Краткие сведения по истории слухопротезирования

Первые попытки применения различных устройств для усиле­ния звука относятся к далекому прошлому — люди издавна стре­мились использовать вспомогательные средства для возмещения недостатка слуха.

Глухота крайне тяжело сказывается на социальном положе­нии человека. Ни слепота, ни даже недостаточность умственного развития не сказываются в такой степени на одном из важней­ших человеческих качеств — способности к общению. Поэтому человек с глубокой древности стремился компенсировать недо­статок слуха разными приспособлениями, имеющими усилива­ющие свойства, в том числе встречающимися в природе есте­ственными резонаторами звука — морскими раковинами, рога­ми животных и т.д. (рис. 45). Их действие основано на принципе собирания звуковой энергии с возможно большей площади, ее концентрации и проведения к барабанной перепонке и костно­му скелету черепа.

Приборы, с помощью которых до известной степени можно компенсировать потерю слуха, были известны уже много веков назад. По свидетельству римского врача Галена, во II в. до н.э. философ Архиген предложил и успешно применял при тугоухо-сти особые серебряные рожки. Узкий конец рожка вставлялся в ушную раковину, широкий — собирал звуки с относительно боль­шой площади.

Слуховые трубы для тугоухих изготавливали из тонкого листо­вого металла, из панцирей черепах и других материалов. Для удоб­ства использования их делали складными. Изготовлением таких устройств занимались помощники врачей, достигавшие большого искусства в подборе индивидуальных резонансных характеристик для определенных пациентов.

В 1551 г. итальянский философ Дж. Кардано изложил теорию о возможности обучения глухонемых словесной речи. С этой целью использовался металлический котел, в который говорили, как в рупор. Глухие ученики прикладывали к котлу деревянные или же-

 

лезные палочки, таким образом ис­пользуя их в качестве устройства для костного звукопроведения: они ощу­щали вибрацию, помогавшую им распознавать речь. Деревянные па­лочки также оказались пригодными в качестве проводников простых зву­ков, например звуков музыкальных инструментов, и стали непременной принадлежностью обучения глухих.

Рис. 45. Чугунный котел для обучения глухих речи (XVI в.)

В 1778 г. основатель школы для глухих в Германии известный педа­гог Самуэль Гейнике справедливо указывал, что палочки не позволя­ет перекинуть мост от одного орга-ш чувств к другому. Такие приспо­собления дают только грубые ощу-дения, недостаточные для понима­ния словесной речи.

Тем не менее попытки замены органа слуха осязанием продол­жаются и в наши дни. Основа работ этого направления — физио­логическая близость природы осязания и слуха. В обоих случаях механические смещения или колебания преобразуются в нервные импульсы. В ходе эволюции, длившейся десятки и сотни милли­онов лет, орган слуха у высших животных формировался из тех же элементов, которые у низших животных служили для ощущения вибрации. Чувствительность к вибрации, как и осязание, — наи-юлее древнее из всех ощущений живых существ.

В середине XX в. известной шведской фирмой «Камплекс» было)азработано устройство «Искусственное ухо», предназначавшееся ш восприятия речи с помощью осязания. В этом приборе ис­пользовались семь узкополосных фильтров и семь вибраторов. Все вибраторы работали на одной определенной частоте (например, 300 Гц), но включение каждого из них и интенсивность вибрации задавались соответствующими фильтрами. Четыре вибратора слу­жили для регистрации низких частот, три — для высоких. Низко­частотные вибраторы прикасались к нижним фалангам большого, указательного, среднего и безымянного пальцев, высокочастот­ные вибраторы — к верхним фалангам. Легко различались гласные звуки, а также по характерному щелчку взрывные согласные типа п, т, к. Слоги, лишенные смысла, определялись неудовлетвори­тельно, так как распределение длительности и интенсивности вибраций от гласных и согласных звуков неодинаково. Вибрация, соответствующая гласным звукам, ощущалась значительно силь­нее и заглушала вибрацию от согласных. Кроме того, при разго­ворной речи с обычной скоростью звуки следуют друг за другом

 

так быстро, что при осязательном восприятии человек не успева­ет отождествлять их со словами. Конструкторы фирмы предлагали запоминать наиболее употребительные слова по характерному «ри­сунку» движения вибраторов. Опыт показал, что скорость заучи­вания таких «рисунков» составляет 5—10 слов в час. Для запоми­нания 1000 — 2000 наиболее употребительных слов глухому пона­добится 200 — 400 часов тренировки.

В одном из зарубежных обзоров отмечалось, что за последние полвека было опубликовано более 50 работ по приборам, исполь­зующим осязание для распознавания речи. Устройства, в той или иной степени напоминающие «искусственное ухо», создавались почти во всех научных центрах развитых стран. Однако в мировую практику они так и не вошли. Сложность здесь, конечно, и в том, что частотный диапазон звуковых колебаний, воспринимаемых осязанием, почти в десять раз меньше частотного диапазона слу­ха, а также в том, что слух «через кожу» нуждается во много раз более широких градациях, чем через ухо.

На протяжении 300 лет в литературе слуховые аппараты опи­сывались как казуистические случаи. В XVII в. Кирхнер описал слу­ховой прибор, состоящий из воронки и изогнутой трубки, кото­рую вставляли в наружный слуховой проход. На мысль о создании такого слухового прибора его навело так называемое ухо Диони­сия, пользовавшееся печальной славой в сиракузской темнице. «Ухо Дионисия» (рис. 46) состояло из длинной трубки, конец которой открывался в помещение для заключенных, благодаря чему мож­но было подслушивать даже шепот узников.

Рис. 46. «Ухо Дионисия»

В том же, XVII веке были предложены слуховые трубки в виде охотничьих рожков. Эффект слуховых рожков основан на концен­трации рассеянной акустической энергии и подведении ее к слу­ховому проходу. Слуховые трубки служат и акустическими резо­наторами, повышающими звуковую энергию в зоне речевых час-

Рис. 47. Различные виды слуховых трубок

тот от 6 до 20 дБ. Они не искажают речевой сигнал; обладая не­большим коэффициентом усиления, никогда не дают дискомфор­тных слуховых ощущений. Вот почему, несмотря на примитивное устройство и малое усиление, рожки и различного рода слуховые трубки существовали около двух столетий — вплоть до начала XX в.

Коммерческое производство слуховых трубок (рис. 47) было начато в 1800 г. в Лондоне. Владельцами предприятия выпуска­лись сотни слуховых трубок, расходившихся по разным странам. Кроме обычных изготавливались слуховые трубки, вмонтирован­ные в трости, в складные веера, а также трубки, обладающие увеличенным резонатором, и т. п.

Оригинальную конструкцию имели слуховые трубки, которы­ми пользовался Бетховен. Их создал Иоганн Мельцен. Пианист и педагог, он был талантливым механиком, его наиболее известное изобретение — метроном.

В музее К.Э.Циолковского в Калуге можно увидеть слуховые трубки, сконструированные самим ученым. Он двенадцать лет стра­дал тяжелой тугоухостью, и эти трубки помогали ему.

История знает и ряд курьезных слуховых аппаратов. Так, для одного из испанских королей, страдавшего тугоухостью, но скры­вавшего это, был сконструирован специальный трон. Широко от­крытые пасти львов в подлокотниках кресла служили раструбами, улавливающими звуки. По скрытой системе свинцовых трубок звук поднимался к вершине трона, в которой также были скрыты тру­бочки, вставлявшиеся в уши глухого короля (рис. 48). Более доро­гих и громоздких слуховых аппаратов позднее не встречалось.

Конструкции многих слуховых аппаратов принципиально ос­новывались на представлении о том, что ушная раковина являет-

 

ся органом, от которого именно в значительной степени зависит слуховая способность. Так, в XVII в. Ациделиус предложил ма­ленькие подушечки для приподнимания слишком прижатых к че­репу ушных раковин. Буханен в 1825 г. рекомендовал помещать за ухом полулунную пробковую подушку, покрытую тонкой бума­гой. Несколько позже Вебстер разработал отофон, представляю­щий собой серебряные щипчики, которыми следовало закреп­лять ушную раковину таким образом, чтобы она образовывала с поверхностью черепа угол в 45°. Предпринимались попытки уве­личить поверхность ушной раковины с помощью чаши особой формы или просто круга, сделанного из бумаги, воска или метал­ла. Эти приборы носили название мегафонов. При отсутствии уш­ных раковин предлагались искусственные протезы из кожи, дере­ва, папье-маше.

Неслышащие люди любыми доступными способами стреми­лись облегчить себе восприятие звуков. Так, Людвиг ван Бетхо­вен, чтобы слышать музыку, зажимал в зубах палочку и прикла­дывал ее к деке рояля. В 1900 г. Поладио предложил очень похожий слуховой аппарат. Он состоял из деревянной палочки длиной 0,5 м, на одном конце ее было металлическое полукольцо, которое на­девалось на гортань говорящего, а другой конец оканчивался кру­жочком, который глухой должен был сжимать зубами.

Для усиления звука в начале XX в. предлагалось даже исполь­зовать фонограф: его укрепляли на лбу неслышащего. Нижний конец трубки фонографа, закрытый мем­браной, имел в центре овальное отверстие, которое во время речи передавало колебания костям че­репа.

Эффект от использования всех этих акустических устройств был весьма ограниченным. Максималь­но достижимое при этом 10-крат­ное усиление звука являлось со­вершенно недостаточным для ком­пенсации даже незначительной потери слуха. Кроме того, эти ус­тройства, как правило, были гро­моздкими и неудобными при пользовании.

В разных источниках встречают-Рнс. 48. Трон короля Испании ся противоречивые данные о том,

кто был первым изобретателем слухового электрического аппара­та. Однако неоспоримо огромное значение изобретений Алексан-дера Грехема Белла, в результате которых возникла телефонная связь. В то же время немногие знают, что значительную часть сво­ей жизни Белл посвятил проблемам глухоты. Остановимся под­робнее на этой стороне его биографии.

Его отец, Мэлвилл Белл, был выдающимся педагогом, специалис­том по речи. Он придумал особую систему письменного обозначения звуков, известную сейчас как фонетическая транскрипция. Маленький Александер увлекался лингвистикой, акустикой, освоил фонетическую систему отца.

В 1871 г., когда Александеру было 24 года, ему предложили место педагога в школе для глухих детей в Бостоне (США). Так началась работа Белла с глухими, которая продолжалась затем всю жизнь.

В школе он познакомился с Мейбл Хаббард, дочерью известного бо­стонского адвоката. Она полностью утратила слух после скарлатины, пе­ренесенной в раннем детстве. Молодые люди полюбили друг друга. Но отец Мейбл возражал против этого брака, считая, что доходы Белла недостаточны для обеспечения семьи.

К этому времени относятся первые изобретения Белла. Чтобы пока­зать своим ученикам различные звуки речи, он придумал такой прибор: к стальной мембране, колеблющейся под действием звуков голоса, при­паивалась тонкая игла, соединенная рычагами с пишущим устройством. На закопченной поверхности вращающегося барабана это устройство рисовало кривые для разных звуков. Белл назвал этот прибор «видимая речь».

Александер Белл мечтал, что с помощью подобных автоматических устройств глухие научатся понимать речь окружающих. Этого не про­изошло. Однако работа над такого рода приборами, превосходное знание акустики определили успех Белла в главном деле его жизни — изобрете­нии телефонной связи. Уже через несколько лет после выдачи ему перво­го патента на телефон (1876) большинству предпринимателей стало ясно, что это изобретение сулит огромные деньги. Понял это и Хаббард. Белл женился на Мейбл и прожил с нею долгую счастливую жизнь.

Телефон — родной брат прибора «видимая речь» для глухих — принес автору мировую известность и богатство. В середине 80-х гг. XIX в. Французская Академия наук присудила ему премию име­ни Александра Вольта. Эта редкая премия за лучшие работы по электротехнике, учрежденная в начале XIX в. Наполеоном, до Белла присуждалась всего один раз. На деньги премии Белл орга­низовал Американское общество глухих и стал издавать журнал этого общества «Вольта-ревью». В его завещании, адресованном компании «Белл телефон корпорейшн», предписывалось регу­лярное выполнение исследований и разработок приборов, по­могающих глухим.

Микрофон и телефонная трубка Белла — основные звенья, необходимые для создания усилителя звуков. Первый из них пре­вращал звуковые колебания в электрические. В телефонной трубке происходило обратное превращение — электрические колебания вновь преобразовывались в звуковые. Но для создания слухового протеза недоставало еще одного важного элемента — усилителя электрических колебаний, включенного между микрофоном и труб­кой. Появление таких устройств, позволяющих в тысячи и милли­оны раз усиливать слабые электрические колебания, связано с еще одним изобретением — электронной лампой (1910—1920).

В 30-х гг. XX в. были созданы первые усилители звуков, удовлет­воряющие основным запросам слабослышащих. Однако слуховые аппараты на электронных лампах обладали двумя серьезными недостатками: они были громоздкими и требовали для своей ра­боты сравнительно большой электрической энергии.

В 1896 г. англичанин Бертрам Торнтон сконструировал пер­вый электрический слуховой аппарат. При этом Торнтон всего лишь применил усиление уже существующего телефона с уголь­ным микрофоном не для преодоления больших расстояний, а для улучшения понимания речи в обычной комнате. Итак, первый слуховой аппарат состоял из угольного микрофона, магнитного телефона и трех сухих батарей, находившихся в ящичке. Ни уси­ление, ни частотный диапазон не отличались от значений, при­вычных для слуховых рожков. Но начало новой эпохе было поло­жено.

Вскоре у Торнтона появился последователь, который стал вы­пускать подобные аппараты серийно, — одаренный молодой ин­женер из США доктор Миллер Риз Хатчинсон. Он получил пер­воклассное образование, вначале в военной академии, затем в политехническом и медицинском институтах, ас 1910 г. стал со­трудником и доверенным лицом Томаса Эдисона. В 35 лет он уже попал в американский справочник «Кто есть кто», где его имя стояло в одном ряду с Томасом Эдисоном и Генри Фордом.

Хатчинсон совместно с Дж. Вильсоном и при финансовой под­держке президента США основал в 1898 г. фирму под названием «Акоирпопе Сотрапу» для серийного выпуска слуховых аппара­тов. Это предприятие стало первым в мире изготовителем таких устройств.

Первое изделие фирмы под названием «АкоиЫНоп» стоило 400 долларов и отличалось технической изощренностью. Им одно­временно могли пользоваться трое пациентов, оно было бина-уральным и в довершение всего имело аудиовход для фонографа. В 1900 г. Хатчинсон создал уменьшенный переносной вариант, который он назвал «Акоирпопе».

Начало деятельности фирмы едва не стало ее концом: «Акои­рпопе» обладал слишком высокой себестоимостью и уже через

год фирма «Акоирпопе Сотрапу» была объявлена банкротом и выставлена на торги. Но Хатчинсону повезло. Он вновь получил помощь и опять из самых высших кругов.

Принц Уэльский, Альберт Эдуард, должен был 9 августа 1902 г. взойти на престол под именем Эдуарда VII. Его жена Каролина Мария Алексан­дра страдала прогрессирующей тугоухостью. Но она хотела участвовать в предстоящей церемонии коронации и правильно отвечать на все вопро­сы, предусмотренные протоколом. Так как ее мать, немецкая принцесса Луиза Гессен-Кассельская, также тугоухая, в свое время с успехом пользо­валась слуховыми рожками, Александра решила во время коронации ис­пользовать слуховое средство. Но оно должно было представлять собой самую современную модель.

Знаменитый изобретатель Миллер Риз Хатчинсон, слава которого докатилась и до Лондона, был приглашен в Букингемский дворец для того, чтобы представить усовершенствованный вариант «Акоирпопе». Их высочества были в восторге от прибора, потому что Александра смогла слышать с его помощью так, как давно уже не слышала, а Эдуард, кото­рый слыл в народе весьма прогрессивным человеком, непременно хотел показать, что он в свои шестьдесят лет держит руку на пульсе времени. Электрический чудо-аппарат из Америки пришелся для этого как нельзя кстати.

В качестве благодарности за попечение о королевском слухе Хатчин­сон получил золотую медаль. На ней была изображена картина корона­ции и выбито персональное посвящение: «М. Р. Хатчинсону от королевы Александры в знак дружбы и признания его заслуг в области техничес­ких открытий и изобретений».

Королева Александра далеко опередила других представителей пра­вящих семейств. Страдающий старческой тугоухостью император Авст­ро-Венгерской империи Франц-Иосиф I настоятельно нуждался в слу­ховом средстве, но ограничивался тем, что держал ладонь за ухом и на­клонялся вперед. Германский император и прусский король Вильгельм II также плохо слышал одним ухом. Примерял ли он хоть раз в жизни ка­кой-либо слуховой прибор, так и осталось неизвестным. Зато Александра подала пример английскому премьер-министру сэру Уинстону Черчил­лю, который в 1948 г. приобрел слуховой аппарат. Он умудрялся пользо­ваться им и в политических целях. Когда выступления представителей правящей партии лейбористов в Палате общин ему надоедали или раз­дражали его, он демонстративно у всех на глазах отключал слуховой ап­парат.

Первый электрический слуховой аппарат в 1900 г. описал Ф. Алт — ассистент профессора А.Политцера из венской клиники. Описанный им прибор состоял из угольного микрофона, магнит­ного наушника и батареи. В последующие десятилетия слуховые аппараты на угольных микрофонах стали выпускать и фирмы Гер­мании.

 

Слуховой аппарат Белла не модернизировался почти пятьдесят лет. Лишь в 1922 г. большой телефонный наушник был заменен миниатюрным воздушным телефоном, который вкладывался в на­ружный слуховой проход. Это в значительной мере снизило косме­тические недостатки первого электрического слухового аппарата.

Начиная с 1923 г., когда был внедрен первый костный вибра­тор, электрические слуховые аппараты стали применяться при кондуктивной тугоухости. В дальнейшем в схему слухового аппа­рата включили регулятор громкости, который давал возможность менять степень усиления звуков, что позволило пользователям регулировать силу звука в зависимости от степени тугоухости. Но слуховые аппараты с угольными микрофонами имели ограничен­ный коэффициент усиления и резкий резонансный пик в области 1000 Гц. Длительное время такие аппараты представляли собой настольное устройство часто с несколькими микрофонами и сис­темой резонансных полостей. Их большим недостатком кроме не­совершенства акустических характеристик являлись подвержен­ность загрязнению, действию высоких температур, влажности, за­висимость параметров от места нахождения микрофона. Это были довольно простые и недорогие слуховые аппараты, которые ши­роко применялись до 30-х гг.

В 30-е гг. XX в. удалось построить первые усилители звуков, удов­летворяющие запросам слабослышащих. Однако слуховые аппара­ты на электронных лампах все-таки оставались довольно громозд­кими.

После Второй мировой войны и американские, и советские специалисты на новом техническом уровне возвратились к идее Александера Белла сделать звуки речи видимыми для глухих. Как и в 70-х гг. XIX в., эти устройства получили название «видимая речь». Но вместо закопченного барабана знаки, соответствующие произносимым звукам, возникали на экране электронно-лучевой трубки, напоминающей кинескоп обычного телевизионного при­емника. В отличие от последнего светосостав экрана в таких труб­ках обладал значительным послесвечением, что позволяло сохра­нять видимыми знаки, возникающие на экране прибора, на про­тяжении 8 — 10 с.

В 1950—1960 гг., после создания полупроводниковых прибо­ров современной микроэлектроники, стали изготавливать неболь­шие слуховые протезы. Они обладали достаточно высокими элек­троакустическими характеристиками, хорошими косметически­ми качествами — небольшими размерами и самого аппарата, и источников питания, оригинальным внешним оформлением. Слу­ховые аппараты делали в виде заколок для волос, в очковой опра­ве, в виде изящных коробочек (карманные аппараты).

В СССР производство слуховых аппаратов было освоено в на­чале 40-х гг. на Московском протезном заводе. В 1932 г. решением

комиссии при Наркомздраве и Наркомсобесе при участии круп­нейших отечественных отоларингологов была создана специаль­ная лаборатория в Центральном институте труда инвалидов. В 1938 г. начался серийный выпуск микротелефонных слуховых аппаратов типа СА-35. Этот аппарат был сконструирован неудачно, даль­нейшее его совершенствование привело к выпуску слуховых ап­паратов типа СА-38 и СА-39. Эти приборы также имели значи­тельные недостатки: узкую полосу пропускаемых частот, малую чувствительность, нестабильность, нечеткость передачи речи и др. Последний аппарат этой серии был выпущен в 1940 г.

В 1944—1947 гг. была усовершенствована конструкция слухо­вых аппаратов типа СА-39, а также создан аппарат на электрон­ных лампах — ЛАБ-4. Он применялся для протезирования при средних и больших потерях слуха, но был настолько громоздким и тяжелым, что фактически им можно было пользоваться, только сидя за столом. На его конструктивной основе был сделан более совершенный ламповый слуховой аппарат ЛАБ-8.

Использование высококачественной магнитной стали и элект­роугольных деталей позволило создать более чувствительные и мощные микротелефонные аппараты типа МСА. Однако вслед­ствие принципиальных особенностей устройства они были эф­фективными лишь при небольших нарушениях слуха, диапазон их применения был весьма ограничен.

На основе опыта эксплуатации слуховых аппаратов была скон­струирована новая модель — «Звук». Она имела удовлетворитель­ные акустические характеристики, обеспечивала большое усиле­ние звука, выходной уровень 130 дБ, что давало возможность про­тезировать людей с большой потерей слуха, достигавшей 80 дБ. Тяжелые и громоздкие батареи питания больным приходилось но­сить отдельно от прибора, в сумке или в кармане.

Следующим устройством, имевшим значительно меньшие раз­меры и вес, стал слуховой аппарат «Слух». В отличие от модели «Звук» источники питания были размещены уже в футляре при­бора, что создавало определенные удобства.

С появлением полупроводников началось производство аппа­ратов типа «Кристалл», «Слуховые очки» и др.

Параллельно с расширением производства слуховых аппаратов создавалась сеть центров слухопротезирования. В 1964 г. на основе сотрудничества между детской городской клинической больни­цей № 1 и Московским заводом слуховых аппаратов на базе аудио-логической лаборатории больницы был организован первый в нашей стране пункт слухового протезирования детей.

В последние десятилетия слухопротезная техника интенсивно развивалась. До неузнаваемости изменился внешний вид слуховых аппаратов. Они стали миниатюрными и удобными для маскиров­ки, улучшились их функциональные возможности.

Подводя итог историческому обзору, можно выделить следую­щие основные вехи развития технологий производства слуховых аппаратов (в хронологическом порядке появления новых моди­фикаций):

1650 г. — первое механико-акустическое устройство — слуховая трубка;

1869 г. — электроакустический слуховой аппарат (настольный); около 1900 г. — костный слуховой аппарат; 50-е гг. XX в. — заушный слуховой аппарат на транзисторах; 60-е гг. — внутриушной аппарат; 80-е гг. — аппарат с цифровым программированием; 90-е гг. XX в. — аппарат с цифровым процессором обработки речи.