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Die
Erfindung betrifft einen dynamischen Gehörschutz zum Einsetzen in den
Gehörgang,
insbesondere zur Verwendung in der Kernspintomografie.
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Die
Kernspin- oder Magnetresonanztomografie ist eine völlig nebenwirkungs-
und eingriffsfreie medizinische Untersuchungsmethode mit einem hervorragenden
Weichteilkontrast, wie er von keinem anderen Bild gebenden Verfahren
geliefert werden kann. Diese Vorteile haben der Untersuchungsmethode,
trotz hoher Kosten, zu einer sehr schnellen und großen Verbreitung
verholfen. Die stetig wachsende Nachfrage sowohl aus dem Bereich
der Routinediagnostik, als auch aus Bereichen der Grundlagenforschung,
führt auch
zu einer permanenten technischen Weiterentwicklung der Geräte und ihrer
diagnostischen Möglichkeiten.
Technisch ist ein klarer Trend zu immer schnelleren und immer (Magnetfeld-) stärkeren Geräten erkennbar.
Diese Geräteentwicklung
ist unabdingbar mit einer immer größeren Lärmentwicklung der Geräte verbunden.
Bei Routinegeräten
(1 bis 1,5 Tesla Feldstärke)
ist die Lärmentwicklung
bereits lästig
(Schallpegel bis zu 110 dB) und führt zu Untersuchungsabbrüchen. Bei
Forschungsgeräten
und modernsten Routinegeräten
(3 Tesla Feldstärke)
beginnt die Lärmentwicklung
mit Schalldrücken
bis zu 125 dB problematisch zu werden. Modernste Forschungsgeräte (7 Tesla
Feldstärke) – als eventuelle
Vorläufer
von Hochleistungskopfscannern für
die Routine – erzeugen
Schalldrücke
bis zu 140 dB und sind nur noch mit aufwändigen Dämpfungsmaßnahmen überhaupt einsetzbar. Es sind
verschiedene Möglichkeiten,
die Untersuchung in einem Magnetresonanztomografen unter akustischen
Gesichtspunkten zu verbessern, beschrieben worden.
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Einfache
und kostengünstige,
passive Maßnahmen
sind heute Routine. Der Patient bekommt entweder Gehörschutzstöpsel eingesetzt
oder Gehörschutzkappen
aufgesetzt. Mit Stöpseln lassen sich – sachgemäßer Umgang
vorausgesetzt – sehr gute
Dämpfungswerte über nahezu
den gesamten Frequenzbereich erreichen. Das Preis/Leistungsverhältnis ist
dabei optimal. Nachteilig ist jedoch die stark eingeschränkte Kommunikationsmöglichkeit sowie
das oftmals beschriebene, unangenehme Druckgefühl im Ohr. Die mechanische
Belastung zusammen mit dem mangelnden Luftaustausch im verschlossenen
Gehörgang
führen
zudem zu einer erhöhten
Wahrscheinlichkeit von Gehörgangsinfektionen.
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Es
sind mehrere, von der Kernspintomografie völlig unabhängige Vorschläge zur Lösung dieser Probleme
gemacht worden (
DE
10117705 A1 ,
DE 9112815.3 ,
DE 29902224 U1 ).
Keines dieser Verfahren wird heute in der Kernspintomografie erfolgreich eingesetzt.
Unter psychoakustischen Gesichtspunkten sind Ohrstöpsel in
der Kernspintomografie bedenklich. Die – objektiv vorhandene – Reduktion
des Schallpegels wird subjektiv durch eine Steigerung der Empfindlichkeit
des Gehörs,
sowie insbesondere durch die im Bereich von ca. 1kHz bis 4kHz sehr
wirkungsvolle Knochenleitung, nicht als angenehm wahrgenommen. Zusammen
mit der stark eingeschränkten
Sprachverständigung
führt dies
zu überwiegender
Ablehnung der Stöpsel
durch Patienten und Bedienpersonal.
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Die
Kombination aus Schutzkapsel und Kopfhörer stellt eine – auch unter
psycho-akustischen Gesichtspunkten – sehr effiziente und immer noch
kostengünstige
Lösung
dar. Die dabei erreichbare Dämpfung
(bis zu 40dB) entspricht der sehr guter Ohrstöpsel, die Kommunikation wird
aber nicht eingeschränkt
sondern im Gegenteil, sogar erleichtert.
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Zusätzliche,
passive Maßnahmen
können den
Lärmpegel,
insbesondere im Bereich der Obertöne, weiter senken. Dazu gehören die
akustische Optimierung des Untersuchungsraumes, konstruktive Maßnahmen
am MRT-Gerät
selbst und Maßnahmen zur
Dämpfung
des Schalls unmittelbar im Gradiententunnel des Gerätes. Diese
passiven Maßnahmen haben
jedoch den Nachteil, dass die Kosten sehr schnell ansteigen. So
ist z.B. der Magnet das teuerste Einzelbauteil eines Magnetresonanztomografen. Eine
Vergrößerung des
Gradiententunnels, um passive Schallisolierung zu ermöglichen,
verteuert den Magneten ganz erheblich. Dieser Weg wird daher von
keinem Hersteller beschritten.
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Aktive
Maßnahmen
zur Reduktion des Störschalles
sind inzwischen ebenfalls verfügbar
und werden bis jetzt vereinzelt, jedoch mit zunehmendem Erfolg eingesetzt.
Zu diesen Maßnahmen
zählen
die aktive, partielle Auslöschung
des Störschalls
durch „Antischall". Diese Techniken
sind durch die Verfügbarkeit
von MRT-kompatiblen Mikrofonen (
DE 19835947C2 ,
EP
1152638 ) und MRT-kompatiblen Hochleistungslautsprechern
(
DE 10018033C1 ,
DE 19727657 ) sowie phasenkohärenten,
MRT-kompatiblen
Kopfhörern
(
DE 10251389A1 )
realisierbar geworden. Weiterhin ist es inzwischen möglich, die
Entstehung des Störschalles
durch aktive, piezoelektrische Keramiken, die entweder im Gradientenrohr oder
an den Schall abstrahlenden Verkleidungselementen des Tomografen
angebracht sind, teilweise zu verhindern. Aktive Maßnahmen
sind wegen des hohen Entwicklungsaufwandes im Moment noch teurer
als passive Maßnahmen
bei gleicher Wirkung. Sie haben jedoch das Potenzial, eine Reduktion
bzw. Unterdrückung
des tieffrequenten Anteils des Störschalls – im Bereich bis zu 1000 Hz – um etwa
20 dB, kostengünstig
zu ermöglichen.
Auf Grund der verwendeten Sensorik und der bisher beschriebenen
Algorithmen zur aktiven Auslöschung
von Schall, versagen aktive Methoden jedoch bei impulshaften Störschallen
mit einer sehr geringen Wiederholfrequenz sowie bei Störschallfrequenzen
oberhalb von ca. 1500 Hz.
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Zwei
sehr zukunftsträchtige
Entwicklungen innerhalb der Kernspintomografie, die funktionelle Kernspintomografie
zur Bestimmung von Gehirnaktivitätsmustern
sowie die Magnetresonanzspektroskopie zur berührungslosen Bestimmung von
Stoffwechselfehlfunktionen im gesamten Körperinneren, sind gekennzeichnet
durch die zur Zeit ungünstigste
Form der Störschallentwicklung
bei gleichzeitig hohen Ansprüchen
an die Kommunikationstechnik und die Möglichkeiten zur akustischen
Signaldarbietung für den
Patienten. Akustisch sind diese Messverfahren durch extrem impulshaften
Störschall
mit Grundtönen
im Bereich um 1000 Hz und einer sehr niedrigen Wiederholrate von
teilweise unter 0,1 Hz gekennzeichnet. Darüber hinaus fordert insbesondere
die funktionelle Kernspintomografie die störungsfreie Darbietung von akustischen
Signalen zwischen den Messphasen.
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Aktive
Verfahren zur Schallauslöschung
sind unter diesen Bedingungen so gut wie wirkungslos. Passive Maßnahmen
sind notwendig aber als Einzelmaßnahme nicht ausreichend und
in der Summe der bisher beschriebenen Maßnahmen deutlich zu aufwändig und
nicht notwendigerweise ausreichend.
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Es
ist bisher kein Verfahren oder keine Vorrichtung beschrieben worden,
die es allein oder in der Kombination mit anderen Verfahren und
Vorrichtungen ermöglicht,
die akustischen Probleme, die durch modernste Messverfahren mit
Hoch- und Höchstfeld- Kernspintomografen
entstehen, ausreichend zu lösen.
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Der
hier beschriebene mikro-dynamische Gehörschutz ermöglicht erstmals, in Kombination
mit bewährten
Schutz- und Präsentationstechniken,
eine weitere deutliche Reduktion (bis ca. 30 dB) des Störschalles
völlig
unabhängig
von seiner Impulshaftigkeit und weitestgehend unabhängig von
seiner spektralen Zusammensetzung. Darüber hinaus wird der Großteil der
von Ohrstöpseln
bekannten Nachteile vermieden und so insbesondere Kommunikation
und Darbietung akustischer Stimuli in hoher Qualität sowie
auch ausreichende Belüftung
des Ohrkanals sichergestellt.
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Aktiviert
und deaktiviert wird der dynamische Gehörschutz durch eine externe,
geeignete Steuerung sowie eine externe, geeignete Antriebseinheit für die viele
verschiedene Ausführungsformen
denkbar sind. Diese Einheiten sind nicht Gegenstand der unten aufgeführten Beschreibungen.
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Wesentliches
Merkmal des dynamischen Gehörschutzes
sind der stete Wechsel zwischen aktiver, das heißt schalldämpfender und passiver, d.h. nicht
schalldämpfender
Phase. Wesentliches Merkmal ist es weiterhin, dass der Wechsel zwischen
diesen Phasen durch externe Steuersignale so rechtzeitig erfolgt,
dass die gewählte
Antriebseinheit die gewünschte
Schalldämpfung
einstellen bzw. aufheben kann.
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Einige
ausgewählte
Ausführungsbeispiele sind
in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben:
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Ausführungsbeispiel I:
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Dynamischer Gehörschutz
mit gelochter Scheibe 2b und gelochtem Scheibensegment 4 als
Verschlussmechanismus
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Alle
Komponenten des dynamischen Gehörschutzes
bestehen vorzugsweise aus Materialien, die mit einem Kernspintomografen
verträglich
sind, das bedeutet aus nicht oder nur schwach magnetischem und elektrisch
nicht oder nur schwach leitendem Material. Die Zeichnungen stellen
nur den im Gehörgang
wirksamen Teil des Gehörschützers dar.
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Die 1a und 1b zeigen den wirksamen Teil einer bevorzugten
Ausführungsform
eines dynamischen Gehörschutzes,
bei welchem der Verschlussmechanismus 4, als Scheibensegment 4 ausgebildet
ist.
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Der
beschriebene dynamische Gehörschutz wird
wie ein Ohrstöpsel
in das Ohr eingeführt
und hier durch an dem Gehäuse 2a form-
und/oder kraftschlüssig
befestigten, aus hautverträglichem
Material gefertigten Dichtlamellen 1 weitgehend luft- und schalldicht
gelagert.
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Am äußeren Ende
des zylindrischen Gehäuses 2a ist
eine kreisrunde Scheibe 2b mit zwei kreisrunden Öffnungen
so kraft- und formschlüssig angebracht,
dass zwischen Gehäuse 2a und
gelochter Scheibe 2b kein unkontrollierter Luftaustausch
erfolgen kann.
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Bevor
ein Störschallereignis
auftritt wird über eine
externe, geeignete Steuerung eine externe, geeignete Antriebseinheit
dergestalt aktiviert, dass der hier als Scheibensegment ausgebildete
Verschlussmechanismus 4 über die Antriebswelle 5 verdreht wird,
bis das Scheibensegment 4 die kreisrunden Öffnungen
in der gelochten Scheibe 2b soweit verschließt, dass
die gewünschte
oder maximale Schalldämpfung
erreicht wird. Im Extremfall verschließt das Segment 4 die
gelochte Scheibe 2b weitgehend luft- und schalldicht. Nach
dem Ende des Störschallereignisses
werden in gleicher Weise die Öffnungen
wieder soweit freilegt, wie es die jeweils aktuelle Schalldruckpegelsituation
unmittelbar am betrachteten Ohr erforderlich macht.
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Zur
Verbesserung der Wirksamkeit in Extremsituationen ist zwischen der
gelochten Scheibe 2b und dem gelochten Scheibensegment
eine Dichtung 2c angebracht, die entweder fest auf der
gelochten Scheibe 2b, auf dem Scheibensegment 4 oder auch
sowohl auf dem Scheibensegment 4 als auch auf der gelochten
Scheibe 2b aufgetragen ist.
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Vorliegende
Erfindung ist auf einen Verschlussmechanismus, der in einem auf
einen Ohreingang zugeschnittenen Gehäuse 2a untergebracht
ist, an sich abgestellt. Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung
sich demgemäss
nicht auf einen oben näher
beschriebenen scheibenförmigen
Verschlussmechanismus beschränkt,
sondern jedwede geeignete ebene und dreidimensionale Gestaltung
des Verschlussmechanismus mit erfasst ist. So können sowohl die im Gehäuse 2a befindliche,
gelochte Scheibe 2b als auch das um die Achse 5 drehbar
angeordnete Scheibensegment 4 auch ein von der herkömmlichen
scheiben förmigen
Gestaltung abweichendes Breiten/Höhen/Längen-Verhältnis
nach oben oder unten hin und/oder gekrümmte Oberflächen oder selbst räumlich gekrümmte, dreidimensionale
Gestaltung aufweisen.
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Eine
Abweichung von der beschriebenen scheibenförmigen/scheibensegmentförmigen Geometrie,
sei es beispielsweise durch Krümmung
oder anderweitige dreidimensionale Gestaltung des Verschlussmechanismussees
oder von Teilen hiervon verändern
gegebenenfalls den Wirkungsgrad, ohne jedoch die Funktionsfähigkeit
an sich in Frage zu stellen.
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Ausführungsbeispiel II:
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Dynamischer Gehörschutz
mit gelochtem Zylinder 2 und zylindrischem Körper 2b als
Verschlussmechanismus
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Alle
Komponenten des dynamischen Gehörschutzes
bestehen vorzugsweise aus Materialien, die mit einem Kernspintomografen
verträglich
sind, das bedeutet aus nicht oder nur schwach magnetischem und elektrisch
nicht oder nur schwach leitendem Material. Die Zeichnungen stellen
nur den im Gehörgang
wirksamen Teil des Gehörschützers dar.
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Die 2a und 2b zeigen den wirksamen Teil einer zweiten
möglichen
Ausführungsform
eines dynamischen Gehörschutzes,
bei welchem der Verschlussmechanismus als Zylinder 3 ausgebildet
ist.
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Der
beschriebene dynamische Gehörschutz wird
wie ein Ohrstöpsel
in das Ohr eingeführt
und hierdurch an dem Gehäuse 2a form-
und/oder kraftschlüssig
befestigten, aus hautverträglichem
Material gefertigten Dichtlamellen 1 weitgehend luft- und schalldicht
gelagert.
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Am äußeren Ende
des zylindrischen Gehäuses 2a sind
in der Mantelfläche
vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende Öffnungen
eingebracht. Ein zweiter zylindrischer Körper 2b mit zwei kreisrunden Öffnungen
ist passgenau so am äußeren Ende
des Gehäuses 2a eingebaut,
dass die Öffnungen
der zylindrischen Körper 2a und 2b durch
gegenseitiges Verdrehen entweder zur Deckung gebracht werden können (dieser
Zustand ist in den 2a und 2b dargestellt) oder die Öffnungen
teilweise bzw. im Extremfall vollständig verschließen.
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Ein
Sicherungsring 3 positioniert die beiden Zylinder axial.
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Beim
Eintreffen eines Schallereignisses wird durch externe Technik – wie im
Ausführungsbeispiel
I beschrieben – der
hier als zylindrischer Körper
ausgebildete Verschlussmechanismus 2b über die Antriebswelle 4 soweit
verdreht, bis die Mantelfläche des
zylindrischen Körpers 2b die
kreisrunden Öffnungen
im zylindrischen Gehäuse 2a soweit
verschließt, dass
die vorgegebenen Werte erreicht werden bzw. im Extremfall der Zylinder 2b die Öffnungen
im Gehäuse 2a weitgehend
luftdicht verschließt
und anschließend
die Öffnungen
durch erneutes Verdrehen wieder soweit freilegt, wie es die jeweils
aktuelle Schalldruckpegelsituation unmittelbar am betrachteten Ohr
erforderlich macht.
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Zur
Verbesserung der Wirksamkeit in Extremsituationen sind zwischen
den Berührungsflächen der
Zylinder vorzugsweise Dichtungen 2c angebracht, die entweder
fest auf der Gehäuseinnenfläche 2a,
auf der Mantelfläche
des zylindrischen Körpers 2b oder
auch sowohl auf der Gehäuseinnenfläche 2a als
auch auf dem Außenmantel
des zylindrischen Körpers 2b aufgetragen
ist.