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Raffaella Bini
6 anni fa
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INTRODUZIONE Con l avvento dell elettronica digitale e la realizzazione di microprocessori è stato possibile realizzare nuovi algoritmi di processamento che hanno reso le protesi acustiche più

1 INTRODUZIONE Con l avvento dell elettronica digitale e la realizzazione di microprocessori è stato possibile realizzare nuovi algoritmi di processamento che hanno reso le protesi acustiche più versatili. Nella protesi acustica, i segnali vengono tradotti in un codice binario. Ciò consente di manipolare il segnale in modo da adattarlo all ipoacusico. La tecnologia digitale offre maggior flessibilità di elaborazione di soluzioni personalizzate per ogni singola perdita uditiva e consente di dotare la protesi acustica di funzionalità supplementari (algoritmi) che ne incrementano il valore in un maggior numero di situazioni di ascolto. Ad esempio: casa, lavoro, teatro etc. Con la tecnologia analogica è possibile effettuare modifiche puntuali sul segnale acquisito e ci si limita a definire l amplificazione o variare piccoli parametri utilizzando un cacciavite rendendo cosi le modifiche poco controllabili. Con il digitale dunque si è inaugurata una nuova filosofia di protesi: prima l'utente era costretto ad adattarsi all'ausilio acustico, infatti ancora oggi le migliori protesi tradizionali, consentono un margine di regolazione limitato. Attualmente con le protesi digitali (computer acustici), è la protesi che deve essere adattata alle esigenze dell'utente. 4

2 CAPITOLO I ELEMENTI DELLA PROTESI DIGITALE 1.1 Elementi primari della protesi acustica digitale ADC DSP DAC Fig. n. 1 - Sono rappresentati gli elementi primari di una protesi digitale Lo schema a blocchi in figura 1 mostra gli elementi primari della protesi acustica digitale. Una protesi acustica digitale tipica consiste in uno schema dotato di tre semiconduttori con una memoria: EEPROM non volatile, un dispositivo digitale e un dispositivo analogico. Il dispositivo analogico include il convertitore analogico-digitale ADC, il preamplificatore del microfono e lo stabilizzatore di tensione. Il convertitore ADC ha tipicamente una gamma di frequenza di 20 Khz con 16 bit di risoluzione. Il dispositivo digitale è il DSP. Dal DSP il segnale è in digitale ed usa impulsi a larghezza modulata. 5

3 Fig. n. 2 - E rappresentato lo schema a blocchi di una protesi digitale con i suoi componenti All interno dello schema a blocchi, come raffigurato nella figura 2, troviamo l ADC (Analogic Digital Converter) che converte il segnale analogico in segnale digitale, il Clock (Ritmo) che ha il compito di sincronizzare il funzionamento dei dispositivi elettronici digitali e viene generato da un oscillatore al quarzo. Per aumentare le prestazioni di una CPU quindi è possibile agire sulla massima frequenza di Clock. Il cuore di una protesi acustica è il Digital Signal Processor (DSP -processore di segnale digitale) un insieme di tecnologie e algoritmi che permettono di analizzare un segnale analogico dopo che è stato campionato. E un particolare tipo di microprocessore ottimizzato per eseguire, in maniera estremamente efficiente e precisa, sequenze di istruzioni molto ricorrenti nel condizionamento di segnali digitalizzati (come ad 6

4 esempio somme, moltiplicazioni e traslazioni). Nel digital signal processing, il segnale è elaborato a blocchi (numero di bit da elaborare) ognuno dei quali passa attraverso un numero di stadi di elaborazione. Questi passi vengono ripetuti per tutti i blocchi, nello stesso ordine ed in ben determinate finestre temporali. Dopo questo passaggio il segnale viene poi riconvertito in analogico. Tutte le informazioni vengono raccolte all interno delle Eeprom (Electrically Erasable and Programmable ROM), una memoria ROM che a differenza di quest ultima è cancellabile e riscrivibile, mediante opportune tensioni e correnti applicate ai MOSFET (i componenti base di una ROM) che la compongono. Il Pre Class-D amplifier è un amplificatore specificamente mirato che ha lo scopo di effettuare una riproduzione sonora e musicale di alta qualità. Ultimo componente presente in una protesi è la battery. Le batterie utilizzate in ambito audioprotesico sono pile zinco aria aventi un oscillazione di V. La caratteristica peculiare però riveste non il voltaggio, bensì l amperaggio vale a dire la quantità di scarica in unità di tempo (A=1/T). Maggiori sono le dimensioni della pila, maggiore è la capacità di scarica cioè la disponibilità di energia in unità di tempo. Le pile in commercio, non specifiche per l utilizzo in ambito audioprotesico, hanno un affidabilità soltanto del 70 % rispetto alle batterie progettate dalle case produttrici di protesi acustiche. 7

5 Nella Figura è rappresentata la fase di over-changing: la batteria, estratta la linguetta, subisce una fase di sovraccarica che dura all incirca cinque minuti, nei quali il rendimento della protesi è falsato 1.4 V Over - changing La figura n. 3 mostra la fase di over-changing delle batterie utilizzate in ambito audioprotesico T 8

1.2 Funzionamento di protesi acustica Fig. n. 4 Immagine riferita ad una protesi acustica endoauricolare. Il microfono raccoglie i segnali acustici (onde sonore) e li trasforma in segnali elettrici.

6 1.2 Funzionamento di protesi acustica Fig. n. 4 Immagine riferita ad una protesi acustica endoauricolare. Il microfono raccoglie i segnali acustici (onde sonore) e li trasforma in segnali elettrici. Le onde sonore colpiscono la membrana microfonica, innescandone la vibrazione; la membrana consiste in un foglio molto sottile di materiale leggero; la qualità del microfono dipende proprio dalla membrana e dalla facilità con cui vibra. Nelle protesi acustiche vengono montati microfoni electret; il loro utilizzo ha migliorato la qualità di riproduzione del suono ed ha permesso di aumentare la banda di frequenza. In alcune protesi retroauricolari, si montano microfoni "direzionali" che presentano due aperture per l'ingresso dei suoni, una anteriore e una posteriore. L'apertura frontale del microfono, migliora l'ascolto in ambienti con rapporto segnale-rumore sfavorevole e riproduce in parte la 9

7 direzionalità dell'orecchio umano, mentre la risposta e la sensibilità rimangono inalterate; l utilizzo nel microfono posteriore rende la protesi più sensibile al vento. Il ricevitore riceve il segnale elettronico amplificato e lo trasforma aumentandolo in un segnale sonoro utilizzabile dall'orecchio umano. Il ricevitore, tra i componenti che costituiscono la protesi acustica è senza dubbio il più delicato ed è responsabile di parecchi problemi tipici della protesi. Simile ad un altoparlante in miniatura, esso è costituito da una bobina, da un magnete permanente e da una membrana sottile e cedevole, paragonabile alla membrana microfonica e rigidamente collegata alla bobina. Quando quest ultima è percorsa dal segnale elettrico sonoro vibra e con essa anche la membrana generando un segnale sonoro udibile. Le caratteristiche acustiche del ricevitore variano con la lunghezza ed il diametro del tubicino che trasferisce i suoni alla chiocciola auricolare. Intervenendo sulla "curvetta" è possibile adattare la risposta in frequenza di una protesi alle esigenze della persona. Quando arriva il suono, l elettromagnete genererà un campo positivo o negativo che attirerà o respingerà l elemento metallico consentendo l oscillazione della membrana. Tale movimento tradurrà il segnale creando onde di compressione e rarefazione facendo si che il segnale si trasformi da elettrico in acustico. 10

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