hearing aid - Universitas Hasanuddin

ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
1
HEARING AID
PENDAHULUAN
Hearing aid atau alat bantu dengar merupakan suatu alat elektronik yang
dirancang untuk membantu orang yang kehilangan pendengarannya. Kebanyakan
kehilangan pendengaran pada orang dewasa secara permanen (tidak dapat diobati
secara medis ataupun dengan pembedahan). Tetapi dalam banyak kasus sebuah alat
bantu pendengaran dapat membantu. Seberapa besar alat bantu pendengaran
membantu, bervariasi tergantung individunya, tingkat kehilangan pendengaran,
keadaan lingkungannya.
SALAH satu kelemahan alat bantu dengar (hearing aid) adalah menguatkan
semua gelombang suara yang diterima, termasuk suara yang tidak diinginkan (background noise). Bahkan tidak jarang dalam situasi ramai, suara bising dari latar
belakang ini justru dominan sehingga menutup suara yang diinginkan.
Salah satu pemecahan yang cerdas adalah dengan menerapkan teknologi
digital, di mana gelombang suara yang diterima mikrofon alat bantu dengar
dipisahkan secara digital dan hanya menguatkan sinyal suara yang dibutuhkan.
Dengan cara digital ini bukan hanya suara yang diharapkan bisa lebih jelas, tetapi
juga sangat menekan noise internal yang dihasilkan alat bantu dengar itu sendiri.
"Dengan alat bantu dengar yang baru ini saya bisa mendengar lebih jelas,
terasa sekali bedanya dengan alat yang sebelumnya saya pakai," kata Soebroto,
mantan Sekjen OPEC yang menggunakan alat barunya sejak Agustus 1999 lalu.
Sejak tahun 1994 Soebroto menggunakan alat bantu dengar, namun baru kali ini
merasa lebih baik.
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
2
Soebroto memakai alat bantu dengar jenis completly in the canal (CIC) yang
sangat kecil sehingga tidak tampak dari depan, karena bisa masuk dalam liang telinga.
Mantan Sekjen OPEC ini bertindak sebagai wakil dari pemakai alat bantu dengar
tampil dalam pertemuan pers bersama ahli audio dari Siemens, Jerman, Benoit
Caudreliez, yang dihadirkan pihak Hearing Aid Melawai.
Pertemuan ini sebenarnya lebih memperkenalkan produk alat bantu dengar
buatan perusahaan Jerman yang mereka sebut Prisma itu. Alat bantu dengar ini
menggunakan sistem digital yang bisa diprogram, dan bahkan mereka mengklaim
produknya sudah sepenuhnya bekerja secara digital.
Sebuah cip berukuran 3x4 mm yang mampu melakukan perhitungan
matematis sebanyak 150.000 kali dalam satu detik, sehingga dapat memroses suara
yang masuk dengan cepat. Untuk jenis di belakang telinga bisa menggunakan dua
mikrofon untuk kebutuhan yang berbeda, mikrofon directional (satu arah) untuk
digunakan dalam keadaan ramai dan jenis omni-directional (segala arah) untuk situasi
sepi.
Hearing Aid Choices
Seluruh hearing aid, tanpa memperhatikan jenisnya, dibuat dengan bagian dasar yang
sama. Pada Hearing Aid jenis BTE,seperti yang ditunjukkan dibawah ini, anda dapat
mengamati mikrofon, tone hook, volume control, saklar on/off,dan baterai.
Mikrofon mengambil suara - suara dari sekitarnya dan mengirimnya ke prosessor
yang memperkuat sinyal tersebut. Hearing Aid akan memperkuat beberapa frekuensi
dari suara yang masuk lebih dari
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
berbagai
ketergantungan atas kehilangan
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
3
pendengaran anak anda. Ahli suara anda menggunakan hearing aid's tone controls
untuk menghasilkan penguatan suara yang sesuai untuk kehilangan pendengaran
pada anak anda.
Setelah suara tersebut diperkuat, kemudian suara tersebut diarahkan melalui hearing
aid tone hook ke sebuah earmold yang mana dibuat berdasarkan kebiasaan untuk
setiap anak. Tone hook adalah sebuah lempengan plastic kecil yang terkait diatas dan
belakang telinga bagian luar pada anak (pinna). Earmold mempengaruhi hearing aid
dalam telinga anak dan mengarahkan suara dari hearing aid ke dalam kanal telinga.
Earmolds terbuat dari bahan materi lunak setelah sebuah cetakan diambil dari telinga
anak anda. Earmolds dibuat tersendiri untuk setiap anak dan dipaskan dengan sempit
dalam kanal telinga. Selama seorang bayi tumbuh, earmolds perlu untuk diganti
sesuai pada bentuk dasar.
Hearing Aid Gain
Hearing aid meningkatkan level suara pada tinggi suara yang berbeda (frekuensi) .
Hal ini diketahui sebagai penguatan pada hearing aid. Untuk kehilangan pendengaran
ringan, dibutuhkan jumlah penguatan yang kecil. Sebuah kehilangan pendengaran
yang berat memerlukan banyak penguatan. Ketika suatu kehilangan pendengaran
berbeda pada setiap frekuensi, Para ahli suara juga harus menyetel penguatan dari
hearing aid secara tepat
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
4
COCHLEAR
Cochlear implant adalah alat pendengaran buatan
yang dirancang untuk
menghasilkan sensasi pendengaran yang berguna yang secara elektrikal merangsang
saraf - saraf dalam pusat telinga. The cochlear implant dirancang untuk simpangan
bagian – bagian rusak dari bagian dalam telinga dan mengirim rangsangan listrik
secara langsung ke saraf pendengar dimana rangsangan tersebut kemudian ditafsirkan
sebagai suara oleh otak.
Alat ini menyediakan kemampuan untuk sensasi pendengaran yang berguna dan
memperbaiki kemampuan berkomunikasi bagi orang yang kehilangan pendengaran
yang parah.
Cochlear implants adalah sebuah pilihan penting bagi individu yang memperoleh
sedikit atau tidak ada keuntungan dari sebuah hearing aid konvensional.
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
5
Prinsip kerja dari cochlear implant
1. Gelombang suara masuk pada mikrofon yang ditempatkan pada headpiece.
2. Suara dikirim ke
speech processor melalui sebuah kabel tipis yang
menghubungkan headpiece ke speech processor.
3. The speech processor mengubah suara tersebut menjadi sebuah sinyal khusus
yang dapat ditafsirkan oleh otak. Perubahan ini diselesaikan dengan suatu
program yang disebut speech processing strategies.
4. Sinyal khusus tersebut dikirim kembali melalui kabel yang sama ke
headpiece dan dikirim melewati kulit melalui gelombang radio ke alat yang
ditanam tersebut.
5. Sinyal tersebut berjalan melalui barisan elektroda di dalam pusat telinga dan
merangsang saraf pendengaran.
6. Saraf pendengaran kemudian mengirim sinyal – sinyal listrik ke otak dimana
siyal – sinyal listrik tersebut ditafsirkan sebagai suara.
Beberapa – beberapa keistimewaan khusus dari hearing aid
Pada saat sekarang ini, teknologi pembuatan hearing aid semakin rumit dan canggih.
Saat ini banyak hearing aid memiliki mikrofon khusus dan amplifier. Beberapa seri
dari hearing aid memiliki computer – computer kecil didalamnya. Kemajuan –
kemajuan ini mempengaruhi bagaimana cara
hearing aid memproses
(atau
mengubah) suara. Banyak pilihan yang tersedia dan mungkin termasuk satu atau lebih
dari pilihan berikut ini:
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
6
1. Wide Dynamic Range Compression
Dengan proses kompresi, rangkaian hearing aid dapat menguatkan suara – suara
terhalus melebihi suara ternyaring. Jika sebuah rangkaian hearing aid memiliki
wide dynamic range compression, itu secara otomatis menyetel jumlah penguatan
yang tersedia disepanjang lebar jarak tingkat pendengaran, oleh sebab itu suara
terhalus pun dapat dengan mudah didengar, sementara menjauhi gangguan dari
suara nyaring. Jenis rangkaian ini juga dapat menolong anak kecil untuk
mendengarkan percakapan lainnya dari suatu jarak yang tidak dapat dijangkau
dengan jenis hearing aid lainnya.
2. Directional Microphones
Beberapa dari rangkaian hearing aid memiliki pengaturan mikrofon yang
terpisah yang mengizinkan pengguna untuk salah satu suara terbaik dari sebuah
area luas atau dari sebuah jarak pendengaran yang sempit. Hal ini sama halnya
dengan sebuah kamera dengan lebar sudut dan lensa zoom. Dalam situasi ramai
sebuah directional microphone dapat menekan suara - suara yang datang dari
belakang (sering gaduh), memperbaiki kemampuan anak untuk mendengar cara
berbicara yang berasal dari depan. Sementara keistimewaan ini dapat berguna
dalam banyak situasi, disana dapat menjadi masalah ketika directional
microphones digunakan dengan anak muda. Anak balita mempelajari bahasa
dan cara berbicara dalam jumlah yang banyak dengan mendengar dari orang
lain ketika mereka sedang berbicara disekelilingnya. Directional microphones
mungkin mengurangi kesempatan anak untuk menerima beberapa bahasa
kurang penting untuk disampaikan. Terlebih pada, keamanan yang perlu
diperhatikan jika anak tidak dapat mendengar bunyi peringatan di lingkunagan
mereka, seperti sebuah mobil yang mendekat. Ketika jenis dari pilihan ini
terbiasa dengan anak, jenis tersebut penting untuk memakai tipe directional
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
7
microphone yang dapat dinyala dan dipadamkan. Para orang tua akan
memerlukan pengertian ketika memilih petunjuk untuk menyalakan.
3. Multi-memory Devices
Beberapa hearing aids memiliki kemampuan untuk menyimpan lebih dari satu
frekuensi tanggapan atau programdi dalam hearing aid. Dengan bermacam
memori dapat mengizinkan pengguna hearing aid
atau orang tua untuk
memilih dari frekuensi tanggap yang berbeda atau pilihan mikrofon dengan
sebuah remote control atau dengan menekan tombol pada hearing aid. Orang
dewasa yang memanfaatkan keistimewaan tipe ini sering menggunakan banyak
memori untuk situasi pendengaran yang berbeda, seperti suara latar gangguan
yang tinggi atau saat mendengar TV atau musik. Bagi anak muda, bermacam
memori boleh memberikan keuntungan ketika pendengaran yang hilang bersifat
progresif atau secara fluktuasi sepanjang time. Fitur ini akan menyediakan
perubahan – perubahan
dalam tanggapan hearing aid
secepatnya.Dalam beberapa kasus, hal itu dapat
untuk disediakan
berguna untuk memiliki
beberapa frekuensi tanggap berbeda yang tersedia ketika sebuah hearing aid
yang pertama cocok untuk anak kecil. Dengan cara tersebut, Orang tua dapat
membantu menentukan tanggapan yang mana yang memberikan kemampuan
pendengaran terbaik untuk anak mereka. Ketika memakaikan multiple memory
devices dengan anak kecil, orang tua butuh suatu keputusan untuk mengatur
program mana yang akan digunakan dan mereka juga harus menyadari ketika
suatu perubahan dalam program dibutuhkan
4. Digitally Programmable
Karena untuk kemajuan dalam teknologi mikrochip, banyak hearing aid
sekarang diprogram secara digital. Hal ini memperbolehkan ahli suara untuk
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
8
mengatur banyak karakteristik dari hearing aid di kantornya. Sebuah komputer
biasanya menyetel hearing aid untuk hal yang sesederhana mengatur nada atau
sekompleks jumlah dan tipe – tipe program yang disimpan dalam memori. Hal
ini dapat menyediakan beberapa keperluan yang bersifat fleksibel ketika
dipasang pada balita dan anak kecil, sebab kita mungkin tidak mengetahui
derajat kepastian dan bentuk dari pendengaran yang hilang pada awal
pemasangan dari hearing aid
5. Digital Signal Processing
Digital hearing aids memiliki sebuah computer yang mengatur pemrosesan
suara didalam hearing aid itu sendiri. Suara yang baru masuk dirubah menjadi
bentuk sebuah sinyal digital yang memperbolehkan banyak jenis pemrosesan
sinyal yang berbeda untuk dipakai. Tak satu pun dari pemrosesan digital telah
ditemukan paling baik untuk orang dewasa dan tidak ada pelajaran yang telah
diterbitkan saat ini menggunakan jenis teknologi ini dengan anak kecil.
6. FM Systems
Secara tradisional, sistem FM telah digunakan
dalam keadaan yang
berhubungan
masalah
dengan
pelajaran
untuk
mengatasi
–
masalah
pendengaran dalam kelas yang ribut. Guru memakai sebuah mikrofon kecil dan
pemancar dan anak – anak memakai sebuah hearing aid dan penerima. Suara
dikirim secara langsung kepada anak via pentransmisian FM secara nirkabel .
Sistem ini telah diperlihatkan untuk memperbaiki komunikasi dalam situasi
yang sulit. Banyak ahli suara saat ini menganjurkan agar sistem ini berguna
dalam hal di luar pendidikan sebaik mungkin. Mereka lebih terbiasa digunakan
dalam banyak situasi dimana terdapat suara latar tinggi yang mengganggu,
pemantulan atau kejauhan dapat membuat pendengaran dan pemahaman yang
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
9
sulit. Beberapa contoh seperti nonton televisi, perjalanan dengan mobil, dan
pelayanan yang bersifat keagamaan.
Hearing Aid Style
Hearing aid atau alat bantu pendengaran pada saat ini tersedia dalam beberapa
jenis. Tipe yang terbaik untuk dipilih tergantung pada tingkat kehilangan
pendengaran, bentuk telinga, gaya hidup dan kebutuhan akan pendengaran. Setelah
mengevaluasi tingkat pendengaran, seorang ahli THT dapat menolong kita untuk
menentukan pilihan yang tepat.
Berikut ada empat jenis alat bantu pendengaran :
1. Behind )The Ear (BTE)
Jenis alat bantu pendengaran ini diletakkan di belakang telinga dan dikaitkan
di bagian atas daun telinga. Alat ini ditahan oleh bentuk telinga sesuai dengan kanal
telinga sehingga suara dari alat bantu pendengaran ini diteruskan ke gendang telinga.
Jenis ini mudah untuk dimanipulasi dan segala tipe rangkaian dapat sesuai dengan
model ini.
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
10
2. In The Ear (ITE)
Jenis ini diletakkan di dalam daun telinga. Alat ini akan menutup saluran
telinga sepenuhnya. Seperti halnya BTE, jenis tipe ini mudah dioperasikan dapat
sesuai dengan kebanyakan rangkaian yang
dikembangkan.
3. In The Canal (ITC)
Jenis ini diletakkan di dalam saluran kanal telinga dan tidak terlalu tampak
kelihatan dibandingkan dengan jenis BTE ataupun ITE. Karena bentuknya yang lebih
kecil sehingga jenis ini pasti lebih sukar untuk dimodifikasi dan tidak semua tipe
rangkaian dapat pas untuk model ini.
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
11
4. Completely-in-the-Canal (CIC)
Jenis alat bantu dengar yang satu ini dipasang jauh di dalam saluran kanal
telinga dan umumnya tidak dapat dilihat. Karena bentuknya yang begitu kecil
sehingga tidak semua tipe rangkaian dapat sesuai dengan model ini. Jenis ini sangat
sesuai untuk penderita yang amat parah.
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
12
Desain Sebuah Alat Bantu Pendengaran
Kehilangan pendengaran pada tiap-tiap orang berbeda-beda pada frekunsi
suara tertentu. Oleh karena itu penderita tersebut harus dites dengan sejumlah nada.
Volume dari tiap nada (frekuensi) menunjukkan level dari kemampuan mendengar
seseorang. Level ini direkam untuk tiap frekuensi yang digunakan dalam test. Jika
nada pada ambang pendengaran yang normal adalah 30 dB, dan penderita tersebut
mempunyai ambang pendengaran 36 dB, maka perolehan 6 dB tersebut yang harus
disesuaikan pada sensitivitas seseorang pada telinga normal.
Kita harus mendesain sebuah rangkaian amplifier untuk mengkompensasi
(sebanyak mungkin) kehilangan pendengaran pada frekuensi yang berbeda-beda.
Diasumsikan bahwa input diterima oleh sebuah mikrofon. Mikrofon ini merubah dari
besaran akustik menjadi besaran tegangan. Keluaran mikrofon menjadi masukan
untuk sebuah penguat lebar bandwith, yang didesain untuk menguatkan sinyal yang
lemah dari mikrofon dalam batas sinyal audio. Hasil dari combinasi mikrofon dan
broadband amplifier diumpankan ke sebuah rangkaian amplifier. Amplifier ini kita
desain berdasarkan seberapa besar penguatan yang kita butuhkan untuk mengatasi
kehilangan pendengaran. Signal dari rangkaian tadi kita umpankan ke sebuah audio
amplifier untuk dikuatkan dayanya sehingga dapat dipancarkan oleh alat pendengar
(earphone). Impedansi keluaran dari broadband amplifier yang diberikan ke
rangkaian desain sebesar 50 ohms. Impedansi inout dari audio amplifier sebesar 2
Magaohms.
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
13
Blok Diagram dari Keseluruhan Alat Bantu Pendengaran
Hearing Aid Circuit
Berikut adalah salah satu contih rangkaian sebuah alat bantu pendengaran
yang didesain sebagai penguat yang digunakan untuk alat jenis ITE dan BTE.
Figure 1
Rangkaian ini memounyai keluaran maximum 123 dBSPL dan perolehan ambang
sebesar 50 dB. Pengaturan volume dapat dilakukan dengan mengatur Vc untuk besar
volume keluaran dan treshold trim resistor (RT) untuk mengatur level sinyal
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
14
keluarannya. Rangkaian ini menggunakan system AGC (automatic gain control /
pengaturan otomatis) dimana umpan baliknya berada antara keluaran dan volume
control.
Transistor T1 digunakan sebagai amplifier AGC yang menhasilkan ambang atau
batas 25 dB. Keluaran hasil penguatan dihubungkan ke sebuah penerima yang dikenal
sebagai Knowles BK 1606.
Performance dari rangkaian di atas dapat dilihat pada table dibawah.
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
ELEKTRONIKA KEDOKTERAN
Daftar Pustaka
1. http://www.engr.uky.edu/~donohue/audio/MIDTERM.html
2. http://www.gennum.com/hip/pdffiles/50059DOC.pdf
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2005
15