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1. Gegenstand der Erfindung,
Anwendungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein System, Verfahren zur mobilen, kabellosen Kommunikation, insbesondere
in der Telekommunikation, das sich dadurch auszeichnet, das die
akustische Sprachausgabe über
eine Wandlung in elektromagnetische Energie erfolgt, kontaktlos
zu einem Erfindungsgemäßen Empfängersystem,
zur Schallausgabe gesendet wird, das aus einem elektroakustischen Wandler,
das gleichzeitig in Teilen aus einem elektromagnetischen Empfänger besteht.
Somit ist ein mobiles Kommunikationsgerät, Handy mit einen kabellosen
Sprachausgabeeinheit, der nicht im Mobilgerät integriert ist, möglich.
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2. Stand der Technik
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Derartige Systeme, Verfahren und
Anordnungen werden bekanntermaßen
von einem Telefon, einem Handy repräsentiert (z.B.
DE10037289 ).
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Ebenso kann dies auch mittels eines
Vollimplantierbare Hörsystems
erfolgen (z.B.
DE19914993 ).
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2.1 Nachteil des Standes
der Technik
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sNachteilig an den bekannten Telekommunikations-Verfahren
und Systemen ist jedoch, das der Telefonhörer, das Handy an das Ohr gehalten
wird. Hierbei ist für
jeden Anwesenden ersichtlich, das hier telefoniert wird bzw. bindet
eine Hand. Dies ist unpraktisch bei Servicearbeiten, Suchdiensten,
Einsatzteams, wo beide Hände
benötigt
werden. Selbst ein Kopfhörer
z.B. für
Mobiltelefone erfüllt
die Bedingung nicht, da es nicht ergonomisch im Körper liegt, sieht
aufdringlich aus und zeigt, das hier Kommuniziert wird. Weiter ist
es störend
und ist gegen mechanische Beschädigungen
nicht geschützt
und kann im Einsatz verloren gehen.
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Eine Freisprecheinheit hat ebenso
Nachteile. Hierbei hat man beide Hände frei, aber jeder Anwesende
kann das Gespräch
verfolgen, stört
unter bestimmten Voraussetzungen den Notfall – Einsatz bzw. wird durch Umweltgeräusche, Einmischung
von Dritte in der Kommunikation gestört, so stark, das keine Kommunikation
stattfinden kann.
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Weiterhin ist Nachteilig an den bekannten Hörsystemen,
Verfahren das eine energetische Versorgung des Implantatsystems
mittels einer primären oder
eine nachladbaren sekundären
Batterie erfolgt. Hiertür
muss die Batterie mittels eines Operativen Eingriffs erneuert werden
(z.B. beim Herzschrittmacher). Da aus Biostabilitäts- und
Hygienegründen grundsätzlich der
Anspruch besteht, keine artifizielle und permanente Körperöffnungen
beziehungsweise Hautöffnungen
zu erzeugen, durch welche die Energieversorgung des Systems, beispielhaft
durch Kabelverbindung erfolgen kann. Somit ist ein Implantat-Hörsystem
für diese
Aufgabenstellung ungeeignet. Ebenso stellt die Batterie ein Volumen
und ist ein massebehaftetes System dar. Das zusätzliche Volumen und Gewicht
im Menschlichen Körper
ist, das den Menschen in seiner Bewegungsfreiheit einschränkt.
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Derartige Probleme können bei
den heute bekannten Systemen, Verfahren jederzeit auftreten.
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3. Aufgabe, Darstellung
der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein System zu schaffen, das eine mit einfachen und kostengünstigen
Mitteln, die Akustische Kommunikation einer Telekommunikation mobil
ermöglicht
und die Sprachausgabe, unbeeinflusst durch Umwelteinflüsse übertragen
wird und die Energieversorgung eine optimale Mensch-Maschinen-Schnittstelle
darstellt, die in einer besonderen kleinen Ausführungsform ausgelegt ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein System
nach Anspruch 1 gelöst.
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4. Lösung der Aufgabe, Darstellung
der Erfindung
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Die zugrundeliegende Idee der Erfindung
ist es, das die elektromagnetische Empfangseinheit gleichzeitig
ein Teil der Akustikeinheit ist.
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Die erfindungsgemäße Ausführungsform ist, das der Spulenkörper 4 des
Lautsprechersystems an dessen Spulenenden eine Diode 7 verbunden
ist ( 1).
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Hierbei wird die mit der Signalinformation enthaltenen
elektromagnetische Trägerenergie
gewandelt und für
die Versorgung des Akustiksystems verwendet.
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In einer weiteren Ausführungsform
wird das Lautsprechersystem innerhalb einer Plombe 44,
eines menschlichen Zahnes 40, Implantiert.
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Die Signalversorgung, ebenso wie
die Energieversorgung für
das Akustiksystem erfolgt über
die elektromagnetischen Wellen, die ein Mobilsendesystem 50 über die
Antenne 54 aussendet.
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5. Vorteile der Erfindung
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Im Gegensatz zu herkömmliche
Verfahren, hat das erfindungsgemäße Verfahren
den Vorteil, dass die Energieversorgung mittels der Signalisierung
erfolgt. Hierdurch benötig
das System keine weitere energetische Versorgung oder elektrische Nachladeenergie
des Implantatsystems, z.B. einer Batterie oder einer Nachladbaren
Batterie. Mit der Signalenergie wird gleichzeitig die Systemenergie
für die
akustische Wandlung mitgeliefert.
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Hierdurch wird das Gesamtsystem,
durch die Bauelementereduzierung Wartungsfreundlicher und die Systemzuverlässigkeit
höher.
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Ebenso wird die Masse, die Volumengröße es Module
erheblich verkleinert. Durch die nun Zentrale Energieversorgung
kann die Zentrale Energieversorgungseinrichtung größer dimensioniert
werden und ermöglicht
somit eine länger
Kommunikation gegenüber
den Bestehenden Systemlösungen.
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Weitere Vorteile der Erfindung liegen
darin, das das Akustische System direkt im Knochen des Menschen übertragen
wird. Somit ist es äußeren mechanischen
Einflüssen
nicht ausgesetzt. Es kann nicht verloren gehen oder durch mechanische
Beeinflussung z.B. hinfallen, werten, stoßen, in seiner Funktion gestört werden.
Das sendende Mobilsystem, als Signalgeber und Energiesystem kann
dicht am Menschlichen Körper
getragen werden gegenüber
den herkömmlichen
Systemen an das menschliche Ohr gehalten wird.
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Weiter ist für Dritte keine direkte Kommunikation
ersichtlich, durch die Typische menschliche Haltung, Handyhaltung
an das Menschliche Ohr. Ebenso sind beide Hände für Tätigkeiten frei, sei es zur
Wartung von Systemen oder innerhalb eines Einsatzes.
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Weiter liegt der Vorteil darin, das
keine Kabelverbindung zwischen Akustiksystem zum Mobilsystem besteht.
Hierdurch ist die Bewegungsfreiheit des Menschen gegeben ohne störende Kabel.
Selbst bei schnurlosen Systemen erfolgt immer noch eine Energieversorgung über Batterie,
Nachladbare Batterien, die groß und
klobig im Akustiksystem integriert ist.
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Ein weiter Vorteil ist, das die übertragene Akustik,
ohne störende
Außengeräusche direkt
durch den Knochen zum menschlichen Gehör gelangt (Knochenschallübertragung).
Hierdurch ist eine bessere akustische Übertragung gewährleistet
und eine sichere, Umweltunbeeinflusste Kommunikation möglich, die
besonders bei sicherheitsrelevanten Servicediensten und Einsätzen gewährleistet
sein muss.
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Im folgenden wir ein spezielles Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt.
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6. Ausführungsweg,
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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6.1 Überblick über die Erfindung
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6.1.1 Kurzbeschreibung
der Abbildungen und Zeichnungen
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In den Zeichnungen sind bevorzugte
Ausführungsformen
dargestellt, wobei die Erfindung aber selbstverständlich nicht
auf die genauen Anordnungen und Instrumentalisierungen in den Zeichnungen beschränkt ist.
Die Zeichnungen haben folgenden Inhalt:
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1 zeigt
ein Aufbau des erfindungsgemäßen Systems.
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2 ist
die Ersatzschaltung des in 1 dargestellten
Systems.
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3 ist
ein Blockdiagramm einer typischen Architektur für ein Sende-Modul.
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4 ist
eine schematische Darstellung eines vollimplantierten Hörsystems
im implantierten Zustand gemäß einem
akustischen Übertragung-Aspekt
der erfindungsgemäßen Anordnung.
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5 ist
die Gesamtdarstellung einer Systemlösung mit Sender und Empfänger.
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1.
zeigt den Aufbau des erfindungsgemäßen Lautsprechersystems.
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Ein Lautsprecher ist ein Gerät zum Umformen
elektrischer Schwingungen in akustische, hörbare Töne, Schallschwingungen, Schallenergie.
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Die generelle Arbeitsweise von Lautsprecher beruht
auf dem Zusammenwirken zweier Magnetfelder – dem eines Dauermagneten 1 und
eines Elektromagneten 4. Hierbei wirkt erfindungsgemäß der Elektromagnet,
die Spule 4 verbunden mit einem Gleichrichter, Diode 7 als
Demodulator für
die Elektromagnetische Wellen.
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Der Aufbau der erfinderischen Lösung kann beispielhaft
wie folgt sein: In dem ringförmigen Schlitz
eines Topfkernes 1 aus magnetischem Material taucht der
Rohreinsatz 2 der elastischen Membrane 3. Auf
diesem Rohransatz 2 befindet sich die Drahtwicklung 4 der
Tauchspule 4. Während
die Membran 3 an ihrem äußeren Rand 5 fest
eingespannt ist, schwingt die Spule frei im schmalen Schlitz des
Topfkernes. Integriert, oder an den Drahtwickelenden 6 der
Tauchspule ist ein Gleichrichter, Halbleiterdiode 7 leitend
verbunden.
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Die Arbeitsweise der erfinderischen
Lösung sieht
wie folgt aus,- der dauernde Magnetfluss des Permanentringmagneten 1 bewirkt
eine leichte Vorspannung der Membrane, Weicheisenmembrane 3. Der
ankommende Sprechwechselstrom erzeugt in den gegensinnig geschalteten
Spulen 4 ein Elektromagnetfeld, das sich je nach der eintreffenden Stromhalbwelle – zum Feld
des Dauermagnetes addiert, wodurch die Membran 3 noch mehr
angezogen wird, oder vom permanenten Magnetfeld subtrahiert – die Membran 3 wird
aus der Vorspannlage abgestoßen.
Die Membranschwingung übertragen
sich auf ein Übertragungsmedium,
hier z.B. Knochen und leiten die Schwingungen weiter bis zum Gehör in der sie
wahrgenommen werden.
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In einer besonderen Ausführung kann
zur bestehenden Spule 4 auch noch zusätzlich eine Spute außerhalb
des Lautsprechersystem in Reihe oder Parallel geschaltet werden.
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2 zeigt
das Ersatzschaltbild und Empfängersystem
für elektromagnetische
Wellen.
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Der ankommende Sprechwechselstrom
wird durch das Spulen 4 und, Gleichrichtersystem 7 erzeugt.
Dabei stellt dies die einfachste Form eines Empfängers für elektromagnetische Wellen
dar, die Spule 4 z.B. mit einer Kapazität. Der Kondensator 8 stellt
mit der Spule 4 die Selektion, den Schwingkreis dar. Mit
dem Gleichrichter, Diode 7 erfolgt eine Demodulation und
mit dem Lautsprechersystem erfolgt die Auswertung, die akustische
Hörbarmachung
der Information.
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Dabei ist beim Schwingkreis die Resonanzfrequenz
von der Induktivität
der Spule 4 und der Kapazität abhängig, nach der Formel, Wurzel
aus dem Produkt von Induktivität
L (in H) mal Kapazität
C (in F). Hierdurch kann das System auf eine Resonanzfrequenz f
(in Hz) abstimmt werden. Das heißt, aus der Vielzahl der vom
Schwingkreis angebotenen Hochfrequenzspannungen (HF-Spannung) muss diejenige
herausgesucht (selektiert) und ausgewertet werden, die gehört werden
soll. Somit ist eine Einstellung auf eine Frequenz möglich.
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Die in der HF-Spannung enthaltene
Information muss wiedergewonnen (demoduliert) werden. Dies erfolgt
durch den Gleichrichter, Diode 7.
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An der Diode 7 kommt eine
Wechselspannung hoher Frequenz an, der die Membrane 3 des Hörers nicht
folgen kann. Auch die niederfrequente Modulationsfrequenz, die als
Hüllkurve
die Hochfrequenzschwingung begrenzt, kann nicht wirksam werden,
da sich positive und negative Werte jeweils aufheben. Durch die
Einfügung
einer Diode 7 wird die Kurvenform halbiert und erst für das Lautsprechersystem
nutzbar. Die Diode 7 sperrt alle Halbwellen. Die gleichgerichtete
Wechselspannung ist eine Gleichspannung, deren Amplitude sich im
Sinne der Modulationsfrequenz ändert.
Die Membrane 3 des Hörers
folgt diesen niedertrequenten Änderungen, und
das Modulationssignal, ist hörbar.
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Die Information wird anschließend verwertbar,
das heißt
wieder hörbar
machen, dies erfolgt im Lautsprechersystem.
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In einer besonderen Ausführung kann
zur Spule 4 auch noch zusätzlich eine Spule außerhalb des
Lautsprechersystem in Reihe oder Parallel geschaltet werden. Dies
bewirkt eine Veränderung
der Induktivität
und damit eine Verbesserung der Empfangseigenschaft mit gleichzeitiger
Verschiebung der Resonanzfrequenz.
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3.
wird das Sendersystem für
die elektromagnetische Welle dargestellt. Damit das Spulen Gleichrichtersystem
Energie aufnehmen kann, muss die Sprechwechselspannung mittels einer
Modulation in elektromagnetische Wellen gewandelt werden. Vorzugsweise
kann dies durch eine Amplitudenmodulation geschehen. Dies entspricht
einer Sendeeinrichtung.
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Dabei besteht der Sender aus den
Blöcken Modulator 10,
Modulations-Quelle 11 (hier das zu übertragende Signale), Verstärker 13,
Antenne 14 und Schwingquarz 12.
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Ausgangspunkt der elektromagnetischen Welle
ist in der Regel ein Schwingkreis oder Quarz 11. Deren
Dimensionierung bestimmt die Frequenz der Welle, die im Sender 10 moduliert,
verstärkt
und über
die Antenne 14 übertragen
wird.
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Dabei kann der Sendeblock mit den
Modulen (12,13,10,13,11)
integraler Bestandteil eines Mobiltelefons sein, wobei die Signalausgabespannung
für den
Mobillautsprecher, Eingangssignal für das Modul 11 darstellt.
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4 zeigt
eine Einbettung der Erfinderischen Lösung in einer Zahnfüllung.
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Der Menschliche Zahn 40 hat über die
Zahnwurzel 42 direkten Kontakt zum Knochen 41 des Menschen.
Zwischen Zahnwurzel 42 und Kiefernknochen 41 liegt
lediglich die hauchdünne
Wurzelhaut, deren Akustischer Übertragungswiederstand
geringfügig
ist. Über
den Zahn 40, den Kiefernkochen 41 kann über den
Knochenschädel 46 die
Akustik übertragen
bis zur Gehörgangöffnungsknochen 47.
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So wird allgemein, bei einem Angriff
des Zahnbeins 43, durch einen dentalen Eingriff, hier bohren
und Verfüllung
von Seiten eines Arztes, eine Füllung,
Plombe 44 eingesetzt. Hierbei kann die Kaufläche 45 besonders
bearbeitet werden Beispielhaft durch einbringen einer weiteren Spule.
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5 zeigt
eine Gesamtansicht des Erfinderischen Lösungssystems.
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Innerhalb der Plombe 44 befindet
sich das Lautsprechersystem (aus 1).
Gespeist mit Sendeenergie wird das GSM-Mobilgerät 51 über die
Antenne 53. Die Ausgabe der Sprache erfolgt über das Sendesystem
(aus dem Lautsprechersystem vom Mobilgerät 50, Dies besteht
aus einem z.B. GSM Handy 51 mit einer Module aus 2 . Hierbei ist das Modul 11 die
Schnittstelle zum System 51. Die Energieversorgung für das Modul 52 erfolgt
beispielhaft durch das Module 51.
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Ausführungsbeispiel
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Eine Person hat ein Mobiles Gerät am Gürtel befestigt.
Hierbei kann das Mobilgerät
dicht am Körper
getragen werden. Das Gerät
beinhaltet ein GSM Mobilgerät
mit einem GSM Empfänger
und Sender. Ein Anruf kommt an, das Gerät, das Mobilgerät klingelt.
Der Kunde nimmt wie gehabt sein Gerät an das Ohr und Hört seine
Informationen ab.
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Bei einem Einsatz z.B. ein der Feuerwehr, kann
die Person keine Hand freimachen. Lediglich die Annahme kann z.B.
durch die Betätigung
einer Taste, auf Empfang geschaltet werden oder wird automatisch
nach n-Klingelzeichen freigegeben mit dem Status nur Hören. Nun
kann die Person die Instruktionen hören und entscheidet eingreifen,
weil die Informationen schneller zur Einsatz-Person gelangt.
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- 1
- Topfkern,
Dauermagnet
- 2
- Rohreinsatz
- 3
- Membrane
- 4
- Tauchspule,
Spule
- 5
- Rand
des Lautsprechers
- 6
- Spulenende,
Drahtwickelende
- 7
- Diode,
Halbleiterdiode, Gleichrichter
- 8
- Kondensator
- 10
- Block
Modulator
- 11
- Modulator-Quelle, übertragendes
Signal
- 12
- Schwingquarz
- 13
- Verstärker
- 14
- Antenne
- 40
- Menschlicher
Zahn
- 41
- Knochen,
Kieferknochen
- 42
- Zahnwurzel
- 43
- Zahnbein
- 44
- Füllung, Plombe
- 45
- Kaufläche
- 46
- Schädelknochen
- 47
- Gehörgangöffnung
- 50
- Mobilgerät
- 51
- Modul
GSM Handy
- 52
- Modul
aus Figur 3
- 53
- GSM
Antenne vom Modul 51
- 54
- Antenne
vom Modul 52 entspricht 14