Kuuldeaparaadist

Kuuldeaparaat on elektrooniline seade, mis koosneb heli vastuvõtvast mikrofonist, võimendist ja telefonist.

Kuuldeaparaatide tööpõhimõte:
• mikrofoni muudab sisenevad helisignaalid elektrilisteks signaalideks, mis suunduvad võimendisse
• võimendi võimendab neid elektrisignaale ja suunab telefoni
• telefon muundab võimendatud elektrisignaalid taas helivõngeteks (nt sisenes heli tugevusega 40dB, võimendus on 25dB, seega telefonist väljub heli tugevusega 65dB). Telefoni abil juhitakse võimendatud heli kõrvaotsaku kaudu kõrva.

Vajadus kuuldeaparaadi järele tekib tavaliselt siis, kui inimene ei kuule helisid tugevusega alla 30 dB. Kuuldeaparaadid võivad olla kõrvasisesed, kõrvatagused või kehal kantavad. Kahepoolse (ehk siis mõlema kõrva) kuulmislanguse korral oleks mõistlik kasutada kahte kuuldeaparaati, kuid alati ei ole selleks võimalusi.Võib juhtuda, et ainult ühte kõrva paigaldatud kuuldeaparaat on inimese jaoks heli lokaliseerimisel ja kõne mõistmisel mürarikkas suhtlussituatsioonis häiriv, mistõttu ta väsib tavapärasest palju kiiremini.Miks kuuldeaparaadid peavad olema nii keerukad? Kuulmine ei halvene enamikel juhtudel mitte lineaarselt – kaduma hakkavad esmalt vaiksed helid, valjusid helisid kuulevad vaegkuuljad hästi ja paradoksaalselt muutuvad valjud helid vahel ebameeldivaks/liig valjuks isegi varem, kui normaalselt kuuljatel.Ehk lühidalt – valjuse tajumine muutub ehk komprimeerub: normaalne diapasoon on 0 dB kuni 110 dB, vaegkuuljal kuulmislävega nt 50 dB võib diapasoon olla 50 dB kuni 95dB (s.t, ebamugavuslävi saabub juba 95 dB juures).Kogu diapasoon väga vaiksest helist 50 dB kuni 95 dB = 45dB, seega palju kitsam kui normaalselt. Seda kutsutakse heli valjuse taju kiirenemise fenomeniks.Nii peab kuuldeaparaat n-ö taju uuesti laiali venitama – tooma tagasi vaiksed helid ja mitte võimendama valjusid helisid.Kuuldeaparaadi valik algab lihtsa testiga. Patsiendil on peas kõrvaklapid ning testija laseb neisse erineva tugevusega erinevaid helisid. Kui heli on kuuldav, palutakse vajutada nupule.Test selgitab välja patsiendi kuulmisgraafiku ehk n-ö kuulmiskünnise, mis baseerub kaheksal sagedusel vahemikus 125 kuni 8000 hertsi. Graafik kuvab vaikseima heli nivoo, mida patsient on võimeline vastavas sagedusribas kuulma.

Lineaarse võimendiga kuuldeaparaadid ehk siis analoogkuuldeaparaadid
Lihttüüpi (nn lineaarne) võimendi ei arvesta selle asjaoluga ja võimendab kõiki sisenevaid helisignaale võrdselt. Vaiksed helid muutuvad küll kuuldavaks, ent valjud helid väljakannatamatult valjuks. 1970–80ndatel võeti kasutusele tehnilised lahendused nagu automaatne võimenduse kompressioon ja väljundvõimsuse piiraja, mis oluliselt parandas patsientide rahulolu. Tõeline revolutsioon on toimunud aga viimase 10 aasta jooksul, kui kasutusele võeti mittelineaarset tüüpi võimendid ja digitaalne tehnoloogia.

Digitaalsed kuuldeaparaadid
Digitaalsed protsessorid suudavad teha sadu tuhandeid matemaatilise tehteid sekundis. Sisenevat signaali analüüsitakse ja erinevaid algoritme kasutades püütakse võimendada ainult kõnest arusaamiseks olulist informatsiooni, filtreerides välja segavad helid. Kuuldeaparaadid on muutunud mitmekanalilisteks (kuni 16–18), mis võimaldab erinevatel sagedustel kasutada erinevaid algoritme. Ka oskavad tänapäevased kuuldeaparaadid automaatselt otsustada, mis valjusega helisid kui palju võimendada – tasaseid rohkem, valjusid vähem. Mitme mikrofoniga kuuldeaparaadid on vastavalt akustilisele situatsioonile võimelised mikrofone automaatselt ümber lülitama. Täiesti innovaatiline on uus kontseptsioon binauraalse (kuuldeaparaadi kasutamine mõlemas kõrvas) kuuldeaparaatide sobituse osas. Teatud kuuldeaparaadid suhtlevad raadioside kaudu omavahel ja käituvad patsiendi kõrvades ühtse süsteemina. Patsientide rahulolu kuuldeaparaatidega on tänu sellele märgatavalt tõusnud.Esimesed täisdigitaalsed kuuldeaparaadid tulid müügile alles aastal 1998, täna aga saab analoogtehnoloogial baseeruva aparaadi vaid erandjuhul.Digitehnika on vähendanud ka tunduvalt seadmete mõõte ja kaalu. Kõige levinum tänapäevane mudel kinnitub kõrva taha ning heli suunatakse kuulmekäiku kas toru või juhtmega – viimasel juhul asub kuular kuulmekanalis.Helisignaalid püütakse kinni mikrofoniga ning muudetakse digitaalseteks. Järgnevalt heli kompresseeritakse ning kõnehelid eraldatakse taustamürast – nii hästi, kui võimalik. Võimendatud kõnesagedused muundatakse taas analoogkujule ning suunatakse kuulari vahendusel kuulmekäiku.Kompresseerimine (ehk tugevuste ühtlustamine) on vajalik selleks, et võimendatud helinivoo ei ületaks 100–110 dB piiri, millest tugevamad helid põhjustavad ebamugavust.Protsessor proovib leida parima kompromissi dünaamika ja kompressiooni vahel, et töödeldud heli kõlaks võimalikult autentsena.”Targemad” seadmed kasutavad nn mitmeribalist kompressiooni (multiband compression), mis eristab kõigepealt erinevad sagedusribad ning kokkuvõttes säilitab loomulikuma heli sagedusvahemikke eraldi kompresseerides.Kuuldeaparaadi südameks on võimekas heliprotsessor, mis suudab teha miljoneid arvutusi sekundis ning mis aastaid tagasi poleks kaugeltki kuulmekäiku mahtunud.Suuremad aparaatide tootjad valmistavad (või tellivad) protsessorid ise. Näiteks Taani päritolu Oticon kasutab arenduses olevas mudelis 32bitist kahetuumalist protsessorit, koostöös 1–3megabitise töömäluga.Algoritmide ning seadmete areng pole aga loomulikult peatunud – erinevaid tehnoloogiaid lisandub paralleelselt seadmete võimekuse kasvuga.kuuldeaparaatTipptehnoloogia võimaldab tänapäeval väikeste lisaseadmete abil ühendada kuuldeaparaadid otse mobiiltelefoni, FM-saatja ning audio/TV-seadmega.Androidi-nutitelefonide vastava äpi abil saab ka teatud kuuldeaparaate juhtida (valjust reguleerida, programme muuta jne).Protsessorite võimsusnäitajaid kuuldeaparaatide tootjad reeglina ei avalikusta, ent spetsialistide sõnul on need juba enam kui piisavad.Helsingis resideeriva audioloogi-inseneri Lars Kronlundi sõnul on praegu kitsaskohaks just kuulmisnüansside täpne diagnoosimine – see valdkond olevat arenenud aeglasemalt kui kuuldeaparaatide oma.

Fotol: kuuldeaparaat, mis suhtleb Bluetooth-side vahendusel telefonide ja muu tehnikaga.

Targad seadmed
Paremates seadmetes on enamasti kaks mikrofoni, mis püüavad eri suundadest saabuvaid helisid. Nii on võimalik palju efektiivsemalt taustamürast filtreerida välja just kõnet.Kui pead keeratakse või helipilt muutub, teeb protsessor kiirelt vastavad korrektsioonid.Seade jätab segavad tegurid võimendamata või summutab need hoopis, samuti oskab välkkiirelt reageerida ka kõvematele impulssidele (plaksud, kolksud, müra jm), jättes need võimendamata.Näiteks võib aparaat väga hästi tulla toime tänavavestlusega, kui kõrvalt põristab mööda üksik mopeed.Ent kui mopeede on juba rohkem eri suundades pinistamas, ei pruugi kõne eristamine enam nii hästi õnnestuda. Kui aga müra ja kõne sagedused ning dünaamika kattuvad, võib kõne eristamine osutuda peaaegu võimatuks.Kuuldeaparaatide hinnad on enamasti vahemikus 200–2500 eurot, ning mida suutlikumad algoritmid ning võimekam protsessor (loe: kallim seade), seda parem on loomulikult lõpptulemus.Kuuldeaparaatide üks probleem on tagasisidena tekkiv n-ö vilistamine, mis juhtub siis, kui kuulariheli jõuab mikrofoni ning võimendub, jõudes uuesti mikrofoni.Mida suurem võimsus ning väiksem vahekaugus mikrofoni ja kõlari vahel, seda kergemini võib seade vilistama hakata.Kõrvatagustel mudelitel on seda probleemi vähem, kuna mikrofon ja kuular asuvad teineteisest suhteliselt kaugel.Nutikamad aparaadid aga kasutavad vile puhul kavalaid vastumeetmeid, muutes signaali faasi või võimendatud heli sagedust vähesel määral, näiteks 10 Hz võrra, et tagasisidet ei tekiks.Loomulikult on vastumeetmete efektiivsuse eelduseks, et sobiv kuular oleks õigesti kuulmekanalisse asetatud.Paljud moodsad kuuldeaparaadid sisaldavad saatjat-vastuvõtjat, mille eesmärk on siduda omavahel parema ja vasaku kõrva aparaat. Taolist võimekust tähistab lühend HiBAN – Hearing instrument Body Area Network.”Stereosüsteem” on veel intelligentsem, kuna oskab vastavalt helide suunale muuta korrektsioone ning samuti saada aru, kas vile spektriga sagedus pole hoopis väljastpoolt kostev sarnase sagedusega heli – nagu näiteks imeilus viiulisoolo.Osa kuuldeaparaate on ka n-ö õppimisvõimelised. Näiteks kui kasutaja pidevalt reguleerib autos seadet vaiksemaks, jätab aparaat meelde, et taolise helitausta puhul tuleb võimendust vähendada.Samuti saab mõnede mudelite puhul teha erinevaid seadistusi vastavalt ümbritsevale akustikale.Sellegipoolest on n-ö jäme ots automaatika käes – mis võib vabalt nii mõnegi äkilisema emotsioone tekitava linnuhuigatuse seda mitteoluliseks tõlgendades summutada.

Aparaat vajab harjumist
Seadistamiseks tuleb kuuldeaparaat ühendada arvutiga, milles olev rakendus muudab aparaadi korrektsioonide seadeid vastavalt diagnostika põhjal koostatud graafikule.Ideaalis peaks tulemus saama nii lähedale tegelikule helile, kui aparaat seda võimaldab, ent reaalselt ei pruugi kõik nii libedalt laabuda.Iga inimese kuulmissüsteem on siiski unikaalne ning seadeid saab reguleerida ka hiljem.Kui seni olematud helid äkki kuuldavaks muutuvad, võib kogemus olla päris ehmatav. “Uued” helid võivad mõjuda väsitavalt ning nende nivood ei saagi alguses päris “normilähedaseks” võimendada.Just taoliste olukordade jaoks on kuuldeaparaatidel funktsioon, mis võimaldab nivoosid näiteks kuu jooksul tõsta kuni jõutakse ideaalse seadistuseni.Ka ei pruugi graafiku alusel tehtud seadistus olla sobiv iga kõrvaga – kuna kuulmekäigud on erinevad ja tekitavad erinevaid resonantse, siis ei pruugi kuularist tulev heli jõuda trumminahani üldse nagu arvutimudel eeldab.Siis tuleb appi REM-mõõtmine – Real Ear Measurement. Kuulmekanalisse trummikile ette viiakse tilluke mikrofon ning mõõdetakse sinnani ulatuvaid helisid, mille põhjal omakorda muudetakse aparaadi korrektsiooniparameetreid.

Kõrvasisesed kuuldeaparaadid
Tehnoloogia võimaldab individuaalsete jäljendite järgi toota ka imeväikseid kosmeetiliselt nägusaid ja täielikult kuulmekäiku peituvaid kuuldeaparaate. Aparaadi välisvorm kujustatakse iga patsiendi kuulmekäigu jaoks sobivalt. Siin tuleb arvestada siiski asjaoluga, et telefoni suurusest tingituna on taolised mudelid sobivad vaid kerge-keskmise kuulmislanguse korral.

Miniatuursed vooluallikad
Nagu kõik elektroonilised seadmed, ei saa ka moodsad kuuldeaparaadid hakkama ilma elektrita. Järjest kahanevad mõõdud, ent suurenev arvutusvõimsus, nõuavad üha väiksemaid ja võimsamaid patareisid.”Olenevalt võimsusest ning režiimist võib kuuldeaparaat tarbida hetkeliselt küllalt palju võimsust, ja kui patarei seda ei võimalda, lülitub seade välja.Toiteallikaks on tänastel kuuldeaparaatidel nn tsink-õhk patareid, kunagiste elavhõbe-elementide asemel.Tsink-õhk patarei hakkab tööle, kui vastavate avade eest kile eemaldada ning hapniku toimel algab elektrit tootev keemiline reaktsioon.Patarei tühjeneb ka siis, kui koormust pole, ent samas peab vastu mitu kuud – olenevalt kuuldeaparaadist.

 

Allikad: