DE102011008802A1 - Vorrichtung zum Messen eines Schalldruckes in einem Gehörgang - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen eines Schalldruckes in einem Gehörgang (22) mit – einem Gehörgangsstopfen (2) zum Verschließen des Gehörgangs (22), wobei der Gehörgangsstopfen (2) eine innere Stirnseite (4) aufweist, und – wenigstens einem Schallsensor (10) zum Messen des Schalldruckes wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, den Schalldruck an wenigstens zwei relativ zu der inneren Stirnseite (4) des Gehörgangsstopfens (2) unterschiedlichen Messpositionen zu messen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen eines Schalldrucks in einem Gehörgang mit einem Gehörgangsstopfen zum Verschließen des Gehörganges, wobei der Gehörgangsstopfen eine innere Stirnseite aufweist, und wenigstens einem Schallsensor zum Messen des Schalldruckes. Derartige Vorrichtungen werden heute verwendet, um beispielsweise ein menschliches Gehör auf gegebenenfalls vorhandene Schädigungen oder Funktionsstörungen hin zu untersuchen.
• Ein gesundes Ohr sendet Schallsignale, so genannte otoakustische Emissionen (OAE) aus, die beispielsweise von äußeren Schallreizen hervorgerufen werden können. Otoakustische Emissionen sind dabei Schallsignale, die von der aktiven und nicht linearen Mechanik des Innenohres erzeugt, über das Mittelohr weitergeleitet und vom Trommelfell abgestrahlt werden. Von besonderem Interesse bei der Untersuchung eines Gehörs sind dabei die so genannten Distorsionsprodukt-otoakustischen Emissionen (DPOAE). Werden beispielsweise zwei reine Töne mit verschiedenen Frequenzen f₁ und f₂ in den Gehörgang einer Person eingestrahlt, wird ein gesundes Gehör eine DPOAE der Frequenz 2 f₁–f₂ zurücksenden. Bei der Untersuchung von otoakustischen Emissionen sind jedoch auch andere Anregungen, beispielsweise durch Klicksignale, bekannt und Stand der Technik.
• Otoakustische Emissionen werden dabei von der Hörschnecke (Cochlea) hervorgerufen. Die Funktionsfähigkeit oder Schädigung dieser Cochlea kann über die Messung otoakustischer Emissionen diagnostiziert werden. Um dies mit ausreichender Sicherheit tun zu können ist es bei OAE-Messungen essentiell, den wahren Schalldruck direkt am Trommelfell des Patienten mit größtmöglicher Genauigkeit feststellen zu können. Wird dann eine Schädigung des Gehörs aufgrund eines für ein gesundes Gehör zu kleinen Schalldruckes der otoakustischen Emissionen festgestellt, gilt es sicherzustellen, dass die Schädigung nicht in einem Teil des Gehörs, der zwischen der Hörschnecke und dem Trommelfell liegt, vorliegt. Dies ist mit Verfahren aus dem Stand der Technik bisher nur in umfangreichen Messreihen in einem indirekten Verfahren ansatzweise möglich (s. Janssen, Gehr, Klein, Müller: Distortion product otoacoustic emissions for hearing threshold estimation and differentiation between middleear and cochlear disorders in neonates. In: JASA117 (2005), S. 2969–2979)
• Im Stand der Technik sind mehrere Verfahren und Messmethoden bekannt, mit denen der Schalldruck vor dem Trommelfell festgestellt werden soll. Bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung zum Messen des Schalldruckes in einem Gehörgang wird der Gehörgangsstopfen soweit in das Ohr geschoben, bis der Gehörgang von dem Stopfen vollständig abgedichtet wird. Es bildet sich daher im Gehörgang zwischen dem Trommelfell und dem Gehörgangsstopfen ein abgeschlossenes Volumen. Der wenigstens eine Schallsensor befindet sich dann in einiger Entfernung, beispielsweise 2 cm, vor dem Trommelfell des Patienten. Eine Messung direkt am Trommelfell verbietet sich, um eine Schädigung des Trommelfells durch die Messsonde zu vermeiden. Über die wenigstens eine Schallquelle wird nun der Anregungsreiz, beispielsweise ein Klick oder ein Ton, in den Gehörgang eingestrahlt. Da das Trommelfell mindestens einen Teil des Schalles reflektiert, können sich stehende Wellen ausbilden.
• Sollen die otoakustischen Emissionen durch einen oder mehrere eingestrahlte reine Töne hervorgerufen werden, werden die eingestrahlten Frequenzen über einen großen Frequenzbereich variiert. Dabei ist es möglich, dass bei bestimmten Frequenzen sich der wenigstens eine Schallsensor in einem Knoten der stehenden Welle befindet. Der an dieser Stelle zu messende Schalldruck ist in diesem Fall sehr gering, so dass das Signal-zu-Rauschverhältnis äußerst schlecht ist. Aus diesen Daten verlässliche Aussagen über den wahren Schalldruck direkt am Trommelfell ableiten zu können, ist äußerst schwierig und in vielen Fällen nicht wirklich sinnvoll möglich. Der an der Sensorposition aufgenommene Schalldruck kann in diesem Fall bis zu 20 dB vom Schalldruck am Trommelfell abweichen.
• Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, mit denen aus dem an einer Stelle aufgenommenen Schalldruck auf den Schalldruck vor dem Trommelfell zurück geschlossen werden kann. Diese umfassen jedoch Näherungen, deren Qualität und Gültigkeit nicht oder nur sehr schwer überprüft beziehungsweise nachgewiesen werden kann. So wird beispielsweise der Gehörgang als tubusförmig oder die eingestrahlten Schallwellen als eben Wellen angenommen. Durch diese Näherungen können individuelle Gegebenheiten, die durch die Form des jeweiligen Gehörgangs hervorgerufen werden, nicht berücksichtigt werden. Zudem kann selbst die exakte Position des Schallsensors, und dabei insbesondere der exakte Abstand zum Trommelfell, nicht bestimmt, sondern muss genähert oder geschätzt werden.
• Die Eigenschaften eines beispielsweise menschlichen Ohrs sind individuell stark verschieden. Der Schalldruck am Trommelfell, der durch den durch die wenigstens eine Schallquelle eingestrahlten Schall erzeugt wird, kann daher nicht gesteuert, sondert muss geregelt erzeugt werden. Herkömmlicherweise wird dabei der durch den Schallsensor im Gehörgang gemessene Schalldruck als Schätzwert für den Trommelfellschalldruck verwendet. Dadurch kann der Trommelfellschalldruck um bis zu 20 dB unterschätzt und der daraufhin geregelte eingespeiste Schall um bis zu 20 dB zu hoch eingepegelt werden. Nach neuerer Forschung wird daher der Gehörgang mit einer Gehörgangssonde vermessen, deren Speiseimpedanz und Leerlauf-Schalldruck bekannt sind. Mit dieser Gehörgangssonde kann man die akustische Eingangsimpedanz des Gehörgangs vermessen und aus den Messungen Informationen über die akustische Länge des Gehörgangs und dessen Querschnittsflächenverlauf entlang der Gehörgangslängenkoordinate errechnen. Es ist beispielsweise möglich, daraus die Impedanz des Trommelfells zu errechnen und den Schalldruck am Trommelfell mit einem Fehler von maximal 10 dB einschätzen zu können. Dies gilt jedoch nicht in der Nähe der oben genannten Knotenfrequenzen der stehenden Wellen, wenn sich also der wenigstens eine Schallsensor im Bereich des Knotens der stehenden Schallwelle befindet. Nachteilig ist, dass für die Untersuchung des Schalldruckes zunächst der Gehörgang mit einem separaten Verfahren und einer separaten Sonde untersucht werden muss, wodurch das Verfahren aufwändig, kostenintensiv und für den Probanden unangenehm in die Länge gezogen wird.
• Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Messen des Schalldrucks in einem Gehörgang so zu verbessern, dass die Untersuchung otoakustischer Emissionen einer Cochlea in einem beispielsweise menschlichen Gehör schnell, einfach und zuverlässig möglich ist.
• Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Messen eines Schalldruckes in einem Gehörgang, die ausgebildet ist, den Schalldruck an wenigstens zwei relativ zu der inneren Stirnseite des Gehörgangsstopfens unterschiedlichen Messpositionen zu messen.
• Bei der Verwendung einer derartigen Vorrichtung wird der Schalldruck mit dem wenigstens einen Schallsensor, der beispielsweise ein Mikrofon sein kann, über einen Frequenzbereich hinweg vermessen. Dazu wird die Vorrichtung in den Gehörgang eingeführt, wobei der Gehörgang mit dem Gehörgangsstopfen verschlossen wird. Da der Gehörgang nun auf der einen Seite vom Trommelfell und auf der anderen Seite vom Gehörgangsstopfen abgeschlossen wird, können sich hierin stehende Schallwellen ausbilden.
• Zur Messung des Schalldruckes werden mit wenigstens einer Schallquelle Schallwellen in den Gehörgang eingestrahlt, die zu stehenden Wellen führen können. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Schallquelle Teil der Vorrichtung. Sollte sich während der Vermessung des Schalldruckes ergeben, dass der wenigstens eine Schallsensor sich in einem Knotenbereich einer derartigen stehenden Welle befindet, kann einfach und unkompliziert der Schalldruck an einer von der ersten Messposition verschiedenen zweiten Messposition im Gehörgang vermessen werden. Diese befindet sich dann nicht im Knotenbereich einer der stehenden Wellen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann über den gesamten Frequenzbereich hinweg der Schalldruck an mehreren unterschiedlichen Messpositionen vermessen werden, um so beispielsweise Rückschlüsse auf die Position der erfindungsgemäßen Vorrichtung relativ zum Trommelfell, insbesondere auf den Abstand der Vorrichtung zum Trommelfell, ziehen zu können.
• Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe zudem durch eine gattungsgemäße Vorrichtung, deren akustische Impedanz auf wenigstens einen ersten Wert und einen zweiten Wert einstellbar ist. Wie bereits ausgeführt, werden otoakustische Emissionen in der Cochlea, also der Gehörschnecke, erzeugt. Der Teil des Gehörs, der die otoakustischen Emissionen erzeugt, wird im Folgenden als cochleärer OAE-Generator oder kurz OAE-Generator bezeichnet. Diese Emissionen werden dann über verschiedene Gehörteile, beispielsweise Gehörknöchelchen und Trommelfell, weitergeleitet. Diese Übertragung des vom cochleären OAE-Generator erzeugten Signals, also der otoakustischen Emissionen, kann durch eine Quellenimpedanz dargestellt werden. Diese berücksichtigt alle gegebenenfalls auftretenden Verluste, die in denjenigen Teilen des Gehöres, die für die Übertragung der otoakustischen Emissionen verantwortlich sind, stattfinden. Da bei der Untersuchung des Gehöres auf otoakustische Emissionen die Gesundheit oder gegebenenfalls vorliegende Schädigung der Cochlea untersucht werden soll, ist man in diesem Verfahren an den durch diese Gehörteile auftretenden Veränderungen, beispielsweise Verlusten, nicht interessiert. Interessant ist dagegen der „Leerlauf-Schalldruck” des OAE-Generators, also der Schalldruck, der rechnerisch bei der Erzeugung der otoakustischen Emissionen in der Cochlea vorliegt. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, deren akustische Impedanz auf wenigstens einen ersten Wert und einen zweiten Wert einstellbar ist, ist es nun möglich, durch eine Messung des Schalldruckes der otoakustischen Emissionen bei jedem der beiden akustischen Impedanzwerte der Vorrichtung direkte Rückschlüsse auf den „Leerlauf-Schalldruck” des OAE-Generators ziehen zu können.
• Vorzugsweise ist die Vorrichtung zum Messen des Schalldruckes in einem Gehörgang sowohl ausgebildet, den Schalldruck an wenigstens zwei relativ zu der inneren Stirnseite des Gehörgangstopfens unterschiedlichen Messposition zu messen als auch eine akustische Impedanz aufweist, die auf wenigstens einen ersten Wert und einen zweiten Wert einstellbar ist. Je größer die Vielzahl der möglichen Impedanzwerte ist, auf die die akustische Impedanz der Vorrichtung eingestellt werden kann, desto genauer kann die Quellenimpedanz des Ohres, die durch die für die Übertragung der otoakustischen Emissionen verantwortlichen Teile des Gehörs hervorgerufen wird, und der „Leerlauf-Schalldruck” des OAE-Generators bestimmt werden. Je größer die Anzahl der unterschiedlichen Messpositionen ist, bei denen der Schalldruck gemessen werden kann, desto genauer lässt sich die Position der Vorrichtung relativ zum Trommelfell und damit auch der tatsächliche Schalldruck in der Nähe des Trommelfells bestimmen. Die innere Stirnseite ist dabei die Seite des Gehörgangsstopfens, die dem Trommelfell zugewandt ist, wenn die Vorrichtung in einen Gehörgang eingesetzt ist. Diese Seite kann beispielsweise eben, gewölbt oder auch unregelmäßig geformt und ausgebildet sein.
• In jedem Fall ist es wichtig, sicherzustellen, dass in beiden Fällen jeweils nur eine Größe kontrolliert verändert wird. Ein Verschieben der Vorrichtung im Gehörgang, um beispielsweise den Schalldruck an einer relativ zum Trommelfell anderen Position im Gehörgang zu messen, verbietet sich hierbei, da durch ein derartiges Verschieben die Gesamtsituation im Gehörgang, also Gehörgangsvolumen, gegebenenfalls Druck und andere äußere Parameter verändert würden. Gleiches gilt für die Vermessung des Schalldrucks der otoakustischen Emissionen. Auch hier verbietet sich eine Verschiebung der Vorrichtung im Gehörgang, um so das zwischen dem Gehörgangsstopfen und dem Trommelfell eingeschlossene Volumen zu verändern, was ebenfalls eine Änderung der Impedanz zur Folge hätte. Da hierdurch wieder eine Mehrzahl anderer Parameter unkontrolliert verändert würde, ist eine auf diese Weise durchgeführte Messung wenig aussagekräftig.
• Die Veränderlichkeit der Messposition, an der mittels des wenigstens einem Schallsensor der Schalldruck im Gehörgang gemessen werden kann, kann auf verschiedene Weisen erreicht werden. Bevorzugt ist der wenigstens eine Schallsensor relativ zur inneren Stirnseite des Gehörgangsstopfens verschiebbar angeordnet. Besonders vorteilhafterweise ist die Verschiebung stufenlos möglich. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise eine stufenlose Verschiebbarkeit des Schallsensors erreichen, sodass der Schalldruck über einen relativ großen Bereich entlang der Gehörgangslängenkoordinate vermessen werden. Dadurch kann die Position der Vorrichtung relativ zum Trommelfell sehr genau festgestellt werden. Dabei muss nur beachtet werden, dass der Betrag, um den der wenigstens eine Schallsensor relativ zu der inneren Stirnseite des Gehörgangsstopfens verschoben wird, messbar ist und aufgezeichnet wird. Wird nun bei verschiedenen Frequenzen des eingestrahlten Schalls der Schalldruck über einen derartigen Bereich entlang der Gehörgangslängenkoordinate vermessen, kann aus der Position der Knoten der auftretenden stehenden Schallwellen und der zugehörigen Frequenz der Schallwellen der Abstand zum Trommelfell errechnet werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Schallsensor durch einen Stellmotor verschiebbar angeordnet. Durch einen derartigen kleinen Schrittmotor oder auch einen stufenlos verstellbaren Motor lässt sich die Position des wenigstens einen Schallsensors schnell, einfach und reproduzierbar einstellen.
• Die Ortsveränderlichkeit der Mikrofonposition beziehungsweise der Position des wenigstens einen Schallsensors beziehungsweise seiner Einsprechöffnung kann folglich durch ein bewegliches Mikrofon, dessen akustisches Zentrum mittels der Mikromechanik auf einer Achse bewegt wird, erreicht werden.
• Alternativ dazu, das Mikrofon beziehungsweise den wenigstens einen Schallsensor selbst zu bewegen, kann auch nur die Einsprechöffnung bewegt werden. Diese befindet sich beispielsweise an einem Ende einer akustischen flexiblen oder längenveränderlichen Verbindung, beispielsweise eines Schlauches oder Rohres, sodass das eigentliche Mikrofon und die zugehörige Elektronik sowie der Schalldruck-Spannungs-Wandler des Mikrofons unbeweglich ausgebildet werden können. Dadurch wird der konstruktive Aufwand deutlich reduziert.
• Als konstruktiv besonders einfache Lösung hat sich herausgestellt, wenn die Vorrichtung über wenigstens zwei Schallsensoren verfügt, die jeweils zum Messen an einer Messposition eingerichtet sind. Dadurch wird die Anzahl der beweglichen insbesondere verschiebbaren zu lagernden Teile reduziert, wodurch auch der konstruktive Aufwand eingeschränkt wird. Zudem wird durch diese Ausgestaltung die Gefahr, dass sich beim Verschieben des Schallsensors oder zumindest dessen Einsprechöffnung auch der Gehörgangsstopfen mit verschiebt oder zumindest bewegt, weiter reduziert. Auf diese Weise ist eine Reproduzierbarkeit der Ergebnisse der durchzuführenden Schalldruckmessungen gewährleistet. Durch das Vorsehen mehrerer Schallsensoren, die jeweils an einer festen Messposition den Schalldruck messen, kann jedoch der Schalldruck nicht stufenlos als Funktion der Gehörgangslängenkoordinate aufgenommen werden. Sofern dies nicht gewünscht oder nicht erforderlich ist, bietet die Ausgestaltung mit mehreren Schallsensoren, beispielsweise Mikrofonen, die konstruktiv einfachere Lösung.
• Vorteilhafterweise ist zum Einstellen der akustischen Impedanz der Vorrichtung die akustische Impedanz des Gehörgangsstopfens auf wenigstens zwei Werte einstellbar. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch die Impedanz anderer akustischer Bauteile in der Vorrichtung geändert werden. Um die akustische Impedanz des Gehörgangsstopfens einzustellen, kann vorteilhafterweise die Porösität des Gehörgangsstopfens einstellbar sein. Dazu können beispielsweise an der inneren Stirnseite des Gehörgangsstopfens verschließbare Vertiefungen oder feine Kanäle, gegebenenfalls auch Blindkanäle, vorgesehen sein. Diese sind verschließbar ausgebildet und können beispielsweise mittels einer Mikropneumatik oder Mikromechanik verschließbar sein. Alternativ können auch beispielsweise magnetisch oder durch piezomechanische Effekte verschließbare Vertiefungen oder Kanäle vorgesehen werden sein. Die Vertiefungen oder Kanäle können dabei regelmäßige oder unregelmäßige Formen aufweisen.
• Durch das Vorsehen von derartigen Vertiefungen und Kanälen, die bei Bedarf geöffnet oder geschlossen werden können, können das dem Gehörgangsstopfen als Teil der Vorrichtung zuzuordnende akustische Ersatzvolumen und dessen Bedämpfungseigenschaften verändert werden, ohne dass der Gehörgangsstopfen bewegt oder verschoben werden muss. Auf diese Weise wird auch die akustische Impedanz verändert. Sofern die wenigstens zwei Werte der akustischen Impedanz der Vorrichtung beziehungsweise der akustischen Impedanz des Gehörgangsstopfens bekannt sind, lässt sich aus einer Messung des Schalldruckes der otoakustischen Emissionen bei jedem der mehreren Impedanzwerte der Leerlauf-Schalldruck des cochleären OAE-Generators errechnen. Zudem lässt sich auch die akustische Quellenimpedanz des Ohres, die beispielsweise durch Gehörknöchelchen und das Trommelfell sowie den Gehörgang hervorgerufen wird, berechnen. Auf diese Weise lassen sich sogar Aussagen darüber treffen, ob in diesen Teilen des Gehörs Schädigungen vorliegen oder nicht.
• Vorrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden sowohl in diagnostischen Verfahren verwendet, um an Patienten beispielsweise eine Schädigung des cochleären OAE-Generators zu diagnostizieren, als auch aus wissenschaftlichem Interesse an gesunden Probanden oder beispielsweise Versuchstieren eingesetzt.
• Mit Hilfe einer Zeichnung werden nachfolgend einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigt
• 1 – die schematische Darstellung eines Schnitts durch eine Vorrichtung zum Messen eines Schalldruckes in einem Gehörgang gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
• 2 – ein Analogieersatzschaltbild für das akustische System aus Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und dem Gehör eines Patienten und
• 3 – ein Analogieersatzschaltbild für das akustische System zum Bestimmen des Leerlaufschalldrucks otoakustischer Emissionen.
• 1 zeigt die schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Messen eines Schalldrucks in einem Gehörgang gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Schnittdarstellung. Die Vorrichtung umfasst einen Gehörgangsstopfen 2, der beispielsweise aus einem Schaumstoff besteht. Dieser weist am in 1 rechten Rand eine innere Stirnseite 4 auf. Wird die in 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zum Messen des Schalldrucks in einem Gehörgang in einen Gehörgang eingeführt, ist die innere Stirnseite 4 dem Trommelfell zugewandt.
• Die in 1 dargestellte Vorrichtung umfasst zwei Schallquellen 6. Diese sind mit zwei Schallleitern 8 verbunden, durch die von den Schallquellen 6 ausgesandte Schallwellen durch den Gehörgangsstopfen hindurch in Richtung auf das Trommelfell geleitet werden.
• Die in 1 schematisch dargestellte Vorrichtung verfügt zudem über einen Schallsensor 10, der beispielsweise ein Mikrofon sein kann. Auch dieser ist mit einem Schallleiter 8 verbunden, der durch den Gehörgangsstopfen 2 hindurchführt. Am in 1 rechten Ende des Schallleiters 8, mit dem der Schallsensor 10 verbunden ist, befindet sich eine Einsprechöffnung 12. Der Schallsensor 10 misst den Schalldruck an der Stelle der Einsprechöffnung 12. Soll diese Stelle verschoben werden, kann entweder der Schallsensor 10 mit dem daran befestigten Schallleiter 8 verschoben werden oder es wird lediglich der Schallleiter 8 bewegt, sodass sich die Einsprechöffnung 12 relativ zum Gehörgangsstopfen 2 verschiebt.
• Die Schallquellen 6 und der Schallsensor 10 sind über Kabel 14 mit einer in 1 nicht gezeigten Auswerteelektronik verbunden.
• In der Schnittdarstellung in 1 ist gut zu erkennen, dass der dort gezeigte Gehörgangsstopfen 2 zusätzlich über Vertiefungen 16 verfügt, die als Blindkanäle von der inneren Stirnseite 4 ausgehend ausgebildet sind. Am rechten Ende der Vertiefungen 16 sind diese durch geeignete Maßnahmen kontrolliert verschließbar oder gegebenenfalls zu öffnen. Dadurch kann das Volumen, das zwischen dem Gehörgangsstopfen 2 und dem Trommelfell im Gehörgang eingeschlossen ist, vergrößert oder verkleinert werden, wodurch die akustische Impedanz der Vorrichtung beziehungsweise des Gehörgangsstopfens 2 verändert wird. Anders als in 1 gezeigt ist, kann die Form der Vertiefungen auch unregelmäßig gewählt werden.
• 2 zeigt ein elektrisches Analogieersatzschaltbild für das akustische System. Dabei sind Schallquellen als durch einen Kreis gekennzeichnete Spannungsquellen dargestellt, während akustische Impedanzen durch elektrische Impedanzen dargestellt sind.
• Der in 2 linke gestrichelt dargestellte Kasten umfasst das Ersatzschaltbild für eine Vorrichtung zum Messen eines Schalldruckes in einem Gehörgang. P₀ bezeichnet dabei den Leerlauf-Schalldruck der Vorrichtung, also den Schalldruck, der von mindestens einer der Schallquellen 6 im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erzeugt wird. Der so erzeugte Schall muss, wie in 1 dargestellt, von der Schallquelle 6 durch den Schallleiter 8 durch den Gehörgangsstopfen 2 hindurchgeleitet werden und in den Gehörgang eintreten. Dabei können Verluste auftreten, die in 2 durch eine erste Impedanz 18, die also die Quellenimpedanz der Vorrichtung darstellt, repräsentiert werden. Die Quellenimpedanz der Vorrichtung hängt im Wesentlichen von den Bauteilen der Vorrichtung und deren physikalischen Eigenschaften ab, sodass sie bekannt ist oder zumindest durch Kalibriermessungen ermittelbar ist. Durch Öffnen und Schließen der in 1 dargestellten Vertiefungen 16 kann die Quellenimpedanz der Vorrichtung, die durch die erste Impedanz 18 dargestellt ist, während einer Messung oder zwischen zwei Messungen des Schalldruckes geändert werden. Dabei müssen die Vertiefungen 16 nicht wie in 1 dargestellt als Blindbohrungen oder Blindkanäle ausgestaltet sein, sie können jede beliebige insbesondere auch unregelmäßige Form aufweisen. Zu beachten ist lediglich, dass sie kontrolliert zu öffnen und zu schließen sind, um die Impedanz der Vorrichtung auf einen von mehreren bekannten Werten einstellen zu können.
• Rechts vom ersten gestrichelt dargestellten Kasten ist in 2 eine erste Bezugsebene 20 dargestellt. Diese erste Bezugsebene ist die Ebene, in der der Schalldruck gemessen wird. In 1 wird diese folglich durch die Einsprechöffnung 12 des Schallleiters 8 definiert, der mit dem Schallsensor 10 verbunden ist. In 2 rechts von der ersten Bezugsebene 20 ist in Form eines durchgezogenen Kastens ein Gehörgang 22 des Patienten dargestellt. Dieser Wellenleiter ist als Vierpol dargestellt. Rechts vom Gehörgang 22 ist eine zweite Bezugsebene 26 dargestellt. Diese wird durch das Trommelfell definiert. Rechts davon befindet sich das als zweiter gestrichelter Kasten dargestellte Mittel- und Innenohr des Patienten, dessen akustische Impedanz im in 2 gezeigten Analogieersatzschaltbild durch eine zweite Impedanz 28 dargestellt ist.
• Mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Schalldruck in der ersten Bezugsebene 20 bestimmt. Aus den so ermittelten Daten soll der Schalldruck in der zweiten Bezugsebene 26, die durch das Trommelfell definiert ist, bestimmt werden. Dazu muss der Schalldruck in der ersten Bezugsebene 20 und die Position der ersten Bezugsebene 20 relativ zu der zweiten Bezugsebene 26 möglichst genau bekannt sein. Durch ein Verschieben des Schallsensors 10 in 1 zusammen mit den daran befestigten Schallleiter 8 und dessen Einsprechöffnung 12 oder durch ein alleiniges Verschieben der Einsprechöffnung 12 beispielsweise durch Verbiegen des mit ihr verbundenen Schallleiters 8, kann die erste Bezugsebene 20 relativ zum Gehörgangsstopfen 2 und auch relativ zur zweiten Bezugsebene 26 und damit zum Trommelfell verschoben werden, ohne dass der Gehörgangsstopfen 2 bewegt wird. Auf diese Weise ist es möglich, auch dann den Schalldruck in der ersten Bezugsebene 20 genau zu bestimmen, wenn sich an dieser Steile ein Knoten einer stehenden Schallwelle befinden sollte, der ein äußerst schlechtes Signal-zu-Rauschverhältnis hervorruft. Zudem kann aus der gemessenen Position der Knoten und den zugehörigen akustischen Frequenzen die Position des der Einsprechöffnung 12 relativ zum Trommelfell, im Ersatzschaltbild also die Position der ersten Bezugsebene 20 relativ zur zweiten Bezugsebene 26, sehr genau bestimmt werden.
• 3 zeigt ein Analogieschaltbild für die Messung der aus dem Ohr rückwärts in den Gehörgang einlaufenden otoakustischen Emissionen. Der in 3 linke gestrichelt dargestellte Kasten beschreibt wieder die Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Da nun jedoch die aus dem Ohr austretenden Schallwellen der otoakustischen Emissionen gemessen werden sollen, ist im linken gestrichelten Kasten keine Schallquelle 6 und auch kein Leerlauf-Schalldruck P₀ dargestellt. Lediglich die erste Impedanz 18, die die Impedanz der Vorrichtung darstellt, ist im gestrichelten Kasten enthalten. Rechts davon befindet sich in 3 wieder die erste Bezugsebene 20, die in 1 durch die Einsprechöffnung 12 des Schallleiters 8, der mit dem Schallsensor 10 verbunden ist, definiert ist. Auch hier ist die erste Bezugsebene 20 folglich die Ebene, in der der Schalldruck gemessen wird.
• Der in 3 rechts dargestellte zweite gestrichelte Kasten umfasst nun die Quelle der otoakustischen Emissionen, die in der elektroakustischen Analogie als Ersatzspannungsquelle dargestellt ist. Dabei wird mit P_OAE der Leerlauf-Schalldruck der otoakustischen Emissionen an dem OAE-Generator dargestellt. Die so erzeugten Schallwellen der otoakustischen Emissionen durchlaufen das Gehör und werden an der in 3 nicht dargestellten zweiten Bezugsebene 26, also dem Trommelfell, in den ebenfalls nicht dargestellten Gehörgang 22 eingeleitet. Die Gesamtquellenimpedanz des OAE-Generators inklusive Trommelfell und Gehörgang 22 werden im Analogieersatzschaltbild der 3 durch die dritte Impedanz 30 dargestellt.
• Wird nun mittels einer Vorrichtung zum Messen einen Schalldrucks in einem Gehörgang der Schalldruck gemessen, ist die gemessene Größe sowohl von der Impedanz der Vorrichtung als auch von der Quellenimpedanz des OAE-Generators einschließlich Trommelfell und Gehörgang sowie vom Leerlauf-Schalldruck des OAE-Generators im Innenohr abhängig. Die gemessene Größe lässt sich folglich durch eine Gleichung mit zwei Unbekannten beschreiben. Werden nun zwei Messungen bei unterschiedlichen Impedanzen der Vorrichtung, im Ersatzschaltbild also unterschiedlichen ersten Impedanzen 18 durchgeführt, ergeben sich zwei Gleichungen mit zwei Unbekannten, sodass sowohl der Leerlauf-Schalldruck des OAE-Generators als auch die Quellenimpedanz des Ohres bestimmbar sind, weil alle anderen Parameter der Messung unverändert geblieben sind.
• Damit kann direkt bestimmt werden, ob das Gehör gesund und intakt ist oder, falls dies nicht der Fall sein sollte, ob eine Schädigung in dem OAE-Generator oder in anderen Teilen des Gehörs vorliegt.
• Bezugszeichenliste

P₀

Leerlauf-Schalldruck

P_OAE

Leerlauf-Schalldruck

2

Gehörgangsstopfen

4

innere Stirnseite

6

Schallquelle

8

Schallleiter

10

Schallsensor

12

Einsprechöffnung

14

Kabel

16

Vertiefung

18

erste Impedanz

20

erste Bezugsebene

22

Gehörgang

26

zweite Bezugsebene

28

zweite Impedanz

30

dritte Impedanz

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• Janssen, Gehr, Klein, Müller: Distortion product otoacoustic emissions for hearing threshold estimation and differentiation between middleear and cochlear disorders in neonates. In: JASA117 (2005), S. 2969–2979 [0003]

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Messen eines Schalldruckes in einem Gehörgang (22) mit – einem Gehörgangsstopfen (2) zum Verschließen des Gehörgangs (22), wobei der Gehörgangsstopfen (2) eine innere Stirnseite (4) aufweist, und – wenigstens einem Schallsensor (10) zum Messen des Schalldruckes dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ausgebildet ist, den Schalldruck an wenigstens zwei relativ zu der inneren Stirnseite (4) des Gehörgangsstopfens (2) unterschiedlichen Messpositionen zu messen.
2. Vorrichtung zum Messen eines Schalldruckes in einem Gehörgang (22) mit – einem Gehörgangsstopfen (2) zum Verschließen des Gehörgangs (22), wobei der Gehörgangsstopfen (2) eine innere Stirnseite (4) aufweist, und – wenigstens einem Schallsensor (10) zum Messen des Schalldruckes, dadurch gekennzeichnet, dass eine akustische Impedanz der Vorrichtung auf wenigstens einen ersten Wert und einen zweiten Wert einstellbar ist.
3. Vorrichtung zum Messen eines Schalldruckes in einem Gehörgang (22) nach Anspruch 1 und 2.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Schallsensor (10) relativ zu der inneren Stirnseite (4) des Gehörgangsstopfens (2) verschiebbar angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Stellmotor, durch den der wenigstens eine Schallsensor (10) verschiebbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Schallsensoren (10), die jeweils zum Messen des Schalldruckes an einer Messposition eingerichtet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der akustischen Impedanz der Vorrichtung die akustische Impedanz des Gehörgangstopfens (2) auf wenigstens zwei Werte einstellbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der akustischen Impedanz des Gehörgangstopfens (2) die Porosität des Gehörgangsstopfens (2) auf wenigstens zwei Werte einstellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der inneren Stirnseite (4) des Gehörgangstopfens (2) verschließbare Vertiefungen (16) vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (16) durch eine Mikropneumatik oder Mikromechanik verschließbar sind.

Images