Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wandler, der im menschlichen Gehörgang als Im-Ohr-Knochenleitungshörer selbsthaltend positioniert werden kann. Der elektromechanische Wandler kann mit Schallaufnehmern und Luftschall-Hörern kombiniert werden. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Hörhilfen für Hörbehinderte bekannt. Alle Hörgeräte enthalten ein Mikrofon, eine Signalverarbeitungseinheit, Batterien und ein Wirkelement, das z. B. als Luftleitungshörer, mechanischer Direktantrieb oder Knochenleitungshörer realisiert werden kann. Traditionell werden konventionelle Hörgeräte mit einem Luftleitungs- hörer eingesetzt. Ihr Frequenzgang hat sich aber im Alltag häufig als unbefriedigend erwiesen. Zwar reichen die Bandbreiten der angegebenen Frequenzgänge bis ca. 8 kHz, die wirksame Verstärkung ist allerdings begrenzt. Weiterhin ist die Anwendung von konventionellen Hörgeräten für Patienten mit Schallleitungsstörungen zuweilen problematisch. Dieses Problem sollte durch die Anwendung eines elektromagnetisch betriebenen Floating mass Transducer, der direkt an der Gehörknöchelchenkette oder am runden Fenster befestigt wird (www.medel.com; aufgerufen am

28.10.2009), oder eines knochenverankerten Hörgerätes gelöst werden (http://www.cochlear.de/Products/1759.asp; aufgerufen am 28.10.2009). In diesen Fällen ist aber eine Operation erforderlich und die Frequenzvorteile von implantierbaren Geräten gegenüber konventionellen können bisher nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden.

Zur Verbesserung des Frequenzganges wurde in der DE 10 2007 003 248 AI eine duale Luftleitungshörer - Anordnung vorgeschlagen. Die prinzi- piellen Bedenken bezüglich des begrenzten Frequenzganges bleiben aber auch bei Verwendung mehrerer Luftleitungshörer bestehen. Für die Patienten mit einer Mittelohrschwerhörigkeit wurden Knochenleitungshörgeräte entwickelt, die das Schallsignal auf den Schädelknochen applizieren (http://www.cochlear.de/PrOducts/1759.asp; aufgerufen am 28.10.2009). Es sind verschiedene Formen von solchen Hörgeräten bekannt, wie z. B. mit Stirnband oder knochenverankerte Geräte. Nachteilig hierbei sind die Bildung von Druckstellen bzw. der notwendige operative Eingriff mit entsprechender Infektionsgefahr und die relativ große Entfernung vom Effektororgan, der Cochlea. Auch bei diesen Knochenleitungshörgeräten, die mit elektromagnetischen Hörern arbeiten, ist die Bandbreite des Frequenzgangs unbefriedigend.

Aus der US 6,643,378 und der US 4,150,262 sind geschlossene Im-Ohr- Knochenleitungshörgeräte mit Vibrationselementen bzw. Schwingern bekannt, die im Ohr platziert werden und grundsätzlich aus einer passiven, umhüllenden, auch offenen Struktur und einem oder mehreren elektrome- chanischen Wandlern bestehen. Die beschriebenen passiven, umhüllenden Strukturen können dabei der Gehörgangsform individuell angepasst sein, beispielsweise durch Spritzgießtechnik, indem der äußere Umfang der passiven Struktur sukzessive durch neue Schichten vergrößert wird, um eine Presspassung im Gehörgang zu erreichen. Die in der US 6,643,378 und der US 4,150,262 vorgestellten Im-Ohr-Knochenleitungshörgeräte stellen jedoch ein abgeschlossenes System dar, was signifikante Okklusionsef- fekte, also den Verschluss des Gehörgangs mit veränderter, in der Regel als unangenehm empfundener Wahrnehmung der eigenen Stimme, von Kaugeräuschen u.s.w., hervorruft. Zusätzlich verursacht eine Gehörgang- sokklusion eine Beeinträchtigung des Schalltransfers im Gehörgang zum Trommelfell.

Daneben sind aus der WO 2008/014498 und US 2008/0159574 auch offene Im-Ohr-Knochenleitungshörer mit Vibratoren bekannt, um diese Nachteile zu vermeiden.

Die in diesen bekannten Im-Ohr-Knochenleitungshörgeräten verwendeten Vibrationselemente bzw. Schwinger sind mit verschiedenen ringförmigen, zylinderförmigen, oder auch quaderförmigen piezoelektrischen Wirkelementen ausgeführt. Ebenso werden verschieden piezoelektrische Werk- Stoffe wie Piezokeramiken oder Piezofolien in der US 2008/0159574 beschrieben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem bekann- ten Stand der Technik zu überwinden und einen elektromechanischen

Wandler, der im menschlichen Gehörgang als Im-Ohr-Knochenleitungshörer selbsthaltend positioniert werden kann, bereitzustellen, welcher sich durch einen hohen Tragekomfort und einer effektiveren Schallübertragung, auch im Hochton-Frequenzbereich, auszeichnet.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungs ^¬ gemäßen elektromechanischen Wandlers sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße elektromechanischer Wandler wird im menschlichen Gehörgang selbsthaltend mit oder ohne operativen Eingriff platziert. Er kann aus einem oder mehreren aktiven Wirkelementen und einer akustisch passiven, umhüllenden Struktur bestehen. Die äußere Oberflächenkontur des Wandlers ist dem Gehörgang individuell und anatomisch angepasst. Dies wird durch die Form und den Aufbau der Wirkelemente sowie durch ein individuell angefertigtes Ohrpassstück, welches die Wirkelemente auf ^¬ nimmt, erreicht. Die Wirkelemente werden aus einem Material, welches in der Lage ist, elektrische Signale in mechanische Bewegung umzusetzen, hergestellt und dienen der Erzeugung von Schwingungen zur Übertragung auf die Gehörgangwand. Die umhüllende Struktur schützt einerseits die Wirkelemente und derer elektronische Kontakte von der Wirkung der Umgebung (Temperatur, Feuchte, Ohrschmelz, etc.), und ist andererseits mit der Haut des Gehörganges biokompatibel. Außerdem ist die

umhüllende Struktur des Ohrpassstückes kraft- und/oder formschlüssig mit der Gehörgangwand verbunden und dient der Übertragung der o. g.

Schwingungen. Weiterhin ist der Wandler im mittleren Bereich offen und weist einen Öffnungsdurchmesser von mind. 2 mm auf. Die umhüllende Struktur kann als klassische Otoplastik ausgeführt und mit einer äußeren Hüllschicht umgeben sein, die z. B. ein aushärtendes

Material enthält oder aus einem solchen Material besteht. Es kann damit die individuell angefertigte Otoplastik, die der Form des Gehörganges entspricht, leicht eingesetzt werden, wobei es durch die aushärtende Umhüllung möglich wird, dieses Einsetzen für den jeweiligen Patienten in angenehmer Weise zu realisieren. Der Aushärtvorgang, der z. B. durch die Körperwärme auslösbar ist, sichert dann den festen Sitz des elektromechanischen Wandlers im Gehörgang, ohne dass unangenehme Druckgefühle beim längeren Tragen auftreten.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem nachfolgenden Beschreibungsteil zu entnehmen, in dem die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen dieselben Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile in den gesamten Figuren bezeichnen, näher erläutert wird. Es zeigen:

Figur 1 - eine beispielhafte Positionierung eines

Im-Ohr-Knochenleitungshörers im menschlichen

Gehörgang

Figur 2 eine erste Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen elektromechanischen Wandlers mit einem individuell nach Form des Gehörganges

anatomisch angepasstem Wirkelement

Figur 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen

elektromechanischen Wandlers mit einem angepassten, aber in einer Standartform angefertigten Wirkelement

Figur 4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Wandlers mit mehreren

Wirkelementen Blockdiagramm zur Signalverarbeitung und

Signalaufteilung (Frequenzaufteilung) bei einem erfindungsgemäßen elektromechanischen Wandlers mit mehreren Wirkelementen eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Wandlers mit mehreren

Wirkelementen eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Wandlers mit einem stabförmigen Wirkelement eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Wandlers mit einem Wirkelement und einem Sensorelement

Blockdiagramm zur Signalverarbeitung und

Signalaufteilung (Frequenzaufteilung) bei einem erfindungsgemäßen elektromechanischen Wandler, kombiniert mit einem Luftleitungs-Hörer

Blockdiagramm zur Signalverarbeitung und

Signalaufteilung (Frequenzaufteilung) bei einem erfindungsgemäßen elektromechanischen Wandler, kombiniert mit einem Luftleitungs-Hörer und einem Mikrofon

Erfindungsgemäß ist der offene elektromagnetische Wandler derart ausgebildet, dass er im menschlichen Gehörgang selbsthaltend platziert werden kann. Seine Form und Gestalt ist anatomisch angepasst. Der erfindungsgemäße elektromechanische Wandler ausgebildet als Im-Ohr-Knochenlei- tungshörer, umfasst ein oder mehrere elektromechanische Wirkelemente, die bei einer Ausführungsform eine anatomisch angepasste Form aufweisen und deshalb der effektiveren Anregung von Knochenschallschwingungen dienen. Die besondere, anatomisch angepasste Form des Im-Ohr-Kno ^¬ chenleitungshörers erlaubt eine signifikante Verringerung des Okklusions- effektes, erhöht den Tragekomfort, kann zu einer effektiveren Schallüber- tragung beitragen und den Hochton-Frequenzbereich besser ausschöpfen. Der erfindungsgemäße Im-Ohr-Knochenleitungshörer kann mit Luftleitungs- Hörern kombiniert werden, um die Bandbreite des nutzbaren Frequenzspektrums zu erhöhen. Auch die Kombination mit einem Im-Ohr-Mikrofon ist zur Verbesserung der Schallaufnahme vorgesehen.

In Figur 1 ist ein im menschlichen Gehörgang 12 platzierter elektromecha- nischer Wandler 17 in Form eines Im-Ohr-Knochenleitungshörers, der Kno ^¬ chenleitungsbewegungen anregen, aber auch sensorisch erfassen kann, dargestellt. Er kann dabei sowohl im knöchernen Teil als auch im knorpeli- gen Teil des Gehörgangs platziert werden. Es ist aber auch möglich, dass er beide Gehörgangsabschnitte überdeckt. Damit kann eine Platzierung nahe dem Effektororgan realisiert werden.

Der erfindungsgemäße Im-Ohr-Knochenleitungshörer kann insbesondere als Gehörgangs-Knochenleitungs-Hörgerät eingesetzt werden, aber auch beispielsweise in einem Messgerät zur Anregung und Messung von otoakustischen Emissionen. Weitere Einsatzgebiete sind beispielsweise in der Kommunikationstechnik denkbar oder zur Auslöschung bzw. Verringerung von Luftschallstörgeräuschen oder zur Lärmminderung in Gehörschutzvorrichtungen.

In Figur 2 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Im-Ohr- Knochenleitungshörers dargestellt. Der innere Teil besteht aus einem piezokeramischen Vielschicht-Element 22 als dem Wirkelement, dessen Kontur weitgehend individuell und anatomisch dem Gehörgang angepasst gefertigt ist. Der Vorteil der Verwendung von Vielschicht-Elementen besteht darin, dass die elektrische Anregespannung signifikant reduziert werden kann, um bei gegebener Baugröße eine bestimmte Auslenkung erzielen zu können. Dadurch ist es möglich das Gerät mit Batterien, die auch für Hörgeräte verwendet werden, zu betreiben. Der Gehörgang beim Menschen ist sehr komplex geformt und weicht im Querschnitt signifikant von der Ringform und entlang des Gehörganges signifikant von der Zylinderform ab. Durch die anatomisch angepasste (zirkuläre), offene Form, wird im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten ringförmigen oder zylindrischen Piezokeramik-Elemen- ten eine größere Öffnung 23 im Gehörgang ermöglicht, wodurch der Okklusionseffekt nahezu vermieden werden kann. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass dadurch eine bessere akustische

Ankopplung an die Gehörgangswand erfolgt (symbolisiert durch die

Pfeildarstellungen). Die Umhüllung ist hier als äußere Schale 21 des erfindungsgemäßen Im-Ohr-Knochenleitungshörers ausgebildet und kann relativ dünn ausgeführt werden. Ziel ist es hier, die akustische Kontakt- und Koppelfläche zu optimieren. Dadurch erhöht sich die Übergangssteifigkeit zum Gehörgang im Vergleich zum Stand der Technik. Weiterhin liefert diese Ausführungsform durch die anatomisch angepasst gefertigte, äußere Kontur eine gleichmäßigere Flächenpressung bei der Schwingungsanregung. Druckspitzen werden vermieden, so dass der Tragekomfort erhöht wird. Die äußere Schale 21 kann beispielsweise aus einem Otoplastik-Material bestehen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die äußere Schale 21 mit einem 3-D Druckverfahren und Aufschichtung von nur Mikrometer-dicken Schichten zur kraftschlüssigen Verspannung im Gehörgang zu fertigen, im Sinne einer Presspassung.

In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem das

Wirkelement 22 dem Gehörgangsquerschnitt lediglich approximiert ist. In diesem Fall kann durch die individualisierende äußere Schale 21 dennoch eine gute Anpassung erreicht werden ohne das eigentliche Wirkelement nach individuellen Muster kostenaufwendig zu fertigen. In Figur 4 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Im-Ohr- Knochenleitungshörers mit mehreren, in elektromechanischen Gehörgangslängsrichtung gekoppelten Wirkelementen 22 in Form von piezokerami- schen Vielschicht-Elementen dargestellt. Die räumliche Verteilung der Wirkelemente ermöglicht beispielsweise eine räumlich verteilte Impedanz- anpassung an die Gehörgangswand und eine Frequenzaufteilung des elektrischen Eingangssignals auf die verschiedenen Wirkelemente. Piezoelektri ^¬ sche Wirkelemente verstärken im Hochtonbereich besser als im Tieftonbereich. Daher sind im Tieftonbereich höhere elektrische Anregespannungen bzw. größere Schwingungsamplituden notwendig als im Hochtonbereich, um die gleiche Lautstärke wahrnehmen zu können. Durch eine räumliche Trennung von Frequenzbereichen kann eine angepasste Verstärkung erzielt werden. In Figur 5 ist dazu ein Beispiel zum elektrischen Signalfluss skizziert.

In Figur 6 ist eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Im-Ohr- Knochenleitungshörers mit drei stabförmigen piezokeramischen Vielschicht- Elementen 22, umgeben von der Schale 21, dargestellt. Diese Variante zeichnet sich durch einen geringeren Fertigungsaufwand hinsichtlich der Aktoren als für die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform aus.

Die stabförmigen piezokeramischen Vielschicht-Elemente 22 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind innerhalb der eine Durchgangsöff ^¬ nung aufweisenden umhüllenden Schale 21 so angeordnet, dass hinsicht- lieh des Kontaktbereiches zum Gehörgang eine optimale Übertragung der von den Aktoren erzeugten mechanischen Schwingungen sichergestellt ist. Die Anordnung der diesbezüglichen Kontakt- oder Übertragungsfläche kann individuell, d. h. abgestimmt auf den jeweiligen Patienten, vorgenommen werden. Die Aktoren werden durch die Otoplastik-Schale mechanisch fixiert und gehalten, ohne dass weitere Befestigungsmaßnahmen erforderlich werden. Bei einer solchen erfindungsgemäßen Lösung können aus einer Gruppe von längenmäßig unterschiedlich hergestellten quasi Standard- Aktoren die jeweils geeigneten für den betreffenden Patienten ausgewählt und in eine individuelle Otoplastik eingesetzt oder eingearbeitet werden.

In den Figuren 7 und 8 sind zwei weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Im-Ohr-Knochenleitungshörers dargestellt. Ein Piezoaktor 22 mit klassischer quaderförmiger Bauform wird gemäß Fig. 7 in eine individuell gefertigte Schale 21 eingebaut und mittels einer passiven Kunst- Stoffschicht 61, z.B. in Form eines Keils, befestigt. Der Vorteil der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform ist die einfache Bauweise und die einfache Fertigung. Zudem wird durch die Abstützung an gegenüberliegenden Wandteilen des Gehörgangs eine sehr effektive Schallübertragung in die Gehörgangswand erreicht.

Die in Figur 8 dargestellte Ausführungsform umfasst ein erstes und ein zweites, gegenüberliegendes Aktorelement, wobei das erste Aktorelement 72 zur statischen Auslenkung vorgesehen ist, um einen bestimmten statischen Anpressdruck zu gewährleisten, und mit dem zweiten Aktorelement 22 (quaderförmiger Piezoaktor) die Schallübertragung realisiert wird.

Damit ist es möglich, die Effizienz der Schallübertragung in Abhängigkeit des Anpressdruckes an die Gehörgangswand zu bestimmen. Die zwei Aktoren sind voneinander durch eine passive Kunststoffschicht 71 getrennt.

In Figur 9 ist ein Blockdiagramm zur Signalvberarbeitung Und Signalaufteilung eines Hybridhörers dargestellt. Ein Hybridhörer ist ein dualer Hörer, bestehend aus einem Luftleitungshörer und einem Im-Ohr-Knochenleitungshörer. Der Luftleitungshörer soll die niedrigen Frequenzen

(Tieftonbereich) abdecken, wogegen der Im-Ohr-Knochenleitungshörer den Mittel- und Hochtonbereich abdeckt. Damit werden die Vorteile beider Hörer vereint. Luftleitungshörer zeichnen sich besonders im Tieftonbereich durch eine effiziente Schallübertragung aus, während hingegen Knochenleitungshörer besondere Vorteile im Hochtonbereich aufweisen. Dadurch wird ein sehr breiter Frequenzbereich abgedeckt (der komplette Hörbereich, bis 13 kHz). Es wird somit möglich, situationsabhängig und/oder frequenzabhängig zwischen Luft- und Knochenleitungshörer auszuwählen, sowie den Übergang von einem zu anderem Hörer variabel bzw. adaptiv zu gestalten. Die akustischen Signale aus der Umgebung werden von der Mikrofonanordnung aufgenommen und zum Elektronikmodul geleitet. Die vorläufig verstärkten Signale werden in 2 Wege geteilt - für Luftleitungs ^¬ und Knochenleitungshörer. Die Teilung und Bearbeitung der Signale kann individuell von jedem Hörgeräteträger angepasst werden. Die umgewan- delten Analogsignale kommen über ein Leitungsrohr in den Gehörgang zu den Hörern.

Der Hybridhörer in der Kombination eines Im-Ohr-Knochenleitungshörers mit einem Luftleitungshörer gemäß Figur 9 kann beispielsweise auch als Messgerät zur Messung von otoakustischen Emissionen eingesetzt werden.

Für eine verbesserte Signalaufnahme kann eine Mikrofonanordnung in den erfindungsgemäßen Im-Ohr-Knochenleitungshörer integriert werden. In Figur 10 ist das dazugehörige Blockdiagramm zur Siganlverarbeitung und Signalaufteilung für einen Im-Ohr-Knochenleitungshörer, kombiniert mit einem Luftleitungshörer und einem Mikrofon dargestellt. Dadurch werden die Signale in„natürlicher" Form und somit mit den entsprechenden Frequenzabweichungen, welche von der Ohrmuschel verursacht werden, aufgenommen. Dies erlaubt eine natürliche, räumliche Wahrnehmung von Signalen und dadurch eine bessere örtliche Einordnung der Schallquellen. Der Hybridhörer in der Kombination eines Im-Ohr-Knochenleitungshörer mit einem Luftleitungshörer und einem Mikrofon gemäß Fig. 10 kann beispielsweise zur Messung von otoakustischen Emissionen eingesetzt werden.