулем 14 такие элементы структурной схемы как: цифровой регулятор усиления  23, микросхему осциллятора 22  с частотой 19.200000 мГц, контакт 21 кнопки переключения программ прослушивания  СА, иными словами режимов  работы, а так же  контакты: 17 фронтального микрофона 10, 18 тылового микрофона 13, 19 индукционной катушки, 20 аудиовхода.
Кроме того соединяют с модулем 14 переключатель Геркон 27, разъем 28 программирования по шине I2С, телефон 29. Разъем 24 зарядки аккумулятора соединяют с литий – полимерным аккумулятором 25 напряжением 3,7 В, который соединяют с преобразователем 26 напряжений  от 4.2 до 1,6 вольт. Последний соединяют с контактами 17, 18 соответственно фронтального  и тылового микрофонов. Кроме того  преобразователь  напряжений 26 соединяют с модулем 14 MBS_300 и параллельно с микросхемой 22 осциллятора.
Модуль 14, являясь ядром СА, преобразует электрические сигналы звуковой частоты, поступающие с выходов: 17 и 18, соответственно, фронтального и тылового микрофонов, 19 индукционной катушки и 20 внешнего электронного устройства (телевизор, плеер и т.п.)  в цифровой сигнал. Затем производит обработку цифрового сигнала в соответствие с алгоритмами обработки звука, разработанные для этого СА, под аудиограмму его пользователя. Алгоритмы обработки звуковых сигналов, режимы работы компонентов схемы, взаимосвязь фронтального и тылового микрофонов, соответственно  17, 18, индукционной катушки 19, внешнего устройства 20, операционной системы 16 аудио DSP BelaSigna 300 (далее аудио DSP) размещаются в микросхеме 15 дополнительной постоянной перезаписываемой памяти SPI bus EEROM  512 kb. После цифровой обработки модуль 14 производит обратное  преобразование обработанного цифрового сигнала в аналоговый электрический сигнал звуковой частоты. Обеспечивает подачу электрического сигнала на ход телефона 29, который преобразует электрический сигнал в акустический.
После подготовки СА пользователь размещает его посредством  акустического выхода 2  ушного элемента (рожка) корпуса 1 за ухом и использует для прослушивания.
При осуществлении вращения регулятора усиления 6, операционная система 16 в аудио DSP изменяет коэффициент усиления СА. Изменение усиления обеспечивается в соответствии направления вращения и углом поворота регулятора 6. При замыкании кнопки 7, переключения программ, в зависимости от времени нажатия, происходит  переход в одну из восьми (8) программ обработки звука под конкретные аудиологические потери слуха обладателя СА, или  перевод СА в режим минимального потребления энергии, или перевод СА в нормальный режим обработки звука в программу,  в которой он находился до перевода.  При внесении СА в постоянное магнитное поле, при замыкании контактов переключателя «Геркон» 27 система 16 аудио DSP автоматически устанавливает  программу прослушивания посредством  индукционной катушки 19. При выносе СА из постоянного магнитного поля он автоматически переводится в исходную программу.
Загрузка программного обеспечения в дополнительную память 16  audio DSP,  изменение и формирование пользовательских программ обладателя СА, в зависимости от его аудиограммы и предпочтений, осуществляется по разъему программирования 28 по шине I2С.
Связь СА с аудиологической или  инженерной программами, предназначенных для его настройки, установленных на персональном компьютере, осуществляется посредством программатора (Hi Pro  и др.)  через  разъём  28 под кабель программирования.
Для обеспечения начальной  загрузки алгоритмов обработки звуковых сигналов, режимов взаимодействия компонентов СА, режимов СА в 8 пользовательских программах при включении питания, запуск модуля 16 аudio DSP  осуществляется с помощью осциллятора (внешнего генератора) 22. После полной загрузки управляющей программы, этот генератор 22 автоматически отключается (переходит в режим сна).
Питание СА осуществляется от встроенного миниатюрного литий - полимерного аккумулятора 25. Массово выпускаемый литий - полимерного аккумулятор LIR1050: имеет диаметр литий-полимерного аккумулятора 10 мм, емкость 25 мАчас. В схеме СА предусмотрен преобразователь напряжения 26, обеспечивающий экономичные режимы работы модуля 16 audio DSP, микросхемы памяти SPI bus EEROM, микросхемы осциллятораи электретных микрофонов 17 и 18.  Зарядка литий-полимерного аккумулятора 25 осуществляется посредством специально разработанных разъёмов 11 и 12, на основе контактов Pogo Pin, обеспечивающих связь с внешним зарядным устройством (не показано).
Слуховой аппарат имеет большое выходное звуковое давление – 135±4 dBSPL, большой акустический коэффициент усиления -  до 75 dB. Непрерывное время его работы составляет не менее 22 часов.
Предлагаемый слуховой аппарат имеет технологичную конструкцию, на основе цифрового сигнального процессора, обеспечивающего повышенную эффективность обработки цифрового сигнала в соответствие с алгоритмами обработки звука, под аудиограмму обладателя слухового аппарата и высокий уровень сервисных режимов работы.
Кроме того, СА обеспечивает большое выходное звуковое давление, большой акустический коэффициент усиления.
Предлагаемый СА имеет бюджетную стоимостную характеристику, за счет использования массово производимых микросхем и литий-полимерного аккумулятора.