Трудно привести веские доводы против присутствия влаги, если вы не слуховой аппарат. Влага и электроника несовместимы. Эти две вещи не смешивались в прошлом, не смешиваются и сейчас, и, несмотря на растущую зависимость нашего поколения от современных персональных устройств, носимых в ушах, не будут смешиваться и в ближайшее время.
Понимание проблемы влаги
Пользователи слуховых аппаратов могут резонно спросить: «Как же слуховые аппараты могут намокнуть?». Ведь потребители ожидают, что сложные устройства будут работать с предельной точностью:
- в течение примерно 40 000 часов
- на планете, большая часть которой покрыта водой
- в воздухе, насыщенном влагой
- в окружении кожи, которая постоянно потеет, чтобы регулировать температуру тела
Учитывая обстоятельства предполагаемого использования слуховых средств, лучше задать другой вопрос: «Как слуховые аппараты вообще могут оставаться сухими?».
Повреждение от влаги является одной из основных причин ремонта слуховых аппаратов. Распространенными проблемами являются перебои в электроснабжении, конденсация влаги и коррозия. Эта нежелательная влажность может быть вызвана погодой/влажностью, потом пользователя или случайным попаданием воды.
Надежность и долговечность электронных устройств часто связаны с условиями окружающей среды, в которых они работают. Как правило, чем выше температура окружающей среды и относительная влажность, тем короче срок службы. И слуховые аппараты не исключение.
Недавние результаты опроса аудиологов, профессиональный анализ и обширные данные о сушке обеспечивают дополнительную поддержку этих наблюдений, точно определяя, насколько распространена и как дорого обходится проблема влажности, как для пациентов, так и для специалистов:
- В данный момент 98% слуховых аппаратов содержат влагу.
- 67% слуховых аппаратов ремонтируются несколько раз по истечении гарантийного срока.
- Специалисты по слухопротезированию сообщают о влаге/ушной сере как основной причине неисправности слухового аппарата.
- 73% центров слухопротезирования тратят более часа в день (а 25% офисов тратят более трех часов в день) на ручную очистку/сушку слуховых аппаратов.
- Наличие влаги не является сезонным или географическим фактором.
Даже фундаментальные принципы конденсации предполагают, что окружающая среда слухового средства, носимого в ушах, практически гарантирует постоянное присутствие влаги. Прохладный стакан воды часто «потеет» в теплый день из-за того, что температура поверхности стекла ниже точки росы в этой среде. Влага, содержащаяся в воздухе в виде пара, конденсируется, превращаясь в воду. Считайте, что слуховой аппарат — это стекло, а слуховой проход — это теплый день. Происходит скрытая конденсация, и внутри телефона образуется вода.
Таблица 1 показывает, что в типичной ситуации в ухе при температуре воздуха 90°F и относительной влажности 90% влага из воздуха будет конденсироваться и накапливаться внутри телефона, если температура телефона составляет 87°F или ниже. Что еще хуже в сложившейся ситуации, силиконовые вкладыши непреднамеренно действуют как отличные теплоизоляторы. Вкладыши будут поддерживать температуру телефона ниже температуры слухового прохода в течение длительного времени, обеспечивая продолжение процесса конденсации. Проще говоря, если температура поверхности слухового аппарата будет ниже 87°F, когда ушной вкладыш попадает в ухо, на внутренней поверхности телефона слухового аппарата будет присутствовать влага.
Достаточно небольшого количества влаги, чтобы оказать значительное влияние на работу слухового аппарата. Результаты измерений системы AudioScan Verifit показывают, что всего лишь 0,5 мкл воды в телефоне может оказать влияние на эффективность усиления слухового аппарат, снизив его на 30 дБ. Для сравнения, 1,0 мкл воды для внутриканального слухового аппарата (ITC) — это то же самое, что три ванны с водой для объема дома среднего размера в США. Кроме того, используя климатическую камеру с заданными значениями температуры 98,6 °F (гомеостаз) и относительной влажности 75% (средний уровень влажности в слуховом проходе, закрытом слуховым аппаратом), компания Redux доказала, что 1 мкл влаги накапливается в телефоне в течение 20 минут, если телефон и корпус слухового аппарата имеют комнатную температуру 72˚F. На рисунке 1 показано влияние разного количества влаги на слуховой аппарат. Невозможно предотвратить появление скрытой конденсации в телефоне.
Рисунок1. Накопление влаги в слуховых аппаратах и воздействие на них.
0,5 мкл – может вызвать снижение усиления на 30 дБ.
1 мкл – во внутриушном слуховом аппарате сравним с тремя ваннами воды в типичном доме.
10 мкл – может вызвать полный отказ слухового аппарата.
Рассмотрение проблемы влаги
Настоящая проблема для специалистов по слухопротезированию заключается не в понимании того, что влага и электроника несовместимы, а в том, что с этим делать. Исторические попытки предотвратить проблемы с влажностью, включая разные комбинации горячего воздуха и ветра, существовали столько времени, сколько существуют слуховые аппараты. Если бы эти усилия по «высыханию» были эффективным решением проблемы влаги, то производителям слуховых аппаратов не нужно было бы вновь и вновь решать эту проблему, пытаясь улучшить водонепроницаемость и защиту. Вместо этого постоянный поток аппаратов, возвращаемых пациентами и клиентами для ремонта, заставляет беспокоиться тех, кто производит и продает слуховые аппараты, слуховые импланты, слуховые гаджеты и слуховые усилители.
Силиконовое нанопокрытие компонентов слухового аппарата помогает замедлить повреждение, которое в конечном счете может нанести аппаратуре влага. Однако прогресс нанопокрытий для устранения этих недостатков не следует путать с реальным решением. Нанопокрытие не полностью защищает слуховой аппарат от проникновения влаги. На самом деле, усилия по предотвращению попадания влаги внутрь слухового аппарата могут привести к обратным результатам, если влага останется внутри аппарата. Удержание влаги — это лишь частичное решение, поскольку любая влага, которая все же попадает в устройство, в конечном счете должна быть удалена.
Зелински посвятил свою магистерскую работу анализу коротких замыканий и зарождающихся коротких замыканий на печатных платах между проводниками/проводящими дорожками с течением времени при разных электрических напряжениях в присутствии влаги. Эта комбинация электрической мощности и влаги существует внутри слухового аппарата благодаря тому, что сам аппарат находится в человеческом ухе, в котором постоянно испаряется вода для поддержания гомеостаза. Влага впитывается даже самим слуховым аппаратом. Корпуса слуховых аппаратов изготавливаются из прочных пластиков (например, нейлона, АБС (акрилонитрила-бутадиен-стирола), ПБТ (полибутилентерефталата) и поликарбоната). Эти материалы широко используются в продуктах, требующих ударопрочного покрытия, но они тоже гигроскопичны, то есть, впитывают воду.
На самом деле, эти вспомогательные пластмассы для корпусов слуховых аппаратов поступают в машины для литья под давлением в виде гранул, которые обычно выпекают всухую перед формованием. Этот процесс сушки предотвращает дегазацию абсорбированной воды, что приводит к образованию пустот, когда пластик сжижается под давлением и при нагревании. Нанопокрытие превращает влагу в миниатюрные капли из-за низких сил адгезии, и эти капли попадают на схемы, вызывая короткие замыкания и рост электромиграции. Затем действие влаги становится заметно пациенту в виде статических помех, гудения, сбоев беспроводной связи или прерывистого усиления.
Степени защиты от проникновения вредных веществ (IP) могут быть полезным руководством для измерения устойчивости слухового аппарата к твердым веществам и жидкостям. Хотя производители слуховых аппаратов работают над повышением степени защиты IP, важно понимать некоторые ограничения этой шкалы. Исследователи берут конкретные рейтинговые оценки, которые затем измеряются в лабораторных условиях с «чистой» водой, а не с реальным фактором окружающей среды, таким, как пот или дождь (или непреднамеренный душ). Эти степени IP не сертифицированы и могут не отражать использование слухового аппарата по назначению.
Воздействие влаги — это не только проблема аппаратуры; оно влияет не только на результаты слуха. Лучшее понимание слуха в мозгу предполагает прямую связь между тем, что услышано, понято и сказано. Исследование Флексера и Коула показало, что «акустическая доступность разборчивой разговорной речи имеет важное значение для роста мозга. Непрерывность аудиологической помощи является необходимой основой для развития навыков слушания и разговорной речи». Работа Александера в области нарушений слуховой обработки показала, что аппаратное обеспечение (слуховой аппарат) должно хорошо функционировать, чтобы программное обеспечение (мозг) могло правильно выполнять свою работу. В результате поврежденные влагой слуховые аппараты становятся проблемой как для слуха, так и для речи.
Решение проблемы влаги
Исследование Хаммела резюмирует: «Относительно мало опубликованных исследований изучали влияние влаги на слуховые аппараты и/или изучали влияние разных типов влаги (например, пота, соленой воды или хлорированной воды) на слуховые аппараты». Коллектив компании Redux использует технологию вакуумных камер для сушки мобильных телефонов в тысячах сетевых магазинов. Выступая за улучшение здоровья слуха, компания Redux задалась вопросом, почему при наличии такой серьезной проблемы, как влажность слуховых аппаратов, нам не хватает общедоступных данных или научных достижений для собственного решения? Слуховые аппараты становятся умнее с каждым днем; так почему гигиенический уход за слуховыми аппаратами не должен стать умнее?
Сушка в вакуумной камере восходит к 1660 году, когда Роберт Бойль впервые проверил результаты снижения давления воздуха под стеклянным колпаком. Вакуум снижает точку испарения воды. При достаточно сильном вакууме влага внутри герметичной камеры может закипеть при комнатной температуре. Недостаток простого вакуума в колпаке заключается в том, что процесс сушки вызывает экзотермическую реакцию: когда влага испаряется, вспомогательное средство остывает, и для дальнейшего снижения точки испарения требуется еще более сильный вакуум. Графически говоря, давление водяного пара влияет на температуру кипения воды так, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Давление паров H2O (график). По горизонтали – температура кипения воды в °F. По вертикали: давление вакуума в мм рт. ст.
Этот график говорит нам о том, что при атмосферном давлении на уровне моря вода будет легко кипеть/испаряться при 212°F. Создавая сильный вакуум в контейнере (например, в вышеупомянутом стеклянном колпаке), можно значительно снизить температуру кипения/испарения воды. Заполненное влагой электронное устройство в таком вакууме превратит воду внутри устройства в газообразный пар, позволяя воде улетучиться и оставить устройство сухим.
Но испарение воды — это только часть проблемы. Поскольку вода внутри устройства невидима, ранее не существовало способа определить, была ли из него удалена вся влага. Добавляя датчик влажности, фазовое изменение воды можно измерить в виде относительной влажности. Определение относительной влажности в вакууме сложнее, чем кажется, потому что относительная влажность — это пар, для которого в качестве транспортной среды требуется воздух, а вакуумные камеры лишены воздуха! Компания Redux разработала и запатентовала циклическую методику, с помощью которой система «разбивает» вакуум и измеряет болюс относительной влажности в камере. Пары относительной влажности, выходящие из камеры, прямо пропорциональны количеству влаги, удаленной из устройства. Конечную точку сушки (100%-ное удаление влаги) и количество удаленной влаги можно рассчитать с помощью кривой отклика датчика относительной влажности, показанной на рисунке 3.
Рисунок 3. Кривая отклика датчика относительной влажности. По вертикали: относительная влажность в %. По горизонтали: время. Формула: общая испаренная влага.
Оборудование компании Redux позволило специалистам по слухопротезированию и производителям провести полевые исследования в течение двух лет. Было собрано и проанализировано более миллиона точек данных. Эти данные исключают какую-либо информацию о пациенте, но фиксируют время высыхания, количество удаленной влаги (до 1/10 мкл), географическое положение и время года. Каждому пользователю также была предоставлена возможность пройти опрос до и после лечения, отметив, каким было состояние слухового аппарата до использования Redux (неудовлетворительно/ слабо/хорошо), и улучшилось ли состояние слухового аппарата после использования Redux (Да/Нет). Основываясь на всех сушках с завершенными опросами, полученные полевые данные показали следующие результаты, которые поддерживают как упреждающую, так и последующую сушку:
- Отказавший слуховой аппарат добился улучшения на 50%
- Слабый слуховой аппарат добился улучшения на 83%
- Хороший слуховой аппарат добился улучшения на 80%
- Все слуховые аппараты добились улучшения на 77%.
Электроакустические анализы с использованием системы Verifit и измерений в реальном ухе дополнительно подтверждают влияние влаги и последующей профессиональной сушки на характеристики слухового аппарата. На рисунке 5 снижение усиления на 50 дБ является результатом искусственного потоотделения величиной 3,0 мкл. Акустическая функция сразу же вернулась к уровню до воздействия влаги после сушки системой Redux.
Рисунок 4. Система фирмы Redux для профессиональной сушки слуховых аппаратов.
Рисунок 5. Функция слухового аппарата до и после сушки системой Redux.
Слева. Слуховой аппарат А – базовая линия.
В центре: Слуховой аппарат А – после добавления 3 мкл влаги.
Справа: Слуховой аппарат А – после воздействия Redux (удаление 3,7 мкл влаги в течение примерно 12 минут).
Возможности при решении проблемы влаги
Понимание, рассмотрение и решение проблемы — все это необходимые шаги для улучшения обслуживания пациентов. Профессиональное удаление влаги означает, что сохранение слуховых аппаратов в сухости превратилось из проблемы в возможность. Максимально эффективное использование технологий решения проблем для улучшения качества слуха является краеугольным камнем обслуживания, ориентированного на пациента. Улучшение обслуживания, конечно, не менее важно для здоровья слухопротезной практики. Владельцы практик отмечают, что ценность предложения профессиональных услуг по сушке слуховых аппаратов включает в себя:
- подготовку бизнеса к неизвестным трудностям, связанным с безрецептурными слуховыми аппаратами и ростом слуховых гаджетов
- представление способа дифференциации практик за счет расширенного обслуживания
- привлечение нового трафика, предлагающего решение для сушки слуховых аппаратов независимо от места покупки
- экономию времени пациента и слухопротезной практики
- сокращение дорогостоящего не гарантийного ремонта
- повышение точности программирования слуховых аппаратов.
Слуховые аппараты — замечательные технологические достижения. Правильно подобранный и правильно работающий слуховой аппарат может изменить жизнь. Но эти средства могут промокнуть. Теперь у специалистов по слухопротезированию есть инструмент, который позволяет им открыто сообщать о проблемах с влажностью и предлагать решения. Подобные разговоры создают доверие, позволяя специалисту по слухопротезированию сосредоточиться на том, чтобы быть поставщиком медицинских услуг, а не чувствовать себя продавцом слуховых аппаратов.
Мэтт Хэй, Рубен Зелински
Магистр Мэтт Хэй — директор по продажам и аудиологическому маркетингу фирмы Redux. Он автор статей и лектор. Он страдает двусторонней глухотой и пользуется имплантом ствола головного мозга (ABI).
Магистр Рубен Зелински – президент и соучредитель компании Redux. Он имеет более 45 патентов на вакуумную сушку, методы обнаружения влаги, контрольно-измерительные приборы и медицинские устройства.
