Gli apparecchi acustici.

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1 Gli apparecchi acustici. a cura del dott. P. Gentile Il problema della sordità è nato insieme a all uomo e, essendo un problema più sociale che corporeo, sin dai tempi più lontani si è cercato di porvi rimedio. L uomo, infatti, ha sempre cercato di sperimentare tutte le soluzioni possibili per far fronte al disagio di non poter relazionarsi con gli altri. Uno dei primi espedienti utilizzati dall uomo per risolvere tale problematica, fu quello di porre la mano a conchiglia dietro il padiglione auricolare aumentando così la superficie ricettiva dello stesso, in questo modo, con il fenomeno della risonanza della cavità del condotto uditivo, si viene a creare una specie di amplificazione naturale che conferisce all ipoacusico la possibilità di comunicare. Già nel II secolo d.c. Galeno scrive di sistemi per incrementare la capacità uditiva, riportando anche notizia dell'uso fin da tempi preistorici di corna animali svuotate, utilizzate per incrementare la capacità uditiva. Il tentativo di migliorare le possibilità di comunicazione ha quindi radici molto profonde nella storia dell'uomo. Con il passare degli anni l uomo, evolutosi, ha sperimentato nuove tecniche e nuovi dispositivi per dare a tutti l opportunità di sentire e di conseguenza non isolarsi dalle relazioni sociali. Primo fra tutti nel 1878 Bell realizzò per la propria madre un apparecchio consistente in un microfono a carbone, una batteria ed un ricevitore telefonico, mentre più avanti (1900) a Vienna il Dr. Alt fa altrettanto lasciandone però traccia scritta. Dal punto di vista costruttivo, la protesi a carbone era composta da: un sensibile microfono a carbone, un ricevitore magnetico ed una batteria, a cui si aggiungevano cavetti, fili, filamenti necessari al collegamento delle tre componenti. Successivamente, nel 1907 Lee DeForest inventò il tubo vuoto, triodo. Si trattava di un contenitore sigillato in vetro o in acciaio contenente due elettrodi (Anodo e Catodo), in mezzo ai quali trovava spazio un terzo elettrodo, detto griglia, costituito da un reticolo di sottili fili metallici, la cui funzione era quella di controllare l intensità di corrente che passa nel tubo. In funzione della differenza di potenziale tra i due elettrodi, si produceva un flusso elettronico lungo la griglia, la cui variazione determinava una variazione di tensione della griglia e di conseguenza un amplificazione del segnale iniziale. Tale invenzione portò alla realizzazione del primo apparecchio acustico che

2 sfruttasse una valvola termoionica. L apparecchio, che aveva le dimensioni di una macchina fotografica, possedeva caratteristiche di scarsa stabilità di amplificazione ed un elevato costo di realizzazione rispetto alle protesi a carbone allora disponibili. Nel 1924 E.A. Myers sviluppò un grande apparecchio acustico multi-tubo, che già dall anno successivo divenne disponibile con il nome di Radioear. Esso utilizzava un microfono, costituito da una membrana vibrante in gomma a cui era collegata una bobina in movimento; bobina costituita da un microscopico solenoide, attraversato da corrente, e da un microscopico magnete al suo interno. Dal suo movimento solidale con la membrana del microfono, si variava l intensità di corrente che attraversava il piccolo solenoide e di conseguenza determinava una variazione della differenza di potenziale ai capi del microfono stesso e quindi il segnale da amplificare e convogliare, attraverso il ricevitore, al condotto uditivo esterno dell utilizzatore. E il primo microfono magnetico utilizzato in un apparecchio acustico dalle prestazioni decisamente superiori al microfono a carbone, grazie alla sua ampia linearità e senza alcun rumore interno fornendo una voce molto più chiara e comprensibile. Nella seconda metà degli anni '40 grazie alla miniaturizzazione delle valvole gli apparecchi acustici, pur rimanendo a valvole, diventano "tascabili". Il 1952 segna l inizio dell era del transistor, che determinò notevoli progressi nella tecnologia degli apparecchi acustici. Il passaggio dai tubi vuoti ai transistor non ha determinato significanti cambiamenti nella prestazione dell apparecchio acustico, ma ha ridotto di molto il costo dell operazione e dimensione dell alimentazione della batteria: era necessario solo un singolo voltaggio. Si svilupparono soluzioni: un amplificatore con ibrido con due stadi di tubo vuoto che precedono uno stadio attuale di uscita, un trasformatore a passo giù accoppiando/associando il microfono a cristalli al primo stadio del transistor, o un microfono magnetico con impedenza che incontrava quella dello stadio di entrata del transistor. Il secondo approccio è diventato il metodo standard per molti anni. Nei primi anni '60 vengono realizzati i primi circuiti automatici di controllo del volume. Nel 1961/62 a Torino viene realizzato il primo apparecchio "tutto nell'orecchio", seguito a pochi mesi di distanza da analoghe realizzazioni fatte a Padova. Nel 1966 vede la luce il primo circuito integrato (Philips OM200) utilizzato sugli apparecchi acustici. Nella seconda metà degli anni '60 compaiono i microfoni direzionali.

3 Nella prima metà degli anni '70 vengono presentati i primi apparecchi con circuito a film spesso e sottile realizzati con tecnologie al laser, e i CAV (Controllo Automatico di Volume) si trasformano nei più aggiornati e sofisticati AGC (Automatic Gain Control = Controllo Automatico di Guadagno). Negli anni Novanta la tecnologia sforna, a ritmi via via più accelerati, apparecchi acustici con contenuti innovativi di interesse sempre maggiore: compaiono i primi apparecchi programmabili a due/tre canali di amplificazione ed un programma di funzionamento, seguiti a breve distanza da apparecchi analoghi ma con più programmi. Dal 1995 la tecnologia non fa che offrire miglioramenti sempre più accentuati: dal primo prodotto digitale a tre canali di amplificazione si passa ad apparecchi progressivamente più complessi, e si aggiunge la possibilità di gestire uno o due microfoni in maniera manuale, semi automatica o totalmente automatica. Questa era tecnologica è caratterizzata dal fatto che il guadagno, l uscita massima e la risposta in frequenza dell apparecchio acustico sono gestiti da microprocessori, col fine di elaborare il segnale sonoro il più vicino possibile a quelli che sono i requisiti indicati dall audiogramma del paziente. Le impostazioni volute delle caratteristiche elettroacustiche dell apparecchio acustico si ottengono collegando, attraverso un cavetto di comunicazione, il computer all apparecchio stesso sfruttando dei programmi specifici che utilizzano vari sistemi di adattamento. Con il sistema digitale, il segnale sonoro, viene trasformato in una sequenza di numeri ed e in questa maniera che viene trattato ed elaborato da vari DSP (Digital Signal Processor), attraverso algoritmi ad hoc. All uscita del complesso di elaborazione, il segnale e ancora una sequenza di numeri, diversa da quella originaria, che successivamente dovrà essere riconvertita in segnale analogico e quindi in onda pressoria dal ricevitore. Così facendo si e reso più semplice analizzare i vari tipi di suono entranti dal microfono dell apparecchio, separando in maniera specifica le componenti del rumore da quelle del parlato, riuscendo di conseguenza a dare un comfort superiore all ipoacusico utilizzatore. Il processo digitale del suono utilizzato in un apparecchio acustico digitale è descritto secondo questo schema semplificato: Il microfono dell apparecchio acustico capta i segnali del parlato. Questi segnali analogici del parlato vengono resi digitali in tempo reale tramite il convertitore Analogico/Digitale.

4 L unità centrale del processo (che è un computer molto piccolo o un microprocessore) manipola matematicamente questi dati resi digitali in accordo con le istruzioni programmate. Per esempio, l unità centrale del processo può essere programmata per cambiare il percorso della frequenza, aumentare le alte frequenze e ridurre le basse frequenze all entrata del segnale. Questa sarebbe un operazione abbastanza semplice. D altra parte però è molto più difficile la capacità di adattare i cambiamenti ambientali e sopprimere il rumore. La sequenza risultante in uscita è cambiata ad una forma analogica attraverso il convertitore Digitale/Analogico Il segnale analogico in uscita è usato per guidare il ricevitore dell apparecchio acustico. Oggi, l evoluzione tecnologica ci ha permesso di arrivare a quella che si chiama elaborazione integrata del segnale, grazie alla quale gli apparecchi acustici di ultima generazione riescono ad analizzare non soltanto i segnali in ingresso ma anche le risposte simultanee di ogni singolo algoritmo di elaborazione, così da poter ottenere un aggiornamento istantaneo. In questo modo, l elaborazione sonora e influenzata sia dalle condizioni acustiche ambientali che dalle caratteristiche individuali dell ipoacusia del paziente, dalle sue necessità ed aspettative specifiche, ottimizzando in questo modo le prestazioni dell apparecchio acustico e il grado di soddisfazione del paziente. In definitiva, l era del digitale offre all ipoacusico: una maggiore flessibilità di funzionamento dell apparecchio acustico una gestione decisamente migliore del guadagno e della compressione dei segnali sonori d ingresso su un numero maggiori di bande e canali per una migliore definizione della curva di risposta la cancellazione automatica e\o adattiva del feedback la riduzione del rumore ed intensificazione del parlato con notevoli incrementi del rapporto segnale\rumore riduzione del rumore interno generato dal microfono per mezzo dell espansione del segnale d ingresso la possibilità di gestire vari tipi di direzionalità con differenti configurazioni di funzionamento del microfono (o piu microfoni) la possibilità di gestire differenti programmi indipendenti tra loro la possibilità di eseguire prove in-situ per un più preciso adattamento alle reali necessità dell utente.

5 Tutto questo per garantire alte prestazioni ed un ascolto estremamente confortevole, andando incontro in maniera quasi ottimale alle diverse esigenze dell ipoacusico. I progressi della tecnologia, gli stessi che stanno trasformando ogni ambito della nostra vita, conducono alla creazione di circuiti elettronici miniaturizzati all'estremo, capaci di svolgere ormai le milioni di funzioni di un computer.