Danas su nabavljena dva medicinska uređaja za testiranje sluha: Danplex Type 2500 Screening Audiometer i Amplivox Model 50 (Racal). Uređaji su proizvedeni u Danskoj vjerojatno krajem 1970-tih godina (vjerojatno 1978. godine).
Uz uređaje su došla tipkala kojima pacijenti potvrđuju da čuju testni ton preko slušalica. Setovi su obično sadržavali Sennheiser ili Telephonics slušalice koje su bile pojam kvalitete toga doba.
Iako različitih brendova (Danplex i Amplivox-Racal), uređaji su dizajnom vrlo slični, a kasnije ćemo vidjeti da je elektronička konstrukcija ova dva uređaja u ključnim elementima (oscilator i atenuator) praktično ista. Razlog tome je što su se u to vrijeme kućišta i osnovne elektroničke komponente često dijelile između proizvođača unutar istog konzorcija ili su rađeni po istom standardu dizajna. Tako su vjerojatno i tvrtke Amplivox i Danplex koristile iste danske kooperante za izradu kućišta i matičnih ploča.
Tvrtka Amplivox
Britanku tvrtka Amplivox osnovana je 1935. godine i bila je specijalizirana za razvoj prvih električnih slušnih pomagala. Tijekom Drugog svjetskog rata postali su ključni dobavljač komunikacijskih slušalica i mikrofona za britanske pilote (RAF), što je tvrtki dalo reputaciju stručnjaka za akustiku u ekstremnim uvjetima. Godine 1968. Amplivox je kupila grupacija Racal Electronics PLC (tada gigant u vojnoj i radijskoj tehnologiji). Pod Racalom, Amplivox se podijelio na dva smjera: Vojna komunikacija (razvoj robusnih slušalica za tenkove i zrakoplove) i Zdravstvena njega (Amplivox Ltd) sa fokusom na dijagnostičke uređaje (audiometre) za škole i medicinu rada.
Tijekom 70-ih i 80-ih, proizvodnja određenih preciznih instrumenata (poput našeg Modela 50) selila se u Dansku, koja je tada bila svjetsko središte akustičkog inženjeringa. Krajem 1990-ih grupacija Racal se počela raspadati i prodavati svoje odjele. Komunikacijski dio, onaj koji je proizvodio slušalice za vojsku postao je dio tvrtke Racal Acoustics (koju je kasnije kupio Esterline, a danas je dio Amphenol grupe). Što se tiče medicinskog dijela (audiometrija) brand Amplivox se osamostalio menadžerskim otkupom i vratio fokus isključivo na audiološku opremu.
Od 2008. godine, Amplivox Ltd je dio William Demant Group (danas poznat kao Demant), danskog konglomerata koji posjeduje i brandove poput Oticon i Interacoustics. Osnovna djelatnost tvrtke je i dalje dizajn i proizvodnja audiometara (poput modernih serija Model 116 ili 240), timpanometara i opreme za zaštitu sluha.
Tvrtka Danplex
Danska tvrtka Danplex je bila jedna od najcjenjenijih danskih tvrtki u svijetu audiologije u razdoblju od 1970-tih do 1990-tih godina. Bila je fokusirana na precizne dijagnostičke instrumente, prvenstveno audiometre (poput našeg modela 2500) i uređaje za timpanometriju (mjerenje tlaka u srednjem uhu). Bili su poznati po robusnosti i točnosti. U to su vrijeme često surađivali ili proizvodili komponente za druge brendove (OEM proizvodnja), što objašnjava vizualnu sličnost s Amplivox uređajem. Općenito gledano, specifičnost danskih uređaja tog doba bila je vrhunska kvaliteta audio oscilatora koji su godinama zadržavali stabilnost kalibracije.
Tijekom 1999. godine tvrtku Danplex A/S kupio je veliki danski konglomerat GN Store Nord (vlasnik poznatog branda ReSound) kako bi ojačao svoj portfelj dijagnostičke opreme. Tehnologija Danplexa tada je integrirana u brand GN Otometrics. S vremenom se ime “Danplex” prestalo koristiti na novim uređajima, a njihovi su inženjeri i patenti postali dio sustava koji danas poznajemo kao MADSEN ili Aurical (brandovi pod okriljem Otometricsa).
Namjena uređaja Danplex 2500 i Amplivox 50
Danplex 2500 i Amplivox 50 su “screening audiometeri” odnosno osnovni uređaji za provjeru sluha kojima se općenito provjerava čuje li osoba normalno ili ne. Glavni cilj dakle nije utvrditi točan prag sluha u decibelima za svaku frekvenciju, već provjeriti čuje li pacijent standardne tonove na određenoj razini koja se smatra granicom normalnog sluha. Ako pacijent ne čuje te tonove, upućuje se na daljnje, detaljnije pretrage.
Stoga ovakvi audiometri najčešće generiraju do desetak fiksnih frekvencija unutar čujnog opsega najvažnijeg za ljudski govor i oko petnaestak razina (jačina) zvuka. Zvuk se šalje isključivo na slušalice. S druge strane, klinički ili dijagnostički audiometri su napredniji i precizniji uređaji kojima se dobiva točna dijagnoza tipa oštećenja i stupnja gubitka sluha. Kod njih se testni signal može slati na slušalice, zvučnike ili na koštani titrač (vibrator koji se prislanja na kost iza uha). Klinički audiometri također omogućavaju šire slušne testove poput govorne audiometrije i testova maskiranja.
Granice čujnosti
Ljudsko uho u prosjeku čuje frekvencije u rasponu od 20 Hz do 20 kHz. Kako starimo, gornja granica se prirodno spušta. Većina odraslih osoba ne čuje tonove iznad 15 kHz, dok mala djeca često čuju punih 20 kHz.
Za zdravu, mladu osobu s urednim sluhom, prag čujnosti iznosi 0 dB. Nula decibela ne znači tišinu, već standardiziranu najmanju jačinu zvuka koju prosječno ljudsko uho može registrirati na određenoj frekvenciji. U kliničkoj praksi, sluh se smatra urednim ako osoba čuje sve tonove u rasponu od 0 do 20 dB (ili 25 dB) na ovakvim screening audiometrima. Prag od 80 dB koji je maksimalan za naš audiometar blizu je kritične granice za dugotrajnu izloženost. Ako ste izloženi buci od 85 dB više od 8 sati dnevno, riskirate trajno oštećenje sluha.
Danplex Type 2500 Screening Audiometer
Danas je praktički nemoguće naći neke konkretne podatke o bilo kojem od naša dva audiometra jer su to specijalizirani analogni uređaji koji su svoj tehnološki vrhunac imali prije digitalne ere i Interneta. Stoga ćemo opisati ono što možemo zaključiti iz samih uređaja.
Na zadnjoj strani je utičnica za vanjsko istosmjerno napajanje 18 V i pripadajuća sklopka. Desno su priključnice za slušalice (lijevo i desno uho) i priključnica za taster kojim pacijent potvrđuje da čuje određeni ton (pat. signal).
Danplex Type 2500 može generirati 10 fiksnih frekvencija u središnjem, pretežito govornom audio području 250-8000 Hz. Jačinu tonova moguće je regulirati u 17 koraka u opsegu 0-80 dB. Na prednjoj ploči su još dva tipkala preko kojih operater pušta testne tonove na lijevu ili desnu slušalicu. Mrežna sklopka ima položaj za mrežno i vanjsko istosmjerno (baterijsko) napajanje. Zelena LED signalizira da je uređaj uključen. Indikacija puštenog testnog tona kao i indikacija da je pacijent pritisnuo tipkalo za potvrdu je preko kazaljke VU-metra.
Mrežno napajanje i vanjske priključnice.
Shema internog ožičenja, može se primijetiti datumska oznaka iz 1978. godine.
Unutrašnja konstrukcija je raspodijeljena na tri pločice: atenuator i audio pojačalo, indikacijski sklop sa kontrolnim tipkama i oscilator.
Audio oscilator
Na pločici oscilatora je operacijsko pojačalo LM 741 tako da se posve sigurno na njemu bazira oscilator sa Wienovim mostom kako smo često susretali kod praktično svih promjenjivih audio oscilatora. Oko sklopke vidimo deset parova jednakih otpornika za deset fiksnih frekvencija oscilatora što dodatno potvrđuje da je to oscilator sa Wienovim mostom. Naime, kod takvog oscilatora je potrebno mijenjati R ili C vrijednosti paralelno u dvije grane mosta.
U konačnici jasno uočavamo i posebnu izvedbu termistora (NTC) sa oznakom ITT RA 53. On djeluje kao automatska kontrola pojačanja, odnosno stabilizira amplitudu izlaznog audio signala. Kada amplituda izlaznog signala poraste, kroz termistor teče jača struja koja ga zagrijava. Zbog zagrijavanja njegov se otpor smanjuje, što automatski smanjuje pojačanje operacijskog pojačala i vraća amplitudu na stabilnu razinu. Serija termistora RA 5x (poput RA 53 ili RA 54) poznata je po tome što je zatvorena u staklenu ampulu (vakuum ili punjena plinom) kako bi se minimizirao utjecaj vanjske temperature i osigurala visoka stabilnost. Za razliku od običnih dioda koje se ponekad koriste za ograničavanje amplitude, RA 53 omogućuje generiranje sinusa s izrazito niskim izobličenjem (THD), jer ne “siječe” vrhove vala naglo, već kontinuirano prilagođava otpor. Ovo je bio standard za stabilizaciju amplitude kod gotovo svih oscilatora baziranih na Wienovom mostu.
Atenuator
Atenuator se bazira na namjenskom integriranom krugu MC3340. Ovaj čip je elektronički atenuator kojim se upravlja pomoću istosmjernog (DC) napona. Može prigušiti signal do 80 dB, radi do frekvencija 1 MHz i ima nisko izobličenje (za svoje vrijeme) od oko 0,6% do 1% pri standardnim razinama. Osnovna prednost elektroničkog atenuatora (potenciometra) pred klasičnim potenciometrom je što se njime može upravljati istosmjernim naponom preko dugih žica bez straha od uvođenja šuma u audio signal. Ovaj čip se inače koristio u pojačalima, televizorima i sličnim audio uređajima toga doba.
Na istoj pločici se nalazi integriran sa hladilima čip SN 76013. To je audio pojačalo snage 1-2 W (8 Ω ili 16 Ω, 4-15V). Čip ima specifično DIP-16 kućište, a srednji pinovi su predviđeni za spajanje na hladilo (slično kao TBA810). Pojačalo SN 76013 radi u klasi AB-klasi i često se nalazilo u prijenosnim radio aparatima, televizorima i gramofonima tog vremena.
Indikacijski sklop i tipkala
Na pločici sa VU-metrom nalazimo tri tranzistora, šest dioda i dva reed-releja. Tranzistori su vjerojatno u krugu mjernog pojačala i/ili preklapanja indikacijakog napona za prikaz poslanog signala i reakcije od pacijenta. Germanijske diode ispravljaju napon za mjerni instrument.
Reed-releji koji se nalaze pored tipkala za prebacivanje na lijevu ili desnu slušalicu, vrlo vjerojatno služe kao izlazni selektori lijevog ili desnog kanala. Korištenje reed-releja umjesto izravnog spajanja izlaza preko tipkala ima dvije ključne prednosti. Jedna je eliminacija „klikova“, pucketanja i sličnih pojava kod preklapanja običnih tipkala. Ti zvukovi bi mogli smetati pacijentu ili izazvati lažnu reakciju. Releji omogućuju puno mekše prespajanje signala. Druga prednost upotrebe reed-releja je visoka izolacija lijevog i desnog kanala tako da ne dođe do curenja signala iz jednog kanala u drugi (crosstalk) što opet može izazvati lažnu reakciju pacijenta.
Komponente s oznakom “elfein 830-12 V” su reed-releji njemačkog proizvođača Elfein.
Amplivox Model 50 (Racal)
Ovaj audiometar ima praktički iste mogućnosti kao i Danplex 2500, s tom razlikom što su sve kontrole izvedene elektronički, a indikacije su preko LED dioda.
Na zadnjoj strani je mrežna sklopka i osigurač. Desno je priključnica za taster kojim pacijent potvrđuje da čuje određeni ton i DIN priključnica za slušalice (lijevo i desno uho).
Amplivox Model 50 može generirati 8 fiksnih frekvencija u središnjem, pretežito govornom audio području 250-8000 Hz. Jačinu tonova moguće je regulirati u 16 koraka u opsegu -5 dB do +70 dB. Na prednjoj ploči su još dva tipkala preko kojih operater pušta testne tonove na lijevu ili desnu slušalicu. Mrežna sklopka ima položaj za mrežno i vanjsko istosmjerno (baterijsko) napajanje. Zelena indikacijska LED svijetli kada operater pošalje testni ton na lijevu ili desnu slušalicu, a crvena LED je indikacija da je pacijent pritisnuo tipkalo za potvrdu.
Uređaj ima grafičku podlogu na koju se stavi prozirni papir, te se zahvaljujući LED indikacijama vrlo lako može u realnom vremenu crtati krivulja čujnosti za svakog pojedinog pacijenta.
Jednako kao i kod Danplexa 2500 tako i kod Amplivoxa 50 u donjem desnom kutu nalazimo komponente oscilatora sa Wienovim mostom koji se baziran na operacijskom pojačalu LM 741. Uz desni rub pločice raspoređeno je osam trimer potenciometara za fino ugađanje svake od osam fiksnih frekvencija Wienovog oscilatora. Isto tako, uz donju desnu stranu pločice možemo razlučiti osam grupa RC elemenata koji se elektronički preklapaju ovisno o selektiranoj frekvenciji Wienovog oscilatora. Naravnom uz elemente oscilatora je i termistor ITT RA 53 za stabilizaciju izlazne amplitude oscilatora.
Isto kao i kod Danplexa 2500, u donjem lijevom kutu opet vidimo čipove MC3340, odnosno elektroničke atenuatore (potenciometre). Razlika je samo što se ovdje tim čipovima upravlja elektroničkim putem.
Logika
Logika za elektroničko prebacivanje osam frekvencija oscilatora i 16 razina atenuacije tipičan je primjer s kraja 1970-tih i početka 1980-ih godina.
Binarni/BCD brojači HEF 4029BP (x2) prate i broje pritiske na tipkala za Hz i dB (gore/dolje, lijevo/desno). Na osnovu toga generiraju binarni kod (npr. 0000 do 1111) koji predstavlja trenutno odabranu frekvenciju ili razinu atenuacije.
Analogne sklopke/Multipleksori HEF 4051 x3 izravno su spojeni na Wienov most. Ovisno o binarnom kodu iz brojača, oni fizički biraju koji će par otpornika ili kondenzatora za promjenu frekvencije preklopiti na grane Wienovog mosta. Quad Bilateral Switch HEF 4016 vjerojatno služi za dodatno rutiranje signala ili prebacivanje specifičnih otpornika u krugu MC3340 atenuatora.
Čipovi CD 4028AE i SCL 4028BE čitaju binarni kod iz brojača (4029) i pretvaraju ga u decimalni signal (1 od 8 ili 1 od 10) kako bi upalili točno određenu LED diodu za indikaciju. SCL 4028 (x2) vjerojatno upravljaju matricom od 16 LED dioda za atenuaciju (kombinirajući izlaze), a CD 4028 upravlja s 8 LED dioda za frekvenciju.
Ključno je što brojači (4029) šalju informaciju istovremeno na dekodere (4028) koji pale svjetlo i na analogne sklopke (4051/4016) koje fizički mijenjaju audio parametre. Time je postignuta sinkronizacija između onoga što je odabrano elektroničkim sklopkama i onoga što pokazuju indikacijske LED.
Elementi oscilatora sa wienovim mostom (slika lijevo) i germanijske diode AA 116 koje nalazimo na oba uređaja.
Test uređaja
Test uređaja je pokazao da isti još uvijek rade, međutim, osjeća se istrošenost sklopki kod Danplexa 2500, a kod oba uređaja se na osciloskopu može primijetiti određena nestabilnost frekvencija i amplituda izlaznih signala, te izobličenja sinusoide. Ovi uređaji su vjerojatno desetljećima bili u stalnoj upotrebi tako da su ovakve pojave i očekivane. U konačnici, zbog samog starenja elektroničkih dijelova, nakon 40+ godina ne možemo više očekivati istu stabilnost i preciznost kao kad je uređaj bio nov.
Na prvi pogled se može činiti da Amplivox Model 50 svojim elektroničkim tipkama ne donosi neka značajna poboljšanja u odnosu na čisto analogni Danplex 2500. Oba se baziraju na istom oscilatoru i istom atenuatoru. Međutim, ovi uređaji su predviđeni za svakodnevni rad s pacijentima i time za stalno preklapanje frekvencija i atenuatora. Koliko god kvalitetne analogne preklopnike ugradili za ove funkcije, oni imaju svoj ograničeni životni vijek i pouzdanost, koja je svakako kraća od elektroničkih sklopki. Time je Amplivox Model 50 svakako skuplji ali i dugotrajniji uređaj za svakodnevni rad.
U prilog ovome ide činjenica da na testu jedino što 100% ispravno i pouzdano funkcionira, to su upravo elektroničke sklopke, odnosno diskretna logika koja je bila standard u vrijeme kada još nisu postojali jeftini mikrokontroleri.