DE1437429C - Ruckkopplungs Hörgerät fur elektrisch angeregtes Schallempfinden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Hörgeräte für Menschen, bei denen das Gesichtsnervensystem (facial nerve system) elektrisch angeregt wird und insbesondere eine neue und bessere Art der elektrischen Anregung, bei der die Reaktion des Menschen in bezeichnender Weise dadurch erhöht wird, daß die einwirkenden elektrischen Signale über eine Rückkopplung vom Menschen wieder dem Signalgeber zugeführt werden.

Einen völlig neuen Weg zum künstlichen Hören schafft die Anwendung von NF-modulierten elektriSchen Signalen auf das Gesichtsnervensystem des Menschen, wie dies Gegenstand unseres älteren USA.-Patentes 2 995 633 ist. Aus technischen und kosmetischen Gründen ist es besonders zweckmäßig, die elektrische Anregung an lebenden Nerven der Zähne vorzunehmen, obwohl die Grundidee der vorliegenden Erfindung auch auf andere Nerven des Gesichtsnervensystems Anwendung finden kann, beispielsweise auf Nerven, die Zonen des Kopfes oder des Halses versorgen. Die vorliegende Erfindung, die die Grundlagen unseres vorgenannten Patentes benützt, stellt eine wesentliche Verbesserung bezüglich der Klarheit und Genauigkeit des Hörens sowie des hörbaren Frequenzbereiches dar.

Gemäß einem hervorstechenden Merkmal der Erfindung ist ein elektronischer Kreis zur Aufbringung NF-modulierter HF-Schwingungen auf lebende Nerven des Gesichtsnervensystems vorgesehen, und zvvar derart, daß eine Rückkopplungsschleife zwisehen dem menschlichen Körper und einem Zweig des Kreises auf der Eingangsseite einer Verstärkerstufe dieses Kreises gebildet wird. Obwohl das Phänomen nicht völlig erklärt werden kann, scheint es so, als ob diese Rückkopplung eine hohe Ver-Stärkung eines HF-Trägersignales zur Folge hat, wodurch eine spezifische Empfindlichkeit des Mensehen für das Informationssignal bewirkt wird, weich letzteres üblicherweise eine Stimme oder Musik ist. .

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Hörgerätes wird der für eine Testperson wahrnehmbare Frcquenzbereich bei normaler Eingangsleistung auf 20 kHz erweitert. Dagegen erreicht dasselbe Hörgerät ohne Rückkopplung lediglich noch höchstens eine Wahrnehmung bis 1OkHz, fails nicht ungewöhnlich und nicht wünschenswert hohe Eingangsleistungen benutzt werden. Schließlich wurde ohne Rückkopplung und mit einem bekannten Hörgerät mit akustischer Anregung von der Testperson noch ein hochstens 12 oder 13 kHz umfassender Frequenzbereich wahrgenommen. . .

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsforni hat das erfindungsgemäße Hörgerat eine Wandlereinrichtung, die den Schall empfängt und ihn in entsprechend modulierte elektrische Signale umwandelt. Die Wandlereinrichtung umfaßt einen HF-Sender, der in seinem Nahbereich einem physikalisch von ihm getrennten Empfänger elektromagnetische Energie zustrahlt, welch letzterer beispielsweise in der Mundhöhle des Menschen untergebracht und elektrisch mit lebenden. Nerven von Zähnen gekoppelt sein kann. Zusätzlich ist eine Rückkopplung zwischen dem Körper des Menschen und dem elektrischen System vorgesehen, die beispielsweise zu dem Eingang einer Verstärkerstufe geführt sein kann, so daß ein Signal von dem Körper abgenommen, verslärkt und wieder Nerven des Ciesichtsnerveiisystems aufgegeben wird.

Weitere, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung darstellende Merkmale sowie Einzelheiten der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen der Zeichnung zu entnehmen. Es zeigt

F i g. 1 eine vereinfachte, schematische Darstellung einer vorteilhaften Laborausführungsform, die eine Rückkopplung gemäß der Erfindung aufweist, und

F i g. 2 eine vereinfachte, schematische Darstellung eines in die Mundhöhle eines Menschen einbaubaren,

ίο erfindungsgemäßen Hörgerätes.

In Fig. I ist mit 10 ein steuerbarer Signalgeber, beispielsweise ein Tonbandgerät bezeichnet. Dieses ■ konventionelle Tonbandgerät gibt an seinem Ausgang ein einem vorher bespielten Tonband entsprechendes tonfrequentes elektrisches Signal ab. Dieses Signal entspricht daher einer Stimme, Musik, reinen Tönen od. dgl., es können am Ausgang aber auch besondere, vorbestimmte Harmonische abgenommen werden.

Der Ausgang des Tonbandgerätes 10 liegt über ein Kabel 11, ein Dämpfungsglied 12 und ein Kabel 13 am Eingang eines Signal-Verstärkers 14, der insbesondere ein Eico-Stereo-Modell-St-70 NF-Verstärker ist. Dieser Verstärker ist derart einstellbar, daß ( die Ausgangsleistung an Klemmen 15, 16 eines Ausgangsübertragers L₁ des Verstärkers 14 gesteuert werden kann. Zur Erzeugung der Trägerhochfrequenz dient der Generator 19.

Gemäß der Erfindung ist der Ausgang des Verstärkers 14 an Nerven des Gesichtsnervensystems eines Menschen angekoppelt, vorzugsweise über eine isolierte Platten-Elektrode 17, über die eine kapazitive Ankopplung stattfindet, die in Fig. 1 mit C₁ bezeichnet ist. Die Elektrode 17 kann eine kleine Platte aus elektrisch leitendem Material von der Größe eines Pfennigstückes sein, deren dem Menschen zugekehrte Oberfläche mit einem dünnen Film von z. B. Polyäthylen-Terephthalat oder einem ähnlichen Material entsprechender dielektrischer Eigenschaften überzogen ist. Diese Elektrode ist unmittelbar an die Klemme 16 des Ausgangsübertragers des Verstärkers angeschlossen und die überzogene Oberfläche wirkt durch kapazitive Kopplung auf eine der verschiedenen bekannten Oberflächenzonen an Kopf und Hals ein, die von Nerven des Gesichtsnerven- ( systems versorgt werden, so daß diese Elektrode an dieses Nervensystem des Menschen angekoppelt ist.

Die andere Klemme 15 des Ausgangsübertragers des Verstärkers ist nicht unmittelbar an den Menschen

■ angeschlossen, sondern ist über eine mit C₁ ange-

deutete Luftkapazität an den Körper des Menschen angekoppelt. Eine weitere, der Elektrode 17 ähnliche Elektrode kann vorteilhafterweise an die Klemme 15 angeschlossen und kapazitiv an die Haut einer änderen Zone des Gesichtsnervensystems angekoppelt sein. Diese zweite Elektrode ist zwar nicht unbedingt erforderlich, erhöht jedoch den Dynamikumfang des Hörempfindens.

Zusätzlich zu diesen Kopplungen ist als wesentliches Merkmal der Erfindung eine Rückkopplung zwischen dem menschlichen Körper und dem Eingang des Verstärkungssystems vorgesehen, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der F i g. 1 die Rückkopplung zu dem Eingang des Vorverstärkers des Tonbandgerätes geführt ist. Wie in F i g. 1 gezeigt ist, ist eine Spule L.,, die eine Lesekopfspule des Tonbandgerätes und an das Gitter einer Verstärkerröhre ■ der ersten Stufe des Tonbandgerät-Vorverstärkers angeschlossen ist; an einen Drehkondensator C,

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angeschlossen. Dieser Kondensator ist in Reihe mit- mögen der Versuchsperson ab- und die Verzerrungen

tels einer durch C₃ angedeuteten Luftkapazität an- zunahmen; bewegte sich die Versuchsperson noch

gekoppelt. Diese Kapazität C₃ hat vorteilhafterweise weiter von der Pfatte 18 weg, so sank die Spannung

eine leitende Platte 18, die frei im Abstand von dem unter 900V und es wurde von der Versuchsperson

menschlichen Körper derart angeordnet ist, daß der 5 keinerlei Hörempfinden mehr wahrgenommen. '.->■. Abstand Platte —Körper vorbestimmbar eingestellt Nimmt die Versuchsperson wieder diejenige Stel-

und somit die gewünschte Ankopplung erzielt werden lung ein, bei der 1200 V gemessen werden und bewegt

kann. - - sich dann auf die Platte 18 zu, so steigt diese Span-

Bei dem Hörgerät nach Fig. 1 wird dem Ton- nung an, gleichzeitig nimmt das Hörempfinden handgerät 10 mit Hilfe eines entsprechend vorbespiel- io jedoch ab und verschwindet schließlich völlig. Wird ten Tonbandes ein Eingangssignal aufgegeben. Das also die kapazitive Kopplung richtig abgestimmt, diesem Eingangssignal entsprechende Ausgangssignal und zwar allein durch · richtige Aufstellung des des Tonbandgerätes, ein tonfrequentes elektrisches Körpers bezüglich der Platte 18, so läßt sich dadurch Signal, wird über die Kabel 11, 13 und das Dämp- ein maximaler Dynamikumfang und. ein verzerriir.gsfungsglied 12 dem Eingang des Modulator-Verstär- 15 freies Hörempfinden' mit "lOO^iigem Auflösungskers 14 zugeführt.. Das einstellbar verstärkte Aus- vermögen erzeugen. : ' . ;:·■■■,·.;;,;:-.;·.■■■'-'■ gangssignal gelangt zu den Ausgangsklemmen 15,16 I_n einer weiteren Testserie wurde die Klemme 15 des Ausgangsübertragers L₁ des Verstärkers 14. durch eine der Elektroden ähnliche Platte mit dem Erfindungsgemäß weist dieses Ausgangssignal eine Körper der Versuchsperson gekoppelt. Das Ergebnis HF-Trägerfrequenz auf, die beispielsweise durch 20 war eine Zunahme im Dynamikumfang des Schalleinen HF-Generator 19 erzeugt wird und in dem empfindens. Des weiteren kann, wenn die" beiden Ausführungsbeispiel ,46 kHz beträgt. Platten auf zwei verschiedene der durch Nerven des

Eine Klemme des Ausgangsübertragers L₁ ist kapa- Gesichtsnervensystems versorgten Zonen einwirken, zitiv mit dem Gesichtsnervensystem der Versuchs- die in bestimmter geometrischer Weise einander züperson über die mit einem Mylar-Film überzogene 25 geordnet sind, von der Versuchsperson eine stefeo-Kondensatorplatte 17 des Kondensators C₁ gekoppelt, phonische Schallempfindung wahrgenommen wer-Diese Elektrode wirkt auf eine der bekannten, emp- den. ■ ·-.'. ': [ Bildlichen Zonen von Hals und Kopf der Versuchs- Das in Fig. 2 dargestellte Hörgerät weist einen person ein, die von dem Gesichtsnervensystem ver- in .der Mundhöhle unterbringbaren Empfänger auf, sorgt werden. Die andere Klemme 15 des Ausgangs- 30 der mit einem am oder auf dem Körper unterÜbertragers L₁ bleibt frei und ist mit dem Körper gebrachten Nahbereichssender zusammenarbeitet, der Versuchsperson durch eine Luftkapazität Dabei ist ein Kleinstempfängersystem mit einem gekoppelt. . HF-Empfänger 20 und über einem Verstärker 21

Wenn die Versuchsperson in der beschriebenen mit lebenden Nerven' gekoppelt, die ausgewählte Weise an den Ausgangsübertrager L₁ angekoppelt 35 Zähne des Menschen versorgen. Der HF-Empfänger wird, ist zunächst die Signalübermittlung verhältnis- 20 hat einen entsprechend abgestimmten Antennenmäßig schlecht., da Verzerrungen und Unterschei- schwingkreis 22 sowie eine Spule L.„ die der Rückdungsschwierigkeiten auftreten. Bringt die Versuchs- kopplung über die Zahnnerven dient. Der Ausgang person jedoch ihren Körper in einen vorbestimmten des Empfängers 20 liegt am Verstärker 21,'der einen Abstand von der Platte 18 um so die kapazitive 40 Ausgangsübertrager L₁ aufweist. ^; "\ "-^"""''■'r..·^ Ankopplung C₃ zu schaffen, so wird eine kapazitive Ein Pol 23 des Verstärker-Ausgangsüb'ertrager^L, Rückkopplungsschleife zu der Spule L₂ des Tonband- ist kapazitiv mit lebenden Nerven 'eines'-Zahnes 24 gerät-Vorverstärkers geschaffen. Wird darin der Kör- des Menschen gekoppelt, und zwar mittels einer per festgehalten, so kann eine genaue Einregulierung glockenförmigen, leitenden Kappe 25, die vorteil- ; der kapazitiven Kopplung durch eine entsprechende 45 hafterweise aus Gold ist. Diese Kappe kann mit'den Einstellung des Drehkondensators .C₂ erzielt wer- üblichen Mitteln 'der Zahntechnik "befestigt>c'in_? den. ' ■ nachdem zuerst das obere Teilstück des Zahnes'voii .

Die Herstellung dieser Rückkopplung bewirkt zahl- ^: dem ursprünglichen ; Schmelz-Schutzüberziig" befreit.

reiche Effekte, die noch nicht ganz geklärt sind." wurde. Diese Kappe wird dann .mit einer Paste'eiit-v

1. wurden zwischen den Klemmen 15 und 16 des 50 sprechender dielektrischer Eigenschäften .überzogen, Ausgangsübertragers L₁ Spitzenwerte der Spannung spdaß die gewünschte .Ankopplung hoher.Impedariz von 900 bis. 10000 V (im geometrischen Mittel) ge- zwischen demLeitermaterial der Kappe.,und 'den messen, obwohl der Spitzenwert der Ausgarigsspan- freien Nervenenden des Zahnes hergestellt wird. Der nung des üblichen Verstärkers 14 lediglich 4OO V andere Pol 26 des Aus'gangsübertragers ist. zweck_r beträgt. ,, .'. 55 mäßig an; dem Gewebe, des !menschlichen, körpers

2. wird das .Lautunterscheidungsvermögen der geerdet, insbesondere am Zahnfleisch. Um die nötige Versuchsperson wesentlich verbessert und der Ton Rückkopplung herzustellen, liegt ein zweiter lebeiider frei von merklichen Verzerrungen. Beispielsweise Zahn in Reihe'zwischen der ,Spule L₂ und _rdem wurde in einer Testserie die Versuchsperson mit .Antennenschwingkreis 22,; des .HF-Empfängers. 20. einer kapazitiven Rückkopplungsschleife hoher Impe- 60 DieVerbindung ,zwischen diesen, Elementen, .wird danz an das Hörgerät gemäß F i g. 1 angekoppelt. vorteilhafterweise unter ,anderem mittels^einer glqk-Die Versuchsperson hatte ein ausgezeichnetes Laut- kenförmigen Metallkappe 27 hergestellt, Tlie auf dem unterscheidungsvermögen. wenn die Ausgangsspan- zuvor entblößten, lebenden Nerv enthaltenden Zahn nung an den Klemmen 15, !6 etwa 1200 V betrug. - ..: 28 aufgesetzt und über eine hohe Impedanz an den Dann bewegte sich die Versuchsperson von der 65 Zahn angekoppelt ; ist, und zwar durch eine ßcr Elektrode 18 weg, wodurch die Spannung zwischen schichtung der Innenseite der Kappe mit einer den Klemmen 15 und 16 von 1200V "auf 900V dielektrischen Paste. . - -■·...··.-.■"■ absank, gleichzeitig das Laulunterscheidungsver- Wie in F i g. 2 angedeutet, liegt eine kapazitive

Kopplung C, hoher Impedanz zwischen den Zähnen 24 und 28, dargestellt von dem Zahnfleisch und anderem Gewebe des Menschen, so daß eine kapazitive Rüekkopplungsschleife zum Demodulator 20 auch dann errichtet wird, wenn die eine bestimmte Kapazität C, bildende glockenförmige Kappe 27 nicht vorgesehen ;st. Da jedoch die kapazitive Kopplung Q von Mensch zu Mensch variiert, ist die zusätzliche Kapazität C, wünschenswert, um eine. Abstimmung der Gesamtkapazität durchführen zu können.

Das in F i g. 2 dargestellte Gerät wird zusammen mit einem Sender 29 verwendet, der ein Mikrophon 30 zur -Aufnahme hörbarer Schallwellen sowie eine Vorrichtung zur Umwandlung dieses hörbaren Schalles in ausgestrahlte, hochfrequente elektro-. magnetische Energie aufweist. Dieser Sender wird zweckmäßigerweise am oder in der Nähe des Körpers des Hörgerätträgers angeordnet, um so die auf diese Person gerichteten Schallwellen zu empfangen und in umgewandelter Form dem HF-Demodulator 20 ziizustrahlen.'der in der Mundhöhle des Menschen untergebracht ist. Dabei ist der Antennenschwingkreis des Empfängers scharf auf die Trägerfrequenz des Senders 29 abgestimmt, die z. B. 4 MHz betragen kann. ,

Die Wirkungsweise dieses Hörgeräts ist folgende: Das von dem Empfänger 20 empfangene HF-Signal wird vom Verstärker 21 verstärkt und vermittels der im Zahn 24 untergebrachten kapazitiven Kopplung holier Impedanz den lebenden Nerven des Menschen aufgegeben. Dieses den Nerven über den Zahn 24 aufgegebene HF-Trägersignal wird über die Kapazität (\. des Körpers sowie den Koppelkondensator der Kappe 27 wieder dem Empfänger 20 sowie dem Verstärkest zugeführt/so daß dieses Signal nochmals verstärkt und so die hohe Arbeitsspannung erzeugt wird. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die gesamte in der Mundhöhle untergebrachte Vorrichtung zweckmäßig möglichst klein ausgebildet, so daß sie völlig verschlossen und in einem Raum untergebracht werden kann, der durch die Entfernung eines oder mehrerer Zähne des Hörgerät-Trägers geschaffen wird.

Das in Fig. 2 dargestellte Gerät ^ckann selbstverständlich auch für weitreichende Übertragung von HF-Signalen ausgebildet sein, und zwar entweder durch die Verwendung stärkerer und damit weitreichender Sender, entsprechend einem weiter abgelegenen Sender 29. oder durch die Verwendung eines entsprechenden Relais-Senders an Stelle des Senders 29. der die Informationssignale von einem entfernteren Sender empfängt und diese wieder, üblicherweise mit einer anderen Trägerfrequenz, zum HF-Empfänger 20 abstrahlt.

In jedem der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden erhebliehe Vorteile bezüglich der Hörempfindungen des Menschen sowie dessen Schallunterscheidungsvermögen durch elektrische Anregung erzielt. So wurden im Gegensatz zu bekannten Methoden des künstlichen Hörens mittels akustischer oder elektrischer Anregung mit einer oberen Grenze für die Hörempfindimg von 12 bis 13 kHz von Versuchspersonen mit einem erfindiingsgemäßen Hörgerät noch Frequenzen von 20 kHz mit völliger Klarheit wahrgenommen. Desweiteren wissen wir nicht, ob 20 kHz eine absolute obere Grenzfrequenz bei der Benutzung des eriindungsgemäßen Hörgerätes darstellt, sofern bessere Signalgeber, beispielsweise mit weniger unerwünschten Oberschwingungen, zur Vorfügung stehen, so daß die das Hörgerät tragende . Person möglicherweise . weit höhere Frequenzen wahrzunehmen vermag.

Wesentliche Merkmale des erfindungsgemäßen Hörgerätes sind hochfrequente, niederfrequenzmodulierle Trägersignale, Kopplungsglieder hoher Impedanz sowie eine Rückkopplung für die hochfrequenten Signale zur Erzeugung hoher Spannungen. Die Rückkopplung kann von verschiedenen Zonen des menschlichen Körpers ausgehen, obwohl eine Eingangskopplung mit Nerven des Gesichtsnervensystems erfolgen sollte, insbesondere im Bereich des Halses, des Gesichts oder der Kopfhaut, die vom Trigeminal-, Facial- und Cervical-Nerv versorgt werden.

Im Beispiel der Fig. 1 wird diese Ankopplung hoher Impedanz an das Gesichtsnervensystem dadurch erzielt, daß die Leiterplatte oder Elektrode mit einem 0.25 mil dicken Isolier-Film überzogen wird, der einen spezifischen Widerstand pro Volumeinheit von 10¹- Ohm hat. In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 wird die Ankopplung hoher Impedanz dadurch hergestellt, daß glockenförmige Zahnkronen oder Kappen verwendet werden, die vorzugsweise auf ihrer Innenseite mit einer dielektrischen Paste überzogen sind. . , -

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung eines Schallempfindens im menschlichen Körper durch elek-

' irische Anregung gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Erzeugung NF-modulierter elektrischer HF-Schwingungen und Kopplungsgliedern zwischen dieser Vorrichtung und dem menschlichen Körper, die eine kapazitive Kopplung hoher Impedanz zwischen dieser Vorrichtung und lebenden Nerven des Gesichtsnervensystems umfassen, sowie durch eine kapazitive Rückkopplungsschleife hoher Impedanz zwischen dem menschlichen Körper und der Vorrichtung.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Riickkopplungsschleife zu dem Eingang einer Verstärkerstufe der Vorrichtung geführt ist.

3. Einrichtung nach den vorstehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch ein in der Nähe des menschlichen Körpers angeordnetes Mikro-

- phon. das einen HF-Sender mit tonfrequenten Schwingungen moduliert, sowie durch einen HF-Empfänger in der Mundhöhle des die Einrichtung tragenden Menschen, der mit lebenden Nerven der Zähne dieses Menschen gekoppelt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Empfänger eine Verstärkerstufe aufweist, deren Eingang über die Rückkopplungsschleife mit dem menschlichen Körper gekoppelt ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß eines dieser Kopplungsglieder eine glockenförmige Kappe aus elektrisch leitendem Material für.einen Zahn aufweist, die auf einem entblößten, ersten lebenden Zahn des Menschen befestigt ist, und daß ein weiteres

Kopplungsglied einen Zweig durch das Gewebe des Menschen von diesem ersten zu einem zweiten lebenden Zahn hat;

6. Einrichtung nach Anspruch 5. dadurch ge-

kennzeichnet, daß eine zweite glockenförmige Kappe auf dem zweiten Zahn befestigt ist und daß diese beiden Kappen mit der Ausgangsseite der Verstärkerstufe der Vorrichtung elektrisch leitend verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen