开源助听器-工作原理

普渡大学的工程师及其同事介绍了开源助听器Tympan。 我们说出它的组成以及人们对此的看法。


照片凯尔·史密斯 / Unsplash

为什么鼓膜出现


根据世界卫生组织的数据,全世界超过5%的人口(4.66亿人)患有失能性听力障碍。 这意味着,成年人的左耳和右耳所感知的声音大小差异为40 dB,儿童为30 dB。 为了进行比较:30 dB的音量对应于时钟滴答声。

在美国,每年用于解决听力损失问题的费用为7500亿美元。 但是,该金额不包括助听器的费用-在大多数情况下,它们属于医疗保险范围 。 鉴于这种设备的成本可以达到四千美元,对于许多人来说,它们已成为不可取的奢侈品。

普渡大学和许多医学实验室的工程师决定提出替代方案。 他们开发了Tympan助听器,价格仅为300美元。 同时,该项目是完全开放的-固件的程序代码可在GitHub上找到 ,并且还有硬件描述 -因此您不能从开发人员处购买设备,而是自己组装。

该项目的作者包括Joel Murphy(Joel Murphy),他参与了开源心率监测器Pulse Sensor和开放式神经计算机接口OpenBCI的创建 。 另一个标志性人物-艾迪·瓦格内克(Eddie Wagenknecht)(艾迪·瓦格内克(Addie Wagenknecht))长期担任麻省理工学院开放硬件峰会主席。

运作方式


硬件部分。 Teensy 3.6被选择为踢脚线。 它具有内置的USB端口并支持SD卡。 您可以使用Arduino IDE对其进行编程。 为了处理声音,使用了TI TLV320AIC3206芯片。 它执行DAC和ADC以及放大器的功能。 该评估板具有内置麦克风,用于外部麦克风和耳机的连接器,蓝牙接口和电池。

软件。 该代码被“打包”到Arduino库中。 为了处理声音,它提供了具有有限和无限脉冲响应的滤波器,信号电平检测器以及快速傅立叶逆变换和逆傅立叶变换功能。

用户可以自行决定更改大多数Tympan设备组件(例如,麦克风)。 但是,音频编解码器和处理器无法更换。



在GitHub上,开发人员还提供设备的声学参数。 例如,输出信号的最大值为121 dB,系统输入的噪声电平为39 dBA

人们怎么看


Tympan设备已由纽约的工程师购买 。 据他介绍,第一次测试是成功的-大多数问题都包含在提供的文档中,并且开发人员自己也立即发表了评论。 将来,用户计划将助听器提供给听力受损的母亲。 Hacker News的居民还指出了该项目好处。 他们认为,将来Tympan能够解决许多人的听力问题。


JD Mason摄影/ Unsplash

尽管大多数评论都是正面的,但仍有一些人对此表示怀疑。 例如,有一种观点认为,“开放式”助听器的操作参数将比更昂贵的专有小配件的操作参数更差。 居民HN ,开发此类设备需要在信号处理和降噪方面有深入的了解。 在这些领域进行认真的研发需要大量资源,而开源项目开发人员可能没有这些资源。

由于医疗保健是最严格和受监管的领域之一,习惯上依靠专利保护其发展,因此该项目在某个时刻也可能会遇到许可困难。

评论员还指出,Tympan使用了快速傅立叶变换。 这是一种资源密集型算法,可能会对助听器的电池寿命产生不利影响。 除此之外-从理论上讲,可能导致任何设备损坏的与潜在健康损害相关的所有风险,在这种情况下,系统用户承担。 而且它不能要求任何赔偿,因为它使用开放项目的风险自负。

其他项目


大型公司也参与了这一领域的发展。 例如,一年前,谷歌与为听力障碍人士设计音频技术的GN Hearing一起, 开始设计一种协议,该协议可以将助听器直接连接到Android智能手机。 它被称为ASHA(助听器音频流),它使用Bluetooth 5.0蓝牙低功耗技术来延长设备的使用寿命。

除了助听器,其他蜂蜜也出现在开源中。 小工具。 例如,同一位 Joel Murphy参与了OpenHAK健身手环的开发。 其目标是使设备用户能够更好地控制其数据。 此外,开发人员希望扩展健身手环执行的功能池。 GitHub上已经可以使用OpenHAK的第一个应用程序。



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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN463169/


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