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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hörvorrichtung mit mindestens
einem akustischen Wandler in einem Wandlergehäuse zur Aufnahme oder zur Abgabe
eines Schalls, wobei eine Schallöffnung
in dem Wandlergehäuse,
durch die ein aufzunehmender oder ein abzugebender Schall hindurchtritt,
mit einer luftundurchlässigen
Membran verschlossen ist. Unter dem Begriff Hörvorrichtung wird hier insbesondere
ein Hörgerät, aber
auch jedes andere am Ohr tragbare, schallabgebende Gerät, wie beispielsweise
ein Headset, Kopfhörer
und dergleichen verstanden.
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Hörgeräte sind
tragbare Hörvorrichtungen, die
zur Versorgung von Schwerhörenden
dienen. Um den zahlreichen individuellen Bedürfnissen entgegenzukommen,
werden unterschiedliche Bauformen von Hörgeräten wie Hinter-dem-Ohr-Hörgeräte (HdO),
Hörgerät mit externem
Hörer (RIC:
receiver in the canal) und In-dem-Ohr-Hörgeräte (IdO), z. B. auch Concha-Hörgeräte oder
Kanal-Hörgeräte (ITE, CIC),
bereitgestellt. Die beispielhaft aufgeführten Hörgeräte werden am Außenohr oder
im Gehörgang getragen.
Darüber
hinaus stehen auf dem Markt aber auch Knochenleitungshörhilfen,
implantierbare oder vibrotaktile Hörhilfen zur Verfügung. Dabei
erfolgt die Stimulation des geschädigten Gehörs entweder mechanisch oder
elektrisch.
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Hörgeräte besitzen
prinzipiell als wesentliche Komponenten einen Eingangswandler, einen Verstärker und
einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein
Schallempfänger, z.
B. ein Mikrofon, und/oder ein elektromagnetischer Empfänger, z.
B. eine Induktionsspule. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer
Wandler, z. B. Miniaturlautsprecher, oder als elektromechanischer
Wandler, z. B. Knochenleitungshörer,
realisiert. Der Verstärker
ist üblicherweise
in eine Signalverarbeitungseinheit integriert. Dieser prinzipielle Aufbau
ist in 1 am Beispiel eines Hinter- dem-Ohr-Hörgeräts dargestellt. In ein Hörgerätegehäuse 1 zum
Tragen hinter dem Ohr sind ein oder mehrere Mikrofone 2 zur
Aufnahme des Schalls aus der Umgebung eingebaut. Eine Signalverarbeitungseinheit 3,
die ebenfalls in das Hörgerätegehäuse 1 integriert
ist, verarbeitet die Mikrofonsignale und verstärkt sie. Das Ausgangssignal
der Signalverarbeitungseinheit 3 wird an einen Lautsprecher
bzw. Hörer 4 übertragen,
der ein akustisches Signal ausgibt. Der Schall wird gegebenenfalls über einen
Schallschlauch, der mit einer Otoplastik im Gehörgang fixiert ist, zum Trommelfell
des Geräteträgers übertragen.
Die Stromversorgung des Hörgeräts und insbesondere
die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine
ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 1 integrierte
Batterie 5.
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Hörgeräte können üblicherweise
nicht hermetisch dicht versiegelt werden, da durch die Differenz
des äußeren und
inneren Luftdrucks die Membranen der Mikrofone und des Hörers vorgespannt würden. Unter
dem Begriff „Membran" wird hier die elektroakustisch
aktive Membran oder auch die Abdeckmembran zum Schutz gegen Eindringen
von Flüssigkeit
beziehungsweise Partikel verstanden.
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Der äußere Luftdruck
hängt von
der Höhe über dem
Meeresspiegel, von der Wetterlage und der Temperatur ab, während der
Druck auf der Membran-Innenseite bei einem geschlossenen Wandlergehäuse und
konstanter Temperatur gleich bleiben würde. Dadurch würde eine
Kraft auf die Membran ausgeübt
werden, die auch zur Zerstörung
des Wandlers führen
kann.
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Die
Mikrofone und Lautsprecher besitzen daher eine Luftausgleichsöffnung,
so dass beide Seiten der Membran den gleichen Druck erfahren. Das
Hörgerätegehäuse ist über eine
weitere gasdurchlässige Membran
mit dem Außenraum
verbunden. Der Nachteil dieser Konstruktion ist, dass Wasserdampf durch
diese Membran in den Innenraum des Hörgeräts gelangen kann und damit über die
Luftausgleichsöffnungen
auch in die Wandler selbst. Kondensiert der Wasserdampf, so können die
empfindlichen Metallteile korrodieren.
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Aus
der Patentschrift
DE
10 2006 008 044 B3 ist ein im Ohr tragbares Hörhilfegerät mit einem Belüftungskanal
bekannt. Der barometrische Druckausgleich in einem Schallkanal zwischen
einem Hörer
und einer Cerumenschutzeinrichtung mit einer gasdichten Membran
wird durch einen Druckausgleichskanal erreicht, der in den Schallkanal
mündet. Der
Druckausgleichskanal verbindet den Schallkanal mit dem Außenbereich
bzw. einem Belüftungskanal.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Komponenten
einer Hörvorrichtung
besser gegen Umwelteinflüsse
zu schützen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Hörvorrichtung
mit mindestens einem akustischen Wandler in einem Wandlergehäuse zur Aufnahme
oder zur Abgabe eines Schalls, wobei eine Schallöffnung in dem Wandlergehäuse, durch
die ein aufzunehmender oder ein abzugebender Schall hindurchtritt,
mit einer luftundurchlässigen
Membran verschlossen ist, und wobei eine Druckausgleichseinrichtung
an das Wandlergehäuse
angeschlossen oder in das Wandlergehäuse integriert ist, so dass
die Drücke
an beiden Seiten der Membran ausgleichbar sind. Dabei besitzt der
Wandler zusammen mit der Druckausgleichseinrichtung ein veränderbares,
gasdicht abgeschlossenes Volumen.
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In
vorteilhafter Weise ist so eine hermetische Abdichtung der elektroakustischen
Wandler einer Hörvorrichtung
möglich.
Die Membran des Wandlers, sein Gehäuse und ein veränderbares
(äußeres) Volumen
bilden nämlich
einen gasdicht abgeschlossenen Raum. Dadurch lässt sich verhindern, dass insbesondere
Wasserdampf Teile des Wandlers angreift.
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Die
Druckausgleichseinrichtung kann beispielsweise ein rohrförmiges Element
aufweisen, das einerseits an das Wandlergehäuse angeschlossen und andererseits
offen ist, wobei eine Flüssigkeit,
die die beiden Enden des rohrförmigen
Elements luftdicht trennt, in dem rohrförmigen Element frei beweglich ist.
Durch das in einem Rohr oder einem Schlauch bewegbare Flüssigkeitsvolumen
lässt sich auf
einfache Weise eine Volumenänderung
erreichen.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die Druckausgleichseinrichtung einen Faltenbalg aufweisen, dessen
Volumen sich mit dem Umgebungsdruck ändert. Insbesondere bei größeren Druckunterschieden kann
es vorteilhaft sein, einen Faltenbalg einzusetzen. Bei veränderlicher
Dynamik der Druckänderungen
kann es unter Umständen
günstig
sein, sowohl einen Faltenbalg als auch das rohrförmige Element mit beweglicher
Flüssigkeit
einzusetzen.
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Der
Wandler der Hörvorrichtung
kann ein Hörer
oder ein Mikrofon sein. Bei beiden Komponenten ist es von Vorteil,
einen Druckausgleich zu schaffen und gleichzeitig für hermetische
Abriegelung zu sorgen.
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Bei
einer speziellen Ausführungsform
besitzt die Hörvorrichtung
ein Mikrofon und einen Hörer
jeweils als akustischen Wandler, wobei die Druckausgleichseinrichtung
die Wandlergehäuse
beider Wandler verbindet. Natürlich
ist es auch möglich,
für mehrere
Mikrofone eine gemeinsame Druckausgleichseinrichtung vorzusehen.
Damit ist es nicht notwendig, dass für jeden einzelnen Wandler eine
separate Druckausgleichseinrichtung bereitgestellt werden muss.
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Entsprechend
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besitzt die Druckausgleichseinrichtung
einen nach außen
luftdicht abgeschlossenen Raum, in dem mindestens eine Elektronikkomponente
der Hörvorrichtung
untergebracht ist. Insbesondere kann diese mindestens eine Elektronikkomponente
eine Verstärkerschaltung
oder eine Batterie sein. Die Druckausgleichseinrichtung mit hermetisch
nach außen
abgeschlossenem Raum wird hier zusätzlich für die Funktion verwendet, weitere
Komponenten der Hörvorrichtung
vor Umwelteinflüssen
zu schützen.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in
denen zeigen:
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1 den
prinzipiellen Aufbau einer Hörvorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik;
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2 eine
schematische Darstellung eines Wandlers mit Rohrelement zum Druckausgleich;
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3 eine
schematische Darstellung eines Wandlers mit Federbalg zum Druckausgleich
und
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4 eine
schematische Darstellung eines Hörgeräts mit mehreren
hermetisch abgedichteten Elektronikkomponenten.
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Die
nachfolgend näher
geschilderten Ausführungsbeispiele
stellen bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dar.
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2 zeigt
einen Hörer 10 mit
einem Hörergehäuse 11.
Der Hörer 10 dient
als elektroakustischer Wandler für
eine Hörvorrichtung
und insbesondere für
ein Hörgerät. Das Hörergehäuse 11 besitzt eine
Schallöffnung 12,
die durch eine Membran 13 luftdicht verschlossen ist. Die
Membran 13 dient entweder lediglich als Abdeckmembran zum
Schutz vor Verschmutzungen oder als elektroakustisch aktive Membran.
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Das
Wandlergehäuse
bzw. Hörergehäuse 11 besitzt
eine weitere Öffnung 14,
an die ein Schlauch 15 als rohrförmiges Element angeschlossen
ist. In dem Schlauch 15 befindet sich ein Flüssigkeitspfropfen 16,
der im Inneren des Schlauchs 15 frei beweglich ist. Lediglich
an den Enden des Schlauchs 15 befinden sich gasdurchlässige Membranen 17 und 18, die
verhindern, dass der Flüssigkeitspfropfen 16 den Schlauch
verlassen kann.
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Das
Luftvolumen 19, das einerseits durch die luftdichte Membran 13 im
Hörergehäuse 11 und
andererseits durch den Flüssigkeitspfropfen 16 in
dem Schlauch 15 begrenzt ist, ist aufgrund der Beweglichkeit
des Pfropfens 16 variabel. Der äußere oder Umgebungsdruck ist
in 2 mit pa angegeben. Er herrscht
nicht nur außerhalb
des Hörergehäuses 11, sondern
auch in dem Schlauchstück
zwischen dem Flüssigkeitspfropfen 16 (z.
B. Öl)
und der Membran 17, die das freie Ende des Schlauchs 15 abschließt. Im Inneren
des Hörergehäuses 11 sowie
im Inneren des Schlauchs 15 vom Hörergehäuse 11 bis zu dem Flüssigkeitspfropfen 16 herrscht
der Innendruck pi. Da der Flüssigkeitspfropfen 16 im
Schlauch 15 frei beweglich ist, erfolgt Druckausgleich,
so dass gilt: pi = pa
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In 3 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
akustischen Wandlers für
eine erfindungsgemäße Hörvorrichtung
dargestellt. Auch hier ist das Hörergehäuse 11 durch
eine Membran 13 an der Schallöffnung 12 verschlossen.
An der weiteren Öffnung 14 ist
hier anstelle eines Schlauchs ein Feder- bzw. Faltenbalg 20 angeschlossen.
Er ist mit Ausnahme der Öffnung 14 geschlossen.
Der Boden 21 des Faltenbalgs 20 ist beweglich,
so dass das Volumen 22, das durch das Hörgehäuse 11 und den Faltenbalg 20 eingeschlossen
ist, variabel ist. Der Druck im Inneren dieses abgeschlossenen Volumens 22 ist hier
wieder mit pi bezeichnet, während der
Außendruck
mit pa gekennzeichnet ist. Als Druckausgleichseinrichtung
sorgt der Faltenbalg 20 dafür, dass Druckausgleich stattfindet
und wiederum gilt: pi = pa.
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4 zeigt
schematisch die wichtigsten Komponenten eines Hörgeräts innerhalb eines Hörgerätegehäuses 23.
Dieses Hörgerätegehäuse ist steif
und nicht elastisch. Daher ist es für die akustischen Wandler,
hier der Hörer 10 und
ein Mikrofon 24, notwendig, dass über eine Öffnung 25 im Hörgerätegehäuse ein
Druckausgleich stattfindet. Diese Öffnung 25 ist mit
einer gasdurchlässigen
Membran 26 verschlossen, damit keine Verschmutzungen in das
Hörgerät gelangen
können.
Somit herrscht nicht nur außerhalb
des Hörgerätegehäuses 23,
sondern auch in seinem Inneren der Druck pa.
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Das
Mikrofon 24 besitzt ein Mikrofongehäuse 27 und ist mit
seiner Schalleintrittsöffnung 28 so an
einer Aussparung des Hörgerätegehäuses 23 platziert,
dass der Schall ungehindert in das Mikrofon 24 gelangen
kann. Die Schalleintrittsöffnung 28 ist mit
einer Membran 29 verschlossen, die wiederum akustisch aktiv
ist oder lediglich als Schutzmembran gegen Verschmutzungen dient.
Auf jeden Fall ist sie luftundurchlässig. Über sie findet also kein Druckausgleich
statt.
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Wie
bei dem Mikrofon 24 weist auch bei dem Hörer 10 die
Schallöffnung 12 nach
außen
und ist wie bei den Beispielen der 2 und 3 mit
der Membran 13 verschlossen.
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An
die Druckausgleichsöffnung 14 in
dem Hörergehäuse 11 des
Hörers 10 ist
hier ein Membrangebilde 30 angeschlossen, das in seinem
Inneren auch die Batterie 5 sowie die Signalverarbeitungseinheit 3 beziehungsweise
den entsprechenden Verstärkerchip
birgt. An das Membrangebilde 30 ist weiterhin eine Druckausgleichsöffnung 31 des
Mikrofons 24 sowie ein Faltenbalg 32 angeschlossen.
Damit sind nicht nur die Innenräume
des Mikrofons 24 und des Hörers 10, sondern auch
der Verstärkerchip 3 und
die Batterie 5 gegenüber
Umwelteinflüssen
hermetisch abgeriegelt. Außerdem
stellt sich im Inneren des Membrangebildes 30 ein Innendruck
pi ein. Da das Innenvolumen 33 des
Membrangebildes 30 durch den Faltenbalg 32 wieder
variabel ist, erfolgt ein Druckausgleich, so dass gilt: pi = pa. Die Membranen 29 und 13 werden
also auch hier nicht durch unterschiedliche Innen- und Außendrücke vorgespannt.
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Da
in den obigen Beispielen die äußere Oberfläche des
Faltenbalgs 20, 32 beziehungsweise des Flüssigkeitspfropfens 16 mit
der Außenwelt
in Kontakt stehen erfährt
sie denselben Druck wie die Membran 13, 29 des
jeweiligen Wandlers.
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Gegebenenfalls
kann die Druckausgleichseinrichtung auch mit ineinander verschieblichen
Kolben, im Bedarfsfall auch aktiv, realisiert sein.
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Zur
Abschätzung
der notwendigen Volumenänderung
für den
Druckausgleich sei hier das Beispiel angeführt, dass sich der Luftdruck
auf einer Höhe
von 5000 m im Vergleich zum Druck auf Meereshöhe in etwa halbiert. Um diese
Variation ausgleichen zu können,
ist eine Verdoppelung des Volumens beispielsweise eines Wandlers
notwendig.
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Bei
den oben dargestellten Ausführungsbeispielen
ist somit ein Druckausgleich möglich,
ohne dass Wasserdampf oder andere schädliche Gase, z. B. mit Schweiß-Bestandteilen,
in den Innenraum der Wandler beziehungsweise an die empfindlichen
Teile des Hörgeräts gelangen.
Sofern die Membranen 13, 29 der Wandler stabil
genug sind, lässt
sich auch ein wasserdichtes (gegen Untertauchen geschütztes) Hörgerät realisieren.