PL237477B1 - Urządzenie do badań audiometrycznych - Google Patents

Description

Przedmiotem patentu jest urządzenie do badań audiometrycznych. Urządzenie to jest bezprzewodowe, cyfrowe, zasilane bateryjnie oraz mobilne. Urządzenie do badań audiometrycznych może być wykorzystane w badaniach audiologicznych różnego typu. Charakterystycznymi cechami urządzenia są: mały rozmiar i waga, komunikacja bezprzewodowa z urządzeniem sterującym, niskopoziomowy protokół komunikacji, realizacja funkcjonalności wymaganych w różnych rodzajach badań audiometrycznych, bezprzewodowy transfer danych, zasilanie bateryjne i ładowanie bezprzewodowe, możliwość użycia z różnymi rodzajami przetworników.

Urządzenie do badań audiometrycznych zasilane baterią złożone z mikrokontrolera połączonego z przyciskiem, mikrokontroler połączony jest pamięcią RAM, kartą SD, modułem komunikacji bezprzewodowej oraz procesorem dźwięku, przy czym moduł komunikacji bezprzewodowej połączony jest także torem RF a procesor dźwięku połączony jest kodekiem DAC/ADC, zaś bateria połączona jest z układem ładowania bezprzewodowego, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że kodek DAC/ADC połączony jest mikrofonem lub torem słuchawek powietrznych lub torem słuchawki kostnej lub torem głośników lub torem wejściowym.

Korzystnie, mikrokontroler połączony jest z co najmniej jedną diodą RGB.

Mała waga i rozmiary urządzenia pozwalają na wygodne użycie go w dowolnej lokalizacji, oraz bezproblemowy transport. Cecha ta sprawia, że urządzenie może być stosowane w profesjonalnych komorach do badań słuchu, otoczeniu domowym, czy zdalnych lokacjach (np. szkoły i przedszkola) znacznie ograniczając czas potrzebny do uruchomienia urządzenia w nowym otoczeniu.

Urządzenie nie musi być autonomiczne, posiada ono zbiór funkcjonalności wymaganych w różnych badaniach audiometrycznych uruchamianych poprzez odpowiednie komendy przesyłane bezprzewodowo z urządzenia sterującego. Komendy cechują się dowolnością w nastawach parametrów. W przeciwieństwie do tradycyjnych audiometrów wartości parametrów nie są ograniczone odgórnym zestawem nastaw, wszystkie z wartości parametrów mogą zostać określone w przedziale 16 bitów. Podejście to, niespotykane w dostępnych aktualnie rozwiązaniach pozwala na dowolne projekty protokołów badań audiometrycznych. W zależności od oprogramowania urządzenia sterującego, urządzenie może być używane zarówno jako audiometr manualny, jak i automatyczny. Urządzenie może wykorzystywać różne przetworniki dźwięku, jednak aby zagwarantować poprawne działanie, konieczna jest kalibracja urządzenia z wybranymi przetwornikami.

Urządzenie posiada implementację niskopoziomowego protokołu komunikacji. Rozwiązanie to, w przeciwieństwie do tradycyjnych audiometrów dostępnych na rynku, pozwala na dużą dowolność w wyborze urządzenia sterującego. Jedynym wymaganiem dla urządzeń sterujących jest możliwość bezprzewodowej komunikacji zgodnej z urządzeniem. Skutkiem takiego podejścia jest praktyczny brak ograniczeń zarówno sprzętowych (urządzeniem sterującym mogą być: komputery klasy PC, laptop, czy netbook, smartphone, tablety, lub dedykowane urządzenia oparte na mikrokontrolerach), jak i dotyczących systemu operacyjnego (urządzenie może być obsługiwane między innymi przez systemy Windows, iOS, Linux, Android). Bezprzewodowy transfer danych pozwala na zapisywanie na karcie SD urządzenia plików dźwiękowych przesłanych z urządzenia sterującego. Rozwiązanie to pozwala na odseparowanie się od zewnętrznych źródeł dźwięku takich jak odtwarzacze multimedialne wymaganych w przypadku tradycyjnych audiometrów, oraz zmianę zbiorów plików używanych podczas badań bez konieczności fizycznego usuwania nośnika danych.

Zasilanie bateryjne umożliwia bezpieczne użytkowanie, bez narażenia na porażenia elektryczne. Bezprzewodowe ładowanie baterii zwiększa niezawodność urządzenia, eliminując problemy wynikające z nieprawidłowego podłączania złącza ładowarki i związanej z prawidłowym użytkowaniem degradacji złącz.

Urządzenie do badań audiometrycznych zostało przedstawione w przykładzie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia.

Wykaz oznaczeń:

1. Mikrokontroler

2. Pamięć RAM

3. Karta SD

4. Moduł komunikacji bezprzewodowej

5. Tor RF

PL 237 477 B1

6. Procesor dźwięku

7. Kodek DAC/ADC

8. Mikrofon

9. Tor słuchawek powietrznych

10. Tor słuchawki kostnej

11. Tor głośników

12. Tor wejściowy

13. Bateria

14. Układ ładowania indukcyjnego

15. Przycisk

16. Diody RGB

Urządzenie do badań audiometrycznych sterowane jest przy użyciu mikrokontrolera (1), który odpowiada za kontrolę działania logiki urządzenia, kontrolę stanu baterii (13), oraz sterowanie elementami takimi jak: moduł komunikacji bezprzewodowej (4) i procesor dźwięku (6). Mikrokontroler (1) jest połączony wejściem z przyciskiem (15), co pozwala na rejestrowanie momentów wciśnięcia przycisku pozwalających osobie badanej przekazywanie odpowiednich informacji (np. w przypadku audiometrii tonalnej przyciśnięcie przycisku sygnalizuje usłyszenie sygnału testowego) operatorowi. Mikrokontroler (1) jest połączony z dodatkową pamięcią RAM (2) tak, aby dostarczyć zasobów potrzebnych do buforowania plików dźwiękowych wykorzystywanych podczas testów. Mikrokontroler (1) jest połączony z kartą SD (3), której pojemność musi wystarczać na przechowywanie wszystkich plików dźwiękowych wykorzystywanych podczas testów. Pliki dźwiękowe mogą być wgrywane na kartę SD (3) z pomocą mikrokontrolera (1), bez konieczności usuwania jej z urządzenia. W przykładzie realizacji wykorzystano mikrokontroler STM32F407VGT6.

Jedną z głównych części urządzenia jest procesor dźwięku (6). Odpowiada on za zadania takie jak: generacja tonów, kształtowanie sygnałów, odtwarzanie plików dźwiękowych, korekcja dźwięków, korekcja sygnałów pochodzących z mikrofonu (8) i toru wejściowego (12) (przesłane przy użyciu kodeka (7)). Procesor dźwięku (6) umożliwia także miksowanie sygnałów, oraz jednoczesną prezentację kilku sygnałów w różnych kanałach wyjściowych. Procesor dźwięku (6) sterowany jest przy użyciu mikrokontrolera (1). Procesor dźwięku (6) jest połączony z kodekiem DAC/ADC (7), który wykorzystywany jest do konwersji wyjściowych sygnałów cyfrowych na analogowe i konwersji wejściowych sygnałów analogowych na cyfrowe. Kodek (7) w przypadku badań klinicznych połączony jest dodatkowo z co najmniej jednym z następujących elementów: tor słuchawek powietrznych (9), tor słuchawki kostnej (10), tor głośników (11), tor wejściowy (12) i mikrofon (8). Taki układ pozwala na dowolne przekierowanie sygnałów do dostępnych torów wyjściowych. W przykładzie realizacji jako procesor dźwięku (6) wykorzystano układ ADAU1442, zaś kodek DAC/ADC (7) powinien charakteryzować się przynajmniej 24-bitową rozdzielczością i zakresem częstotliwości próbkowania 8-192 kHz. W przykładzie realizacji jako kodek (7) wykorzystano układ AD1939.

Moduł komunikacji bezprzewodowej (4) odpowiada za komunikację bezprzewodową z urządzeniem sterującym połączonym z modułem torem RF (5). Moduł komunikacji bezprzewodowej (4) umożliwia komunikację dwustronną, przy użyciu której z urządzenia sterującego wysyłane są rozkazy w postaci ciągów bitów, a na które urządzenie według wynalazku odpowiada odpowiednimi ciągami bitów w celu potwierdzenia otrzymania rozkazu. Moduł komunikacji bezprzewodowej (4) pozwala także na bezprzewodowy transfer plików wykorzystywanych w testach z urządzenia sterującego do karty SD (3). Moduł komunikacji bezprzewodowej (4) umożliwia także komunikację dźwiękową pomiędzy osobą badaną, a operatorem przesyłając bezprzewodowo sygnały pochodzące z mikrofonu (8). W przykładzie realizacji wykorzystano moduł CC2564BRVMT.

Urządzenie zasilane jest przy użyciu baterii (13). Ładowanie baterii (13) odbywa się w sposób bezprzewodowy, z użyciem układu ładowania bezprzewodowego (14). W przykładzie realizacji wykorzystany został układ ładowania zgodny ze standardem Qi 1.1, dzięki któremu możliwa jest współpraca z różnorodnymi ładowarkami indukcyjnymi.

Diody RGB (16) są sterowane przez mikrokontroler (1). Użycie diod RGB, w porównaniu do diod monochromatycznych, pozwala na przekazanie większej ilości informacji na temat statusu urządzenia, np. błędów w działaniu urządzenia, czy stanu baterii poprzez kodowanie kolorami. Przyporządkowanie odmiennych kolorów do każdej z sytuacji pozwala operatorowi na rozpoznanie wielu problemów w sposób natychmiastowy i jednoznaczny.

PL 237 477 B1

W zależności od finalnego przeznaczenia urządzenia, nie wszystkie bloki muszą zostać uwzględnione. Przedstawiony na rysunku schemat blokowy odnosi się do urządzenia pełniącego rolę audiometru klasy II (kliniczny). W przypadku, gdy wystarczający do danego zastosowania jest audiometr klasy IV (przesiewowy) nie występują następujące bloki: mikrofon (8), tor słuchawki kostnej (10), tor głośników (11) i tor wejściowy (12).

Taka konstrukcja urządzenia według wynalazku pozwala na nieoczekiwane na łączne uzyskanie następujących cech:

1) Generowanie i odtwarzanie tonów czystych - parametry generowanych tonów, takie jak: częstotliwość, poziom dźwięku, czas trwania, ilość repetycji, interwały pomiędzy repetycjami czas narastania i opadania, mogą mieć dowolne wartości;

2) Odtwarzanie plików dźwiękowych z pamięci urządzenia;

3) Miksowanie sygnałów dźwiękowych i jednoczesną prezentację sygnałów w różnych kanałach;

4) Korekcję dźwięków;

5) Bezprzewodową komunikację z urządzeniem sterującym przy użyciu niskopoziomowego protokołu komunikacji;

6) Łatwe przenoszenie urządzenia i użycie w różnych warunkach otoczenia;

7) Bezprzewodowy transfer danych do pamięci urządzenia;

8) Użycie dowolnego urządzenia obsługującego komunikację bezprzewodową z użyciem niskopoziomowego protokołu komunikacji jako urządzenia sterującego;

9) Użycie różnych przetworników dźwięku.

Claims (2)

1. Urządzenie do badań audiometrycznych zasilane baterią (13) złożone z mikrokontrolera (1) połączonego z przyciskiem (15), mikrokontroler (1) połączony jest pamięcią RAM (2), kartą SD (3), modułem komunikacji bezprzewodowej (4) oraz procesorem dźwięku (6), przy czym moduł komunikacji bezprzewodowej (4) połączony jest także torem RF (5) a procesor dźwięku (6) połączony jest kodekiem DAC/ADC (7), zaś bateria (13) połączona jest z układem ładowania bezprzewodowego (14), znamienne tym, że kodek DAC/ADC (7) połączony jest mikrofonem (8) lub torem słuchawek powietrznych (9) lub torem słuchawki kostnej (10) lub torem głośników (11) lub torem wejściowym (12).

2. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że mikrokontroler (1) połączony jest z co najmniej jedną diodą RGB (16).