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Die Erfindung betrifft ein Hörhilfegerät mit mindestens einem Sensor zur Überwachung von Korrosion.
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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, Hörgeräte mit externem Hörer und In-dem-Ohr-Hörgeräte, z. B. Concha-Hörgeräte oder Kanal-Hörgeräte, bereitgestellt. Die beispielhaft angeführten 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, zum Beispiel ein Mikrofon, und/oder ein elektromagnetischer Empfänger, beispielweise eine Induktionsspule. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer Wandler, zum Beispiel als Miniaturlautsprecher, oder als elektromechanischer Wandler, beispielsweise als Knochenleitungshörer, realisiert. Der Verstärker ist üblicherweise in eine Signalverarbeitungseinheit integriert. Dieser prinzipielle Aufbau ist in 1 am Beispiel eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts 1 dargestellt. In ein Hörgerätegehäuse 6 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 6 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 Energieversorgung des Hörgeräts 1 und insbesondere die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 1 integrierte Batterie 5.
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Effekte, die im Laufe der Zeit zu einem Ausfall des Hörgerätes führen können, sind beispielsweise korrosive Wirkungen auf die Bauteile des Hörgeräts. Die korrosiven Wirkungen können verschiedene Ursachen haben. Eine Ursache sind Zink-Ionen oder Kalium-Ionen, die von Zink-Luft-Akkus freigesetzt werden. Eine weitere Ursache kann das Eindringen und Wirken von menschlichem Schweiß in das Hörgerät sein. Da der Ausfall der Bauelemente meist schlagartig einsetzt, muss der Hörgeräteträger im Defektfall einen längeren Zeitraum ohne Hörgerät auskommen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache und kostengünstige Ausführung eines Hörgeräts anzugeben, bei dem eine frühzeitige Warnung vor einem korrosionsbedingten Ausfall möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Hörgerät mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Hörgerät umfasst einen Sensor zur Detektion von korrosiv wirkenden Stoffen. Der Sensor umfasst wenigstens zwei metallische Elektroden. Die Erfindung ermöglicht vorteilhaft die Detektion des sukzessiven Korrosionsgrades und damit die Vorhersage eines potentiellen Ausfalls. Hierdurch ist beispielsweise eine vorbeugende Servicereparatur möglich. Der Erfindung liegt dabei eine Sensortechnologie zugrunde, die auf einer Messung der elektrischen Leitfähigkeit oder der elektrischen Impedanz basiert.
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Es wird also vorteilhafte eine Kombination der Hörgerätetechnologie mit einer elektrischen Sensortechnologie für die Messung von beispielsweise der Zink-Ionen-Konzentration oder von Schweißbestandteilen geschaffen. Die hier vorgestellte Technologie ermöglicht den Nachweis, die Früherkennung und die Klassifizierung von Korrosionsprozessen. Gleichzeitig ist in einfacher Weise eine Integration auf dem Folien-PCB der Hörgeräte-Elektronik möglich. Die Bauform des Hörgerätes wird durch den zusätzlichen Korrosionssensor nicht oder kaum beeinflusst.
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Die Erfindung ist sowohl bei Hinter-dem-Ohr-Hörgeräten als auch beispielsweise bei im Ohr tragbaren Hörgeräten einsetzbar.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Elektroden mit einem Feststoff bedeckt. Der Feststoff ist dabei so gewählt, dass er eine Wechselwirkung mit Kalium-Ionen und/oder Bestandteilen menschlichen Schweißes aufweist. Dadurch werden die Elektroden selbst geschützt und ein aktives Material zur Verfügung gestellt, das unabhängig vom Material der Elektroden auf die Anwendung für die Korrosionsdetektion ausgerichtet werden kann.
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Der Feststoff kann dabei beispielsweise ein Festkörper-Elektrolyt sein. Hierbei ist durch den Sensor bevorzugt eine Leitfähigkeitsänderung erfassbar. Der Festkörper-Elektrolyt wird bevorzugt so ausgewählt, dass er eine Wechselwirkung mit Kalium-Ionen oder Schweiß zeigt, die über die Elektroden abgreifbar ist.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist der Feststoff ein Dielektrikum. Dann ist es zweckmäßig, wenn durch den Sensor bevorzugt eine Kapazitäts- oder Impedanzänderung erfassbar ist.
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Generell kann die vom Sensor durchgeführte Messung auf einer Gleichstrommessung oder Gleichspannungsmessung oder aber auf einer Wechselstrom oder Wechselspannungsmessung beruhen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Elektroden neben der Korrosionsmessung auch für eine zweite Verwendung herangezogen werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Elektroden für die Korrosionsmessung und als Näherungssensor verwendet. Beispielsweise kann die Korrosionsmessung als Gleichspannungsmessung und die Funktion als Näherungssensor mit einer Wechselspannungsmessung durchgeführt werden.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Elektroden zusammen mit den anderen Elementen des Hörgeräts auf einer Hörgeräteplatine angeordnet sind.
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In Bezug auf Strom und Spannung kann eine Modellbildung des Sensors mit elektrischen Kleinsignalparametern erfolgen, beispielsweise mit Y-, Z-, S- oder H-Parametern, im Fall eines nichtlinearen Zusammenhangs können auch komplexere semiempirische oder semiphysikalische Modelle zur Anwendung kommen. Die Genauigkeit der Messung korreliert wie bei anderen Sensortechnologien mit der Modellierungs- und der Kalibriergenauigkeit. Die Auswertung der Sensordaten erfolgt bevorzugt im Hörgeräte-IC. Für die elektrische Vermessung der Sensorelemente im Frequenz- und/oder im Zeitbereich können bekannte Standardmethoden zur Anwendung kommen, beispielsweise Zeitbereichs- oder Frequenzbereichs-Netzwerkanalyse.
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Bevorzugt sind mit dem Sensor Momentanwerte der Konzentration an korrosiven Stoffen erfassbar. Der Korrosionssensor basiert dann technisch auf reversiblen Grenzflächen- und/oder Bulkeffekten der Elektroden oder des Feststoffes in der Wechselwirkung mit den korrosiven Stoffen. Die zeitliche Integration der gemessenen Konzentration lässt dann Rückschlüsse auf den Korrosionsgrad zu. Bei Überschreiten eines festlegbaren Grenzwertes wird zweckmäßig vom Hörgerät eine Service-Meldung ausgegeben.
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Weisen die Elektroden oder der Feststoffes in der Wechselwirkung mit den korrosiven Stoffen auch zeitlich irreversible Anteile auf, so findet entsprechend der Anteile eine automatische Integration der Konzentration und somit des korrosiven Effekts statt, was bei der Auswertung in der Elektronik des Hörgeräts zweckmäßig berücksichtigt wird.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung ersichtlich. Dabei zeigen:
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1 ein Blockschaltbild eines Hörgeräts gemäß dem Stand der Technik,
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2 ein Blockschaltbild eines Hörgeräts mit einem Korrosionssensor,
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3 einen Querschnitt durch den Korrosionssensor.
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2 zeigt ein Schaltbild eines im Ohr tragbaren Hörgeräts 1 mit seinen wesentlichen Komponenten. Es sind dies ein Mikrofon 2 mit einer Schalleintrittsöffnung 7 zur Aufnahme eines akustischen Signals und Wandlung in ein elektrisches Signal. Das elektrische Signal wird zur Weiterverarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung einer Signalverarbeitungseinheit 3 zugeführt. Anschließend wird das weiterverarbeitete und verstärkte Signal mittels eines Hörers 4 von einem elektrischen in ein akustisches Signal zurückgewandelt und über den Schallkanal 8 in den Gehörgang eines Hörgeräteträgers abgegeben. Zur Spannungsversorgung der elektrischen Komponenten des Hörgerätes 1 dient eine Batterie 5.
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Das Hörgerät 1 umfasst weiterhin einen Korrosionssensor 9. Hierzu sind auf dem PCB des Hörgerätes 1 Elektroden 10 mit einer definierten Wirkoberfläche aufgebracht. Die Elektroden 10 sind in diesem Beispiel als Interdigitalelektroden realisiert. Die Elektroden 10 sowie der Zwischenraum zwischen den Elektroden 10 sind von einem Dielektrikum 11 bedeckt. Der Aufbau von Elektroden 10 und Dielektrikum 11 ist im Querschnitt in 3 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 10 völlig vom Dielektrikum 11 bedeckt.
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Die in der Umgebung befindlichen Stoffe beeinflussen durch eine Wechselwirkung mit dem Dielektrikum die elektrischen Eigenschaften des Korrosionssensors 9. Über eine Wechselspannungsmessung wird die Impedanz des Dielektrikums 11 ausgemessen. Die Messung und Auswertung wird durch die Signalverarbeitungseinheit 3 durchgeführt. Im vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Wechselwirkung zwischen den korrosiven Substanzen und dem Dielektrikum 11 weitgehend reversibel ist. Die korrosive Wirkung selbst ist hingegen typischerweise nicht reversibel. Daher nimmt die Signalverarbeitungseinheit 3 zweckmäßig eine Integration der gemessen Konzentration an korrosiver Substanz über der Zeit vor, um die Gefahr eines Geräteausfalls abzuschätzen.
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Überschreitet das Integral der gemessen Konzentration an korrosiver Substanz über der Zeit einen festlegbaren Schwellwert, so gibt das Hörgerät 1 eine Warnmeldung oder einen Wartungshinweis an den Hörgeräteträger aus.
