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Hörgerät Die Erfindung betrifft ein elektronisches Hörgerät, welches
direkt auf das Nervensystem des menschlischen Körpers einwirkt. Durch die Erfindung
sollen Hörgeräte, wie sie durch die USA.-Patentschrift 2955 633 bekanntgeworden
sind, verbessert werden.
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Diese bekannten Hörgeräte rufen eine Schallempfindung im menschlichen
Körper durch Erregung lebender Nerven des Gesichtsnervensystems (facial system)
des Menschen mittels modulierter elektrischer Signale hervor; dieses spezielle Nervensystem
der Gesichtszonen des Menschen, welches dabei angeregt wird, ist in der vorstehend
erwähnten Patentschrift näher beschrieben, so daß es sich erübrigt, hier näher darauf
einzugehen.
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Durch die im folgenden näher erläuterte Erfindug sollen diese bekannten
Hörgeräte dahingehend verbessert werden, daß sie einen einfacheren Aufbau aufweisen,
ihre Fertigung geringere Kosten verursacht und auf kleinstem Raum untergebracht
werden können.
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Grundlage der bekannten Hörgeräte ist die Erkenntnis, daß modulierte
elektromagnetische Signale, d. h. HF-Signale, direkt lebenden Nerven des Gesichtsnervensystems
aufgegeben werden. Die modulierten elektrischen Signale rufen nach der Demodulation
dann beim Menschen Schallempfindungen hervor. Um die gewünschten modulierten Signale
dem Menschen aufzugeben, wird zweckmäßigerweise eine Vorrichtung an einem lebenden
Zahn des Menschen angebracht, die zum Empfang von HF-Signalen eingerichtet ist,
die letzteren gleichgerichtet und die gleichgerichteten Signale lebenden Nerven
des Zahnes aufgibt. Diese Vorrichtung weist gemäß der Erfindung einen piezoelektrischen
Kristall auf, der exakt auf die Trägerfrequenz des HF-Senders abgestimmt und auf
der einen Seite an die negative Seite einer Gleichrichterdiode angeschlossen ist,
während er an der anderen Seite elektrisch mit lebenden Nerven des Gesichtsnervensystems
gekoppelt ist. Die positive Seite der Gleichrichterdiode ist so an den Körper des
Menschen angeschlossen, daß über das Nervensystem des Menschen der elektrische Kreis
zu der anderen Platte des Kristalls geschlossen wird.
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Aus praktischen physikalischen Uberlegungen heraus sowie der Funktionssicherheit
wegen ist es vorteilhaft, die positive Seite der Gleichrichterdiode an einen Bereich
des Gesichtsnervensystems des Menschen direkt anzuschließen, obwohl dies für die
Funktion der Vorrichtung nicht unbedingt erforderlich ist.
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Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung hat die Form
einer zwei Zähne verbindenden
Brücke, deren einander benachbarte und auf den bloßgelegten
Zähnen des Menschen angebrachte Kappen zusammen mit den an die Kappen angeschlossenen
lebenden Nerven jedes Zahnes den gewünschten elektrischen Kreis vervollständigen.
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Bei einer im Hinblick auf den Raumbedarf besonders günstige Ausführungsform
der Erfindung hat die Vorrichtung die Form einer einen einzigen Zahn überdeckenden
Kappe, wobei die Pole der elektrischen Bauelemente einerseits an lebende Nerven
des Zahnes und andererseits an andere lebende Nerven des Gesichtsnervensystems,
beispielsweise an diejenigen der Zunge, angeschlossen sind.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden die wesentlichen
Bausteine der Vorrichtung, wie der abgestimmte piezoelektrischen Kristall und eine
einfache Diode, plattenförmig ausgebildet und aufeinandergeschichtet, so daß sie
einen geringsten Raum einnehmen und so gut an einem Zahn eines Menschen angebracht
werden können.
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Um eine höhere Empfindlichkeit der Vorrichtung zu erzielen, ist es
besonders vorteilhaft, wenn ein zweiter piezoelektrischer Kristall mit einer Resonanz
im HF-Bereich elektrisch an die positive Seite der Diode angeschlossen und mechanisch
und elektrisch mit lebenden Nerven des Gesichtsnervensystem des Menschen gekoppelt
ist, und zwar derart, daß neben den auf diese Nerven aufgegebenen elektrischen Signalen
noch
eine weitere physikalische Anregung, insbesondere eine mechanische, erfolgt.
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Weitere, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung darstellende
Merkmale sowie Einzelheiten der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen der Zeichnung
zu entnehmen; es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Hörgerätes, F i g. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform und F i g. 3 ein Ersatzschaltbild der Ausführungsbeispiele nach
den F i g. 1 und 2.
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In F i g. 1 sind zwei lebende Zähne 10 und 11 eines Menschen gezeigt,
deren Schmelz entfernt und deren Nervenenden 12, 13 entblößt wurden. Gemäß der Erfindung
trägt nun einer der beiden Zähne, nämlich der Zahn 10, oben einen piezoelektrischen
Kristall 14, der im HF-Gebiet eine Resonanz aufweist, elektrisch mit den Nervenenden
12 gekoppelt ist und auf diese außerdem mechanisch einwirkt. Der piezoelektrische
Kristall 14 kann an sich von bekannter Art sein, ist jedoch vorteilhafterweise eine
Blei-Zirkonat-Titanat-Verbindung und wird mit seiner positiven Seite an die Nervenenden
12 angekoppelt. Er weist in einem Frequenzbereich eine geringe Dämpfung auf, der
die Trägerfrequenz eines HF-Senders 15 einschließt, welch letzterer in der Nähe
des Körpers des Hörgerätträgers angeordnet ist. Wird also beispielsweise ein typischer
HF-Sender mit einer Trägerfrequenz von etwa 4 MHz verwendet, so ist der piezoelektrische
Kristall 14 etwa auf 4 M abgestimmt.
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Der piezoelektrische Kristall 14 trägt eine Metallabdeckplatte 16,
an die eine Gleichrichterdiode 17 angeschlossen ist. Letztere kann ein einfaches
Halbleiterelement zur Gleichrichtung von Wechselstromsignalen sein. Es kann aber
ganz allgemein ein Bauelement mit einer nichtlinearen Charakteristik sein, das zur
Gleichrichtung geeignet ist.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist über die Metall ab deckplatte
16 die negative Seite der Gleichrichterdiode 17 an den piezoelektrischen Kristall
14 angeschlossen. Findet daher ein einfaches Halbleiterelement mit einem einzigen
p-n-tJbergang als Diode Verwendung, so wird dessen n-Seite an den piezoelektrischen
Kristall 14 angeschlossen.
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Erfindungsgemäß ist die positive oder p-Seite des Halbleiterelementes
so an den Körper des Menschen angeschlossen, daß der elektrische Kreis zu dem den
entblößten Zahn 10 versorgenden Nervensysteml8 geschlossen wird. Dieser Kreis kann
in mannigfacher Weise geschlossen werden, beispielsweise über einen Finger; in dem
in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel geschieht dies in vorteilhafter Weise über
einen benachbarten und ebenfalls bloßgelegten Zahn 11.
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Gemäß F 1 g. 1 wird die Verbindung zwischen der positiven Seite der
Diode 17 und dem bloßgelegten Zahn 11 über eine Metall ab deckplatte 19 und einen
weiteren piezoelektrischen Kristall 20 hergestellt, welch letzterer direkt an die
freigelegten Nervenenden 13 des Zahnes angekoppelt ist. Der nicht unbedingt erforderliche
Kristall 20 bringt den Vorteil mit sich, daß die lebenden Nervenenden 13 nicht bloß
mit elektrischen Signalen beaufschlagt werden, sondern daß sie gleichzeitig durch
mechanische Schwingungen angeregt werden, was ihre Empfindlichkeit für die elektrischen
Signale erhöht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn es sich bei dem Kristall 20 um
einen Barium-Titanat-Kristall handelt, der einen Re-
sonanzfrequenzbereich aufweist,
welcher den hörbaren Bereich einschließt.
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Wie in F 1 g. 1 dargestellt, wird diese Ausführungsform zweckmäßigerweise
bei zwei nebeneinanderliegenden lebenden Zähnen 10, 11 angewandt, so daß die beiden
entblößten Zähne von einer sie schützenden Brücke 21 umschlossen werden können,
die die Form einer Doppel-Zahn-Kappe hat.
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Wenn das Hörgerät in Tätigkeit ist, wird der HF-Sender 15 in der
Nähe des Körpers des Hörgerätträgers, beispielsweise in einer Rocktasche, angeordnet
und von einem den Schall empfangenden Mikrofon 22 gesteuert. Die von dem HF-Sender
mit einer bestimmten Trägerfrequenz oder in einem bestimmten Trägerfrequenzbereich
ausgestrahlte elekromagnetische Energie wird von dem hierauf abgestimmten System,
d. h. also von dem abgestimmten Kristall 14 empfangen. Die empfangenen Signale werden
von der Gleichrichterdiode 17 gleichgerichtet und den lebenden Nerven des Gesichtsnervensystems,
insbesondere durch die Nervenenden 12 des entblößten Zahnes 10 aufgegeben. Der elektrische
Kreis wird dabei von dem den Zahn 10 versorgenden Nervensystem 18, einem den Zahn
11 versorgenden Nervensystem 23 und anderen Nerven und Teilen des Körpers geschlossen,
welch letztere summarisch mit 24 bezeichnet sind.
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Wie in der vorgenannten USA.-Patentschrift 2 995 633 näher ausgeführt
wird, werden die so dem Gesichtsnervensystem aufgegebenen elektrischen Signale unter
Umgehung der mechanisch wirkenden Teile des Gehörs direkt dem Nervensystem des menschlichen
Gehörs übermittelt, so daß ein dem vom Mikrofon 22 aufgenommenen Schall getreues
Schallempfinden hervorgerufen wird.
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Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich
um eine besonders einfache und kompakte Vorrichtung, die an einem einzigen lebenden
Zahn 30 eines Menschen angebracht ist und bei der der elektrische Kreis außer über
dem Zahn auch noch über andere Nerven des Gesichtsnervensystems geschlossen wird.
Diese Vorrichtung macht sich speziell die Nerven der Zunge 31 des Hörgerätträgers
nutzbar, da es bekannt ist, daß zumindest gewisse Nerven 32 der Zunge zum Gesichtservensystem
gehören.
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Bei der in F i g. 2 stark vergrößert wiedergegebenen Vorrichtung
nimmt eine auf einen lebenden, entblößten Zahn 30 aufgesetzte Krone 33 mehrere elektrische
Bauelemente für den Empfang elektromagnetischer Wellen eines bestimmten Trägerfrequenzbereiches
auf. Die Vorrichtung weist eine Gleichrichterdiode 43, vorzugsweise ein schichtenförmig
aufgebautes n-p-Halbleiterelement auf, dessen n-Seite an einen piezoelektrischen
Kristall 35 angeschlossen ist, der im HF-Gebiet eine Resonanz aufweist und auf den
Trägerfrequenzbereich des HF-Senders, also beispielsweise auf etwa 4 MHz, abgestimmt
ist.
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Vorzugsweise ist der piezoelektrische Kristall 35 an einander gegenüberliegenden
Seiten mit metallischen Polplatten 36,37 versehen, deren eine, 37, den Kristall
mit der Halbleiterdiode 34 verbindet und deren andere, 36, von der Krone 33 freigegeben
wird, so daß sie sowohl mechanischen als auch elektrischen Kontakt mit der Zunge
31 hat.
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Obwohl nicht unbedingt erforderlich, so ist es doch vorteilhaft,
wenn ein zweiter mit plattenförmigen Polen versehener piezoelektrischer Kristall
38 vorgesehen ist, der einerseits an die pSeite der Halbleiterdiode
angeschlossen
und andererseits mit lebenden Nerven 39 des Zahnes 30 gekoppelt ist, die durch Entblößen
des Zahnes freigelegt werden.
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Die gesamte, die piezoelektrischen Kristalle 35 und 38 sowie die
Diode 34 umfassende Vorrichtung ist gemäß Fig.2 schichtenförmig aufgebaut und kann
infolgedessen außerordentlich dünn ausgeführt werden, so daß sie unauffällig unter
der Krone 33 verborgen werden kann. Des weiteren sind durch die Ausbildung der Krone
33 die in ihr untergebrachten Bauelemente mit ihren Breitflächen etwa senkrecht
zu einer Kaufläche 40 der Krone 33 angeordnet, so daß ein auf diese Kaufläche ausgeübter,
gemäß F i g. 2 vertikaler Druck keinen Einfluß auf die elektronische Vorrichtung
hat.
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In der Vorrichtung nach Fig.2 berührt die frei liegende Polplatte
36 des piezoelektrischen Kristalls 35, die vorteilhafterweise die Pluspolplatte
ist, die Zunge 31 des Menschen, so daß sie elektrisch an lebende Nerven 32 der Zunge,
die Teil des Gesichtsnervensystems sind, angekoppelt ist. Wird also die Zunge gegen
diese Polplatte 36 gedrückt, so wird ein elektrischer Kreis über die Nerven 32 der
Zunge, ein den Zahn 30 direkt versorgendes Nervensystem 41 und andere, mit 42 bezeichnete
Nerven und Körperteile geschlossen.
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Man fand, daß es zweckmäßig sein kann, die frei liegende Polplatte
36 mit einem Isolierfilm 36 a abzudecken, beispielsweise mit einem Polyesterfilm,
um eine exakte Anpassung des Übergangswiderstandes zwischen Zunge und Kristall 35
zu erzielen. Die Vorrichtung nach F i g. 2 umfaßt also dieselben Bauelemente wie
die in F i g. 1 dargestellte, und ihre Funktion entspricht weitgehend derjenigen
dieser vorstehend beschriebenen Vorrichtung. Die umgewandelten Signale werden hier
jedoch den Nerven 32 der Zunge aufgegeben, um so im Gehirn des Hörgerätträgers eine
Schallempfindung hervorzurufen.
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Gemäß Fig. 3 weist das erfindungsgemäße Hörgerät in Reihenschaltung
einen piezoelektrischen Kristall 50 mit einer Resonanz im HF-Bereich, eine einfache
Halbleitergleichrichterdiode 51, deren n-Seite am Kristall 50 liegt, und einen weiteren
piezoelektrischen Kristall 52 auf, welch letzterer im hörbaren Frequenzbereich eine
Resonanz hat und der an der p-Seite der Halbleiter-Diode liegt, wobei zu beachten
ist, daß der Kristall 52 zwar vorteilhaft, aber nicht notwendigerweise erforderlich
ist.
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Wie die Fig. 3 ferner zeigt, ist der auf HF-Frequenzen abgestimmte
Kristall 50 mit lebenden Nerven 53 des Gesichtsnervensystems gekoppelt, während
der auf hörbare Frequenzen abgestimmte Kristall 52 mit anderen lebenden Nerven 54
des Menschen gekoppelt ist, die zwar vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise dem
Gesichtsnervensystem angehören. Ein elektrischer Leiterkreis wird unter anderem
von den künstlichen Bauelementen 50 bis 52, den Nervenenden 53 und 54 und den diese
versorgenden Nervensystemen 55 und 56 gebildet. Bei dieser Gelegenheit wurde festgestellt,
daß die Haut, die Schleimhäute und die Nerven des menschlichen Körpers spezielle
elektrische Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise Gleichrichtereigenschaften,
piezoelektrische Eigenschaften sowie kapazitive, induktive und Widerstandseigenschaften.
Die exakten Ersatzelemente des Ersatzschaltbildes sind nicht genau bekannt und nur
allgemein mit Bezugsziffern 57 und 58 bezeichnet.
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Man fand jedoch, daß gemäß der Erfindung ein
funktionierender Kreis
gebildet wird, der in der Lage ist, modulierte elektrische Signale synaptischen
Nervenenden der Gehirnrinde zu übermitteln, was auch bei einem normal funktionierenden
menschlichen Gehör geschieht, wobei jedoch gemäß der Erfindung zumindest die mechanisch
wirkenden Elemente des Gehörs überbrückt werden, so daß bei Menschen, deren mechanisch
wirkende Gehörelemente unwirksam sind, ein normales Schallempfinden hervorgerufen
werden kann.
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Gegenüber der vorbekannten Hörvorrichtung weist die erfindungsgemäße
Vorrichtung die Vorteile,auf, daß die in den menschlichen Körper einzubauenden Elemente
außerordentlich klein gehalten werden können, infolgedessen billig herzustellen
und einzubauen sind, so daß ein maßgerechter Einbau bei einer Vielzahl verschiedener
gehörloser Personen vorgenommen werden kann.
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Bei der Anwendung der Technik dünner Schichten kann die Größe der
Bauelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter herabgesetzt werden, jedoch
bringt diese Technik bei ihrem gegenwärtigen Stand noch hohe Kosten mit sich. Es
kann jedoch angenommen werden, daß sich diese Kosten mit der Weiterentwicklung dieser
Technik erheblich senken werden, so daß die Technik dünner Schichten, sobald es
ihre Wirtschaftlichkeit erlaubt, auch auf die erfindungsgemäße Vorrichtung angewandt
werden kann.