История имплантируемой техники. Слуховые аппараты


image

Первое официальное упоминание о слуховых аппаратах появилось в книге, изданной в 1588 году под названием Magia Naturalis. В ней итальянский врач, ученый и криптограф Джованни Баттиста Порта описывает устройства, сделанные из дерева и повторяющие форму ушей животных, от природы наделенных острым слухом.

За несколько столетий устройство эволюционировало в крошечный прибор, который практически незаметен вооруженным глазом и даже отдаленно не напоминает органы слуха представителей животного царства. Скорость развития технологии сложно назвать стремительной — вплоть до открытия электричества людям с ограниченными слуховыми возможностями приходилось пользоваться всевозможными трубками, размер которых зачастую достигал полуметра.

XIII-XVIII век

Уже в XIII веке люди с потерей слуха использовали выдолбленные рога коров и баранов в качестве примитивных слуховых аппаратов. Их конструкция не изменялась вплоть до XVIII века, когда были изобретены более современные трубы. Воронкообразные по своему строению ушные трубы были первой попыткой человека изобрести устройство для лечения потери слуха. Большинство из этих ранних приспособлений были сделаны из рогов животных или ракушек и были довольно большими — 40–60 см в длину и примерно 15 см в самой широкой части. Они не усиливали звук, но «собирали» его и направляли через узкую трубку в ухо.

В XVIII веке также был обнаружен эффект костной проводимости. Во время этого процесса звуковые колебания передаются через череп в мозг. Маленькие веерные устройства размещались за ушами, собирали звуковые волны и направляли их через кость позади уха.

До тех пор, пока человечество не открыло для себя возможности электричества и телефона в XIX веке, слуховые трубки оставались единственной возможностью помочь людям с потерей слуха жить полноценной жизнью.

XIX век

Позже для изготовления труб начали использовать металлы — медь и латунь. Мастера научились оформлять слуховые трубы в различных стилях, в зависимости от предпочтений клиента и степени потери слуха. Самым знаменитым поклонником слуховых труб считается Людвиг ван Бетховен. Композитор страдал тяжелой формой тиннитуса — звон в ушах мешал ему воспринимать и оценивать музыку, и приблизительно в 1796 году он начал терять слух. В доме-музее Бетховена в Бонне хранится большая коллекция слуховых трубок, которые помогали ему слышать музыку и речь.

image
Коллекция слуховых трубок Людвига ван Бетховена

В XIX веке маскировке слуховых аппаратов придавали большое значение. Хотя устройства все еще оставались довольно большими, мастера умудрялись превращать их в привлекательные декоративные аксессуары и встраивали их в воротники, головные уборы и прически. Иногда их покрывали эмалью телесного цвета или цвета волос клиента. Некоторые мужчины пытались полностью скрывать устройства в бороде.

Членам некоторых королевских семей принадлежали аппараты, встроенные прямо в троны. Специальные трубки, собирающие голоса и звуки, пропускались через подлокотники. Звук направлялся в эхо-камеры и усиливался, а затем выходил из отверстия возле головы монарха.

Один из таких искусно замаскированных слуховых аппаратов был изготовлен для короля Португалии Жуана VI: подлокотники трона были выполнены в форме львов с открытыми пастями. В каждой из них размещался резонатор, который улавливал звук и отправлял его в наушник.

image
Трон Жуана VI

Примерно в этот же период был придуман другой тип слухового аппарата: разговорная трубка. Более широкий ее конец был проведен ко рту говорящего, а другой помещался непосредственно к уху слушателя. Не очень удобно, но более эффективно.

image

XX век

В начале 1900-х годов с появлением электричества и телефона стали развиваться слуховые аппараты нового поколения с электронным усилителем звука, угольным микрофоном и батареей. Такие аппараты представляли собой громоздкие коробки, которые приходилось носить на шее. Из коробки наружу выходили длинные провода, которые присоединялись к тяжелой батарее, работавшей всего несколько часов. Чтобы продлить срок работы таких устройств, некоторые люди носили еще более тяжелые и большие аккумуляторы. Кроме того, чем серьезнее были проблемы со слухом, тем более крупный микрофон приходилось использовать.

image
Один из первых электрических угольных слуховых аппаратов

Такие аппараты, несмотря на все технологические усовершенствования, не демонстрировали больших улучшений. Большинство из них усиливали речь только до 15 дБ, что не очень много, когда обычно громкость речи составляет в среднем 60 дБ. И даже усиленная речь звучала не очень хорошо: звук был шумный, скрипучий, и человек мог различать только очень узкий диапазон акустических сигналов.

Появление вакуумной трубки значительно ускорило прогресс слуховых аппаратов. Они смогли передавать звуки, которые были гораздо громче и чище, чем угольные электрические слуховые аппараты. Некоторые могли усилить звук до 70 дБ и выше. Однако такое улучшение повлияло на размер устройства. Ранние ламповые аппараты были примерно такого же размера, как и ранние угольные. Первый ламповый слуховой аппарат был изобретен в 1920 году и по размеру напоминал кирпич.

image
Ламповый аппарат

Как и угольные электрические слуховые аппараты, ламповые со временем становились все меньше. Более поздние проекты можно было обвязывать вокруг груди или руки. Дальнейшему уменьшению аппаратов мешали вакуумные трубки и батареи.

Изобретение транзистора в 50-х годах полностью изменило все виды техники, и особенно повлияло на технологию слуховых аппаратов. Они работали примерно так же, как и вакуумные трубки, но при этом были гораздо меньше. Транзисторы начали использоваться в слуховых аппаратах за два года до того, как они впервые появились в транзисторных радиоприемниках.

image
Транзисторный слуховой аппарат

Первые поставки транзисторных слуховых аппаратов пришлись на 1953 год. Устройства быстро завоевали популярность: в год выпуска около 50% продаж приходилось именно на транзисторные, а в 1954 — 97%.

Самые ранние транзисторные устройства были примерно такого же размера, как поздние ламповые. К 1956 году они были уже достаточно малы, чтобы их можно было встраивать позади уха. Такое дизайнерское решение встречается до сих пор.

Еще одним популярным аппаратом в то время стали слуховые очки, разработанные компанией Otarion Electronics. К 1959 году половина всех транзисторных аппаратов была выполнена в форме очков, и даже люди с отличным зрением предпочитали носить их.

image
Слуховые очки

В 1960-х годах были разработаны первые устройства, которые размещались непосредственно в ушной раковине. Тогда они не были столь надежны, как их более крупные современники, однако со временем технология была доработана.

Появление кремниевых транзисторов позволило создать слуховые аппараты, близкие к тем, что мы знаем сегодня. Первое такое устройство разработала компания Zenith Radio в 60-е. В этих версиях микрофон выходил из уха и небольшим проводом присоединялся к усилителю, который был прикреплен к уху. Эта технология оставалась практически неизменной до 80-х годов, когда стали использоваться микросхемы цифровой обработки сигналов для слуховых аппаратов.

Все устройства того времени, транзисторные или ламповые, работали по одному и тому же принципу: ловили звуковые волны, усиливали их и отправляли к уху. Другими словами, они просто обеспечивают ухо громким звуком. Вся их работа опирается на правильно функционирующее внутреннее ухо, которое преобразовывает звуковые волны в нервные сигналы. Аппараты не могли помочь тем, чье ухо не функционирует должным образом.

На помощь этим людям пришла кохлеарная имплантация. Кохлеарные имплантаты отправляли электрические сигналы прямо к улитке — части уха, которая воспринимает и распознает звуки. Они были предназначены для пациентов, обладающих глубокой потерей слуха, которые не могут пользоваться обычными слуховыми аппаратами.


Первые эксперименты в электрической стимуляции ушной улитки относятся к 1957 году. Впервые медицинское устройство смогло заменить человеческое чувство — оно помогало людям слышать, даже если они родились глухими. В 1970-е годы началась массовая разработка имплантатов в лабораториях по всему миру. В 1973 году доктор Уильям Хаус представил один из первых широко применяемых клинически кохлеарных имплантатов.

Микропроцессор, изобретенный Эдвардом Хоффом, позволил миниатюризировать логические функций в электронном оборудовании. Слуховые аппараты, использующие микропроцессоры, начали появляться в конце 1980-х.Самый ранний носимый цифровой слуховой аппарат Audiotone появился в 1983 году. Он имел заушные части, в которые встраивались A/D, D/A и DSP-переключатели. Цифровые устройства, созданные в этот период, могли эффективно уменьшать шум окружающей среды при одновременном улучшении качества речи. Все слуховые технологии, представленные на современном рынке, в основном цифровые.

Настоящее время

К 2000 году слуховые аппараты можно было программировать, что позволило добавить ряд пользовательских настроек. К 2005 году цифровые устройства заняли примерно 80% рынка слуховых аппаратов. Цифровая технология использует ту же схему, что и в мобильных телефонах и компьютерах.

Современные слуховые аппараты могут настроить специалисты-сурдологи в зависимости от индивидуальных особенностей пациента. Они могут адаптировать их к различным слуховым средам и подключать дополнительные устройства — компьютеры, телевизоры и телефоны. Антенны, Bluetooth и FM-подключения обеспечивают совместимость с другими электронными устройствами и доступ к ним в общественных местах. В 2011 году известный производитель технологических устройств Siemens выпустил Aquaris — один из первых водо- и пыленепроницаемых, противоударных слуховых аппратов.

image

Сегодня слуховые аппараты продолжают развиваться вместе с миром высоких технологий. На рынке появляются умные устройства, которые подстраиваются под различные ситуации автоматически, без вмешательства пользователя. В 2015 компания ReSound разработала первый слуховой аппарат для смартфона, которому не нужны промежуточные датчики. Он разработан специально для iPhone помогает лучше слышать устройство.

© Geektimes