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Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften eines bestimmten Raumes für Schwerhörige.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Unterstützung der Schallwahrnehmung durch Schwerhörige.
Das Verfahren besteht darin, dass man rhythmische Luftwellen von geeigneter Frequenz und Amplitude erzeugt und anhaltend in den den Schwerhörigen umgebenden Raum entsendet, wodurch die Ohren der Schwerhörigen für normale Geräusche empfindlicher gemacht werden. Solche Wellen sollen im nachstehenden als Erregungswellen bezeichnet werden.
Das Verfahren gestattet nicht nur, mehr oder weniger tauben Personen zu ermöglichen, Töne oder gesprochen Worte von normaler Lautstärke zu verstehen, so lange sie sich in dem Gebiet der Erregungswellen befinden, sondern auch das Gehörvermögen gewisser Klassen von tauben Personen zu verbessern, indem man sie wiederholt dem Einfluss derartiger Erregungswellen unterwirft.
Obwohl sich gezeigt hat, dass in den meisten Fällen von Schwerhörigkeit die Erregungswellenschwingung von einer bestimmten Frequenz und Amplitude mit gutem Erfolg Anwendung finden kann, um bei einem bestimmten vorliegenden Fall von Taubheit die erstrebte Wirkung der Hörverbesserung zu ergeben, und obwohl diese Frequenz und Amplitude für jeden besonderen Fall leicht bestimmt werden kann, so hat sich doch auch gezeigt, dass eine bedeutsame Verbesserung des Hörvermögens in den meisten Fällen durch Wellen erzeugt werden kann, deren Frequenz ausserhalb der Hörfrequenz liegt und welche beträchtliche Amplituden besitzen.
Gemäss der Erfindung sollen derartige Wellen allgemein in Theatern, Kirchen, Hörsälen, Wohnräumen u, dgl. benutzt werden, wobei es für die Fachkundigen klar ist, dass die Amplitude der Wellen jeweilig den Abmessungen und der jeweilig in Betracht kommenden Art der Raumumschliessung des Hörsaales anzupassen ist.
Es zeigt sich, dass bei Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Hörsälen, Theatern, Kirchen u. dgl. für die Schallwahrnehmung durch Schwerhörige Erregungswellen wirksam sind, welche hinsichtlich ihrer Frequenz und Amplitude bei Personen von mittlerer Schwerhörigkeit einen geeigneten Erregungseffekt geben. Diese Wellen haben eine heilsame, natürliche Wirkung auf das unnormale Ohr, welche wahrscheinlich darin ihre Ursache hat, dass der Tensor Tympanimuskel zum Ansprechen gebracht wird. Diese Wirkung auf das erschlaffte, schwingungsfähige System des tauben Ohres ist praktisch gänzlich ohne Einfluss auf das normale gesunde Ohr.
Die Erfindung ist aber nicht auf die Anwendung von ausserhalb der Hörfrequenz liegenden Frequenzen beschränkt, da gewisse hörbare Frequenzen, insbesondere diejenigen, welche nahe der Grenzen der Hörbarkeit liegen, durchaus befriedigende Wirkungen ergeben, wenn auch Wellen von niedriger, nicht hörbarer Frequenz vorzuziehen sind, weil sie die Möglichkeit einer Störung von normal Hörenden vermeiden.
Mit dem Ausdruck "im wesentlichen unhörbar", wie er in den am Schluss der Beschreibung befindlichen Patentansprüchen benutzt wird, sollen nicht nur Wellen bezeichnet werden, welche tatsächlich von unhörbarer Frequenz sind, d. h. deren Frequenz entweder oberhalb oder unterhalb der Hörgrenzen liegt, sondern auch Wellen, welche sich diesen Grenzen nähern und deren Frequenz von der Art ist, dass, obwohl sie hörbar sind, sie doch von Personen von normalem Hörvermögen nicht lästig empfunden werden. Die Grenzen der Hörbarkeit können nicht genau festgelegt werden, da sie bei Personen von normalem Hörvermögen ausserordentlich schwanken.
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Bei der Anwendung der Erfindung ist die passende Wahl der Amplitude ersichtlich wichtiger als die Wahl der Schwingungsfrequenzen. Die Erfahrung zeigt, dass die Anwendung allzu grosser Amplituden die Erreichung des Erfindungszweokes beeinträchtigt und dass taube Personen, welche dem Einfluss von Erregungswellen ausgesetzt werden, deren Amplitude zu gross ist, nicht dazu gelangen zu hören, sondern sogar eine lästige Erregung empfinden. In gewissen besonderen Fällen, namentlich bei Kindern, zeigt es sich als notwendig, Schwingungen von hoher Frequenz und grosser Amplitude anzuwenden.
Es ist bekannt, dass taube Menschen, um überhaupt hö : en zu können, Schallwellen erfordern, deren Amplitude ungewöhnlich gross ist, z. B. sehr lautes Sprechen, damit der Gehörmangel überwunden wird. Es zeigt sich, dass Erregungswellen, deren Frequenzen unter oder über den Hörfrequenzen liegen, ähnlich wirken, wie übermässig starke Amplituden der zu Gehör zu bringenden Schallwellen. Daraus ergibt sich eine zweifache Art der günstigen Wirkung der Erfindung, nämlich, dass bei der Sprachüber- mittlung nicht nur besseres Hören erzielt wird, sondern auch die Notwendigkeit sehr lauten Sprechen für die Person fortfällt, welche'sich mit dem Tauben verständigen will.
Die Durchführung der Erfindung ist nicht auf die Anwendung einer besonderen Form einer Apparatur beschränkt. Die auf der Zeichnung rein schematisch veranschaulichten zwei Formen von Apparaturen stellen nur beispielsweise Ausführungsformen dar, welche sich als brauchbar gezeigt haben.
Fig. 1 veranschaulicht-eine Einrichtung zur Erzeugung von niedrigfrequenten Erregungswellen, während Fig. 2 eine Einrichtung zur Erzeugung von hochfrequenten Erregungswellen zeigt.
In Fig. 1 bezeichnet M einen Motor, in dessen Feldstromkreis ein Rheostat Bg eingeschaltet ist, der dazu dient, die Geschwindigkeit des Motors zu regeln. N bezeichnet einen Wechselstromgenerator mit Selbsterregung, welcher einen Kommutator N1 besitzt, durch den Gleichstrom auf die Feldmagnet-
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des Magneten 1 umgibt. Kollektorringe ? 3 auf der Generatorwelle übertragen Wechselstrom durch die
Drähte 22, 28 auf die Spule. La, in deren Stromkreis ein Widerstand R4 liegt. Die Spule Lg besteht nur aus wenigen Windungen und ist von geringem Gewicht und um das rohrförmige Ende eines kegelförmigen
Diaphragmas D von leichtem Faserstoff, wie z. B.
Papier oder Pergament, gewickelt, wobei dies Diaphragma von einem dünnen Kautsehukring F getragen wird, welcher an dem Rande einer kreisförmigen Öffnung einer Prallplatte B befestigt ist. Das Diaphragma vermag sich auf diese Weise in Richtung seiner Achse zu bewegen. Die Spule Lg liegt in dem Magnetfeld zwischen den Polen 7i, des Magneten 1 und das Ende des Kernes 1a erstreckt sich in die Spule Lg. Infolge der Schwingungen des Wechselstromes wird ein Magnetfeld in Lg erzeugt, welches seine Richtung ändert bei jeder änderung der Richtung des oszillierenden Stromes.
Wenn das Magnetfeld gleiche Richtung hat wie das des Magneten 1, dann ziehen die beiden Felder einander an, wodurch die Spule, l3 veranlasst wird, sich aus ihrer normalen Lage in der Richtung ihrer Achse zu bewegen. Wenn das Magnetfeld L3 seine Richtung umkehrt, dann erfolgt eine Abstosswirkung und die Spule L3 bewegt'sich in entgegengesetzter Richtung. Auf diese Weise wird das Diaphragma D in genauem Synchronismus mit der elektrischen Schwingung hin und her bewegt undLuftsehwingungen oder Wellen von geregelter Frequenz und Amplitude werden erzeugt oder ausgesandt.
Die Prallplatte B verhindert, dass die Luft um ihre Ränder hcrumströmt und die Wellen werden auf diese Weise nach auswärts gerichtet. Die Frequenz der Wellen kann durch den Rheostaten R3 überwacht und die Amplitude kann durch den Rheostaten R4 verändert werden.
Zur Erzeugung von hochfrequenten Luftsohwingungen kann man die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung benutzen. Der Schwingungsgenerator besitzt dieselbe Einrichtung wie die im Anschluss an Fig. 1 beschriebene, wobei jedoch die direkten und oszillierenden Ströme, welche durch die Spulen L4 und L, fliessen, durch einen Wechselstromgleichrichter und einen Oszillator einer Vakuumröhre vom Audiontyp erzeugt werden.
In Fig. 2 bezeichnen 24 und 25 die üblichen Stromleiter eines Netzes. Dieselben sind mit der Primärspule Ti eines Transformators verbunden, welcher noch drei weitere Spulen auf dem gleichen Eisenkern T besitzt. Die Spule T2 hat viel mehr Windungen als die Primärspule und transformiert den Strom in die Höhe, so dass an den Enden der Spule eine starke Spannungsdifferenz besteht. Jedes Ende der Spule ist verbunden mit der Anode eines thermionischen Gleichrichters i bzw. R2, wodurch bewirkt wird, dass der Strom nur in einer Richtung. nämlich von der Anodenplatte zum Glühfaden, zu strömen vermag.
Strom zur Beheizung der Glühfäden der Gleichrichterröhre wird durch eine dritte Spule T3 geliefert, welche mit einer hinreichenden Zahl von Windungen gewunden ist, um eine induzierte Spannung von geeignetem Betrage zu erzeugen. Die Mitte der Spule T3 weist keine Spannungsschwankungen auf und an diesem Punkt liegt der eine Pol des Stromkreises, in welchem sich die Spule L4 des Stromerzeugers befindet.
Infolge der abwechselnden positiven nd negativen PhEsen der Anodenplatten der Gleichrichter- röhren lassen die Röhren den Strom abwechselnd von der Anode auf den Glühfaden übertreten, wodurch
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Spannung an den Enden der Spule T2 ist. Diese konstante Spannung betreibt den später zu beschreibenden Oszillator. Die Spule T4 liefert Strom für den Faden der Drei-Element-Vakuumröhre 0,
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Der Oszillator ist der Erzeuger der Hochfrequenzströme, welche später in Schallwellen umgewandelt werden. welche die Frequenz und Amplitude besitzen, die für die Zwecke der Erfindung erforderlich sind.
Die Wirkungsweise ist genau die gleiche, wie diejenige irgendeines Vakuum-Audion-Oszillators und besteht darin, die Drei-Element-Vakuumröhre 0 mit Hochspannung an ihrer Anode durch die Spule L2 zu
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so, dass darin eine Spannung erzeugt wird. Diese Spannung wird dem Gitter der Vakuumröhre aufgedrückt, und da das Potential des Gitters den Stromdurchgang im Anodenstromkreis überwacht, so ist ersichtlich, dass stetige Schwingungen in den Spulen LI und L2 und in den Kondensatoren C'i bis C7 erzeugt werden, deren Periodizität von den Konstanten dieser Teile abhängt.
Um das Gitter von der Hochspannung des Anodenstromkreises zu isolieren, ist der Kondensator Cg vorgesehen. Die Kapazität dieses Kondensators ist sehr gross, und demgemäss ist seine Reaktanz mit Bezug auf den Schwingungsstrom bei hohen Frequenzen sehr gering, während seine Reaktanz gegenüber dem Gleichstrom des Anodenstromkreises unendlich gross ist. Um die Kondensatoren für irgendeine bestimmte Frequenz einzuschalten, sind besondere Schalter vorgesehen.
Man bemerkt, dass die Spule Li nicht unmittelbar an den Kondensator Cs angeschlossen ist, wie es bei der Spule L2 der Fall ist. sondern dass die Spule Limit dem Kondensator C8 über
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arbeiten in Verbindung mit der Spule L4 in der Weise. dass alle unerwünschten Unregelmässigkeiten im Anodenstromkreis von dem Wechselstromumformer ferngehalten werden, wodurch sonst andere Schwingungen als die gewünschten zum Gehör gebracht werden könnten, wenn die Vorrichtung in Betrieb gesetzt wird.
Wenn der Schalter S geschlossen ist, dann erzeugt der Wechselstrom in der Spule T1 ein wechselndes Magnetfeld in dem Kern T, und in den Sekundärwicklungen werden Spannungen induziert, welche von der Zahl der Spulenwindungen abhängen. Wechselstrom aus der Spule T2 fliesst durch die Gleichrichter R1 und R2. Die Glühfäden dieser Gleichrichter werden durch einen von Tg herkommenden Strom beheizt.
Der Glühfaden des Oszillators wird von der Spule T4 beheizt. Der gleichgerichtete Wechselstrom fliesst dann von der Mitte der Spule T :, durch L4 und erregt so den Magneten I, darauf geht er durch die Oszillator- spule L2 zu der Vakuumröhre 0 und zurück nach T2 durch den gemeinsamen Verbinder zwischen den Spulen T4 und T2. Auf diese Weise werden Schwingungen in L L2 und L3 und in den Kondensatoren Cl bis
C2 hervorgerufen. Diese Schwingungen erregen ein magnetisches Feld in L3, welches bei jeder Richtungs- änderung des oszillierenden Stromes seine Richtung ändert.
Das Diaphragma D wird daher in der in Anschluss an Fig. 1 erläuterten Weise in Schwingung versetzt und erzeugt Luftwellen von irgendeiner gewünschten hohen Frequenz.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen können sowohl benutzt werden, l m mangelhaftes Hören zu verbessern, während sich die schwerhörige Person in dem Bereiche der Erregurgswellen befindet oder sie können dem therapeutischen Zweck der Gehörverbesserung durch fortgesetzt Behandlung des Gehörapparates dienen. Für den ersten Zweek wird eine verhältnismässig niedrige Energie, z. B. von der Grössenordnung von 5 oder 10 Wa, tt benutzt, während für den letztgenannten Zweck viel höhere Energien, wie z. B. 2CC-3CO Watt benötigt werden.
Es ist durchaus möglich zur Erzeugung von niedrigfrequenten Schwingungen Vakuumrohrstromkreise zu benutzen, aber die Apparatur wird dann komplizierter und schwerfälliger infolge der Notwendigkeit der Anwendung grosser Induktanzen und Kapazitäten.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Wellen, welche durch eine der beschriebenen Apparaturen erzeugt werden, über einen sehr bedeutenden Raum wirksam sind. Ein Diaphragma von 30 cm oder weniger genügt, bei geeigneten Anwendungsbedingungen, um den grössten Hörsaal mit einer passenden Wellenschwingung zu erfüllen und ein Diaphragma von 15cm hat sich als hinreichend erwiesen bis zu einer Entfernung von etwa 10 m im Freien.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften eines bestimmten Raumes für Schwerhörige, dadurch gekennzeichnet, dass in der Atmosäphre dieses Raumes eine dauernde Aufeinanderfolge von Luftschwingungen von solcher Wellenform,. Amplitude und Schwingungszahl erzeugt wird, dass die so verursachten Druckschwankungenrhythmischerfolgen, d. h. im wesentlichen einfach harmonischen Charakter besitzen, dabei grösser als die Druckschwankungen normaler unverstärkter Tonwellen sind
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also ausserhalb des Frequenzbereiches der normalen Tonwellen liegt, diesem aber nahekommen kann.