DE69104737T2

DE69104737T2 - Im äusseren Gehörgang einsetzbares Schallübertragungsgerät mit selektivem Sieben, sowie Verfahren zur dessen Herstellung.

Info

Publication number: DE69104737T2
Application number: DE69104737T
Authority: DE
Inventors: Her Francois Le
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1991-02-01
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2011-02-02
Also published as: FR2657716A1; ES2066403T3; WO1991011160A1; DE69104737D1; KR100197748B1; FR2657716B1; EP0440572B1; DK0440572T3; US5832094A; KR920700600A; CA2066441A1; AU7188891A; ATE113192T1; AU653328B2; EP0440572A1; JPH04504795A

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur selektiv-gefilterten Schallübertragung zum Einsetzen in den äußeren Gehörgang sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Es sind zur Zeit verschiedene Vorrichtungen bekannt, welche dem Schutz des Einzelnen vor Lärm dienen, darunter Lärmschutzhelme und Ohrenstopfen.
Die Lärmschutzhelme sind hinsichtlich des akustischen Schutzes im allgemeinen gut wirksam, weisen jedoch Probleme hinsichtlich ihrer mechanischen und akustischen Toleranzen auf, wodurch ihre Wirksamkeit direkt proportional zu dem Druck ist, mit dem sie auf dem Rand des Ohres aufliegen, und hinsichtlich des Autophonie- Phänomens, welches sie erzeugen.
Die Ohrenstopfen können aus Wachskugeln bestehen, welche vor dem Einführen in den äußeren Gehörgang geknetet werden, weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie schwierig zu positionieren sind und der Kontakt mit dem äußeren Gehörgang eher zufällig ist und daß sie außerdem ein mikrobisches Kontaminationsrisiko mit sich bringen.
Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde ein Schutzstopfen vorgeschlagen, der unmittelbar durch den Gehörgang geformt ist. Ein solcher Stopfen ist Gegenstand des französischen Patents 2,108,657, worin die Formung im Gehörgang im ausgedehnten Zustand vorgeschlagen wird, um eine dichte Passung des Stopfens im Gehörgang sicherzustellen.
Obwohl dieser Stopfen den Vorteil bietet, einen präzisen und anatomischen Kontakt mit dem äußeren Gehörgang aufzuweisen, weist er auf der anderen Seite den Nachteil auf, das Autophonie-Phänomen nicht ausschließen zu können und eine mangelhafte Hygiene zu besitzen, weil das injizierte Siliconprodukt im Gehörgang zusammen mit sämtlichen dort anwesenden Verunreinigungen polymerisiert.
Auf der anderen Seite wurden zur Reduzierung des Autophonie-Phänomens, welches mit der Verwendung eines solchen Stopfentyps verbunden ist, verschiedene Versuche unternommen im Hinblick auf die Herstellung von Schutzstopfen mit einer Bohrung. Dabei beeinflussen die Länge und der Durchmesser dieser Bohrungen sowie das zwischen dem Trommelfell und dem Ende des Stopfens bestehende Restvolumen die akustische Dämpfung, und ihr zufälliger Charakter führt zu erheblichen Modifikationen der erhaltenen akustischen Antwort.
Um diesem Nachteil abzuhelfen, wurde in der EP-A-0 112 594, auf welche sich der Oberbegriff des Anspruchs 1 stützt, vorgeschlagen, akustische Ventile zu verwenden, deren Bohrung hinsichtlich Durchmesser und Länge quantifiziert ist, und zwar mit oder ohne absorbierendes Element. In jedem Fall ist das so erhaltene akustische Filter ein Filter zweiter Ordnung, weil der Dämpfungsabfall nur 15 dB pro Oktave beträgt.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Überwindung der Nachteile der bekannten Systeme, indem eine Schutzvorrichtung für das Gehör vorgeschlagen wird, welche aufgrund einer Messung nach der individuellen Formung hergestellt und an den akustischen Kontext des Trägers angepaßt wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine selektiv-gefilterte Schallübertragungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Vorrichtung weist einen Stopfen auf, der den äußeren Gehörgang vollständig verschließt sowie ein in den Stopfen eingebautes akustisches Ventil und eine offene Röhre, welche mindestens einem Resonanzhohlraum zugeordnet ist und nach dem bekannten Helmholtz- Resonatorprinzip arbeitet, wobei das so gebildete akustische Filter eine Filter vierter Ordnung ist, dessen Dämpfungsabfall 30 dB pro Oktave beträgt.
Der Stopfen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch Formung erzeugt, wobei von einem vom Benutzer genommenen Abdruck ausgegangen wird und die bekannten Methoden für Gehörprothesen eingesetzt werden.
Die Herstellung des Stopfens muß bestimmten Bedingungen genügen, weil hierdurch die Qualität des Produkts und damit der Vorrichtung beeinflußt wird.
So muß der Abdruck nach der Formung und Vorbereitung in ein heißes Wachsbad getaucht werden, um eine Überladung zu erhalten, welche möglichst gut quantifizierbar ist. Daraufhin wird die Gegenform in einem oder zwei Teilen gefertigt, worauf das gewählte Material eingegossen und unter Druck erhitzt wird, um eine möglichst gute Polymerisation zu erzielen.
Der Stopfen wird dann aus der Form entfernt und eine Firnisschicht wird in zwei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten aufgebracht, wodurch eine Überdicke des Stopfen bezüglich des Abdrucks erreicht wird, was wiederum bewirkt, daß der Stopfen beim Einsetzen in den äußeren Gehörgang einen geringen Druck auf dessen Wandungen ausübt, wodurch eine akustische Abdichtung sichergestellt wird.
Das gewählte Material zur Herstellung des Stopfens der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise ein medizinisches, antiallergisches Silicon, kann jedoch auch ein bei hohem Druck und hoher Temperatur polymerisierendes Polymethylmethacrylat sein.
Das akustische Ventil wird in den aus der Form entfernten Stopfen eingebracht, nachdem dieser mit einer rohrförmigen Öffnung und einer Aufnahme versehen wurde.
Erfindungsgemäß weist das in den Stopfen eingebrachte akustische Ventil mindestens einen Resonanzhohlraum auf, welcher durch ein Rohr verlängert ist, das sich in einer rohrförmigen Öffnung befindet, die in den Stopfen eingebracht ist und in einen Resthohlraum zwischen dem Stopfen und dem Trommelfell mündet, wobei jeder Resonanzhohlraum entweder leer oder mit einem akustisch absorbierenden Element wie einer synthetischen Masse oder einer Cellulosewatte gefüllt sein kann, je nach den gewünschten Schallabsorptionsgrad.
Abhängig von der zu absorbierenden Schallfrequenz beträgt der Durchmesser der Bohrung des Rohrs zwischen 0,1 und 2,2 mm und seine Länge zwischen 10 und 25 mm, während jeder Resonanzhohlraum ein Volumen zwischen 0,1 und 3 cm³ aufweist.
Für den Fall, daß das akustische Ventil mehr als einen Resonanzhohlraum aufweist, können die Hohlräume außerhalb des Stopfens, vollständig oder teilweise innerhalb des Stopfens angeordnet sein.
In einer Ausführungsvariante, welche es dem Träger erlaubt, in einer schallerfüllten Umgebung mit einem anderen zu kommunizieren, weist das akustische Ventil in einem seiner Resonanzhohlräume eine Hörvorrichtung auf, welche über eine Verbindungsvorrichtung mit einem Radiosender/empfänger verbunden ist und welche außerdem über ein elektrisches Kabel mit einem Mikrophon verbunden ist, welches sich in einem Hohlraum innerhalb des Stopfens befindet, in kurzer Entfernung von dem Resthohlraum mit dem er über ein Rohr verbunden ist, welches sich in einer Bohrung befindet, die als Schallaufnehmer gegenüber den Schallwellen wirkt, mit welchen das Trommelfell beaufschlagt wird, wenn der Träger spricht.
Der Träger einer solchen Vorrichtung kann somit, ohne die Stimme zu erheben, eine Nachricht weitergeben, welche nicht durch den Umgebungslärm gestört wird, und in gleicher Weise eine Nachricht erhalten.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Mikrophon durch einen anderen Umsetzer ersetzt, welcher gleichzeitig als Mikrophon und Hörvorrichtung wirkt. In diesem Fall wird die Hörvorrichtung unterdrückt und der Umsetzer unmittelbar an die Verbindungsvorrichtung angeschlossen, welche wiederum an den Radiosender/empfänger angeschlossen wird.
Die vorliegende Erfindung wird aufgrund der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, wobei verschiedene Ausführungsformen behandelt werden, die jedoch die Erfindung nicht beschränken sollen.
Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform, welche zur Übertragung der Stimme des Trägers auf ein Hochfrequenzradiokommunikationssystem geeignet ist.
Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung einen geformten Stopfen 1 aufweist, der mit einer Bohrung 2 versehen ist innerhalb der sich ein Rohr 3 befindet, welches an seiner Außenseite durch ein Ventil 8 verlängert ist, das sich in einer Aufnahme 6 innerhalb des Stopfens 1 befindet und einen Resonanzhohlraum 8' mit einer Öffnung 9 aufweist. Das Rohr 3 mündet an seiner Innenseite in einen Resthohlraum 7 zwischen der Innenseite des Stopfens 1 und dem Trommelfell 4.
Es ist leicht zu verstehen, daß diese Ausführungsform die Realisation einer ganzen Reihe akustischer Filter vierter Ordnung ermöglicht, indem der Durchmesser des Rohrs 3, das Volumen des Resonanzhohlraums 8', des Ventils 8 und das Volumen des Resthohlraums 7 zwischen dem Ende des Stopfens 1 und dem Trommelfell 4 verändert wird. Ein derartiges Filter ermöglicht einen akustischen Dämpfungsabfall von 30 dB pro Oktave.
Die in Figur 2 dargestellte Vorrichtung zeigt ein Filter mit einem Absorber wie das Vorstehende, wobei das Ventil 8 zwei Resonanzhohlräume 10 und 11 aufweist, deren erster außerhalb des Stopfens 1 liegt, während der zweite darin eingebettet ist und durch ein Rohr 3 verlängert ist, welches sich in einer Bohrung 2 innerhalb des Stopfens 1 befindet. Die verschiedenen Parameter dieser Vorrichtung, insbesondere die Länge des Rohrs 3, das Volumen jedes Resonanzhohlraums 10 und 11 des akustischen Ventils 8 und das Volumen des Resthohlraums 7 zwischen dem Stopfen 1 und dem Trommelfell ermöglichen in gleicher Weise die Änderung des akustischen Filters je nach den Anforderungen des akustischen Umfelds des Trägers.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die beiden in den Figuren 1 und 2 dargestellten akustischen Ventile durch eine Metallkrone geschützt sein, welche in den Stopfen 1 einfügbar oder einklippbar sein kann, um in bestimmten Fällen die Dämpfung der tiefen Frequenzen zu verbessern.
Figur 3 zeigt eine Vorrichtung, welche zur Übertragung der Stimme des Trägers auf einen Radiosender/empfänger, der tragbar oder nicht tragbar sein kann, geeignet ist. Die Vorrichtung weist zusätzlich einen Stopfen 1 auf, welcher mit einer Bohrung 2 versehen ist, innerhalb der sich ein Rohr 3 befindet, dessen Ende durch ein akustisches Ventil 8 verlängert ist, welches einen Resonanzhohlraum 8' begrenzt, innerhalb dessen sich eine Aufnahme 12 für einen Hörer 13 befindet, dessen Ausgang 13' in die Röhre 3 mündet und der mit einer Verbindungsvorrichtung 14 an einen Sender/Empfänger angeschlossen ist und darüberhinaus über ein elektrisches Kabel an ein Mikrophon 16 innerhalb eines Hohlraums 17 angeschlossen ist, der durch eine Bohrung 18 verlängert ist, die in den Resthohlraum 7 mündet und in der sich ein an den Mikrophon 16 befestigtes Rohr 19 befindet, welches der Aufnahme des Schalls gegenüber den von dem Trommelfell 4 bei sprechendem Träger ausgehenden Schallwellen dient.
Ein Mikrophon 16 ausreichender Empfindlichkeit, dessen Ansprechkurve die Aufnahme der Schallwellen der Stimme des Trägers im Hohlraum 7 ermöglicht ohne die äußeren Schallwellen, die im Rohr 3 ankommen, aufzunehmen, ist vorgesehen. Ein derartige Vorrichtung ist insbesondere nützlich, wenn der Träger oder sein Partner sich in einer besonders lärmbelasteten Umgebung aufhalten, beispielsweise in einer Umgebung laufender Werkzeugmaschinen, da sie ihnen die Kommunikation ermöglicht, ohne daß das Mikrophon den äußeren Schall aufnimmt.
Das Mikrophon 16 kann auch durch einen anderen Umsetzer ersetzt werden, welcher die Aufgaben des Mikrophons und des Hörers in einem übernimmt. In diesem Fall wird der Hörer 13 weggelassen und das elektrische Kabel 15 verbindet das Verbindungsstück 14 unmittelbar mit dem Umsetzer 16.
Die vorliegende Erfindung wird in keiner Weise durch die voranstehende Beschreibung verschiedener Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch in einer Vielzahl von Modifikationen ausgeführt werden, ohne den erfinderischen Rahmen zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur selektiv-gefilterten Schallübertragung zum Einsetzen in den äußeren Gehörgang mit einem Stopfen (1), der eine Öffnung (2) und ein akustisches Ventil (8) aufweist, welches sich teilweise oder vollständig in einer Aufnahme (6) des Stopfens (1) befindet, wobei der Stopfen dem Gehörgang durch Abnehmen eines Abdrucks und Herstellung einer Negativform angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie innerhalb der Öffnung (2) eine Röhre (3) aufweist, deren inneres Ende zu dem zwischen dem Stopfen (1) und dem Trommelfell (4) bestehenden Resthohlraum (7) hin geöffnet ist und deren äußeres Ende zu dem akustischen Ventil (8) hin geöffnet ist, welches mindestens einen Resonanzhohlraum (8', 10, 11) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzhohlraum (8', 10, 11) sich außerhalb des Stopfens (1) befindet oder in dem Stopfen (1) versenkt ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzhohlraum (8', 10, 11) mit einem akustisch absorbierenden Material gefüllt ist.

4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (3) eine Länge zwischen 10 und 25 mm und einen Durchmesser zwischen 0,1 und 2,2 mm aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Resonanzhohlraum (8', 10, 11) ein Volumen zwischen 0,1 und 3 cm³ aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zusätzlichen Hohlraum (17) aufweist, zur Aufnahme eines Meßwandlers, der über ein elektrisches Kabel (15) mit einer Anschlußvorrichtung (14) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwandler ein Mikrophon (16) ist, welches über ein elektrisches Kabel (15) mit der Anschlußvorrichtung (14) verbunden ist, die auf der anderen Seite mit einem Hörer (13) innerhalb einer Aufnahme (12) des akustischen Ventils (8) verbunden ist, dessen Ausgang (13') in die Röhre (3) mündet, wobei der Zusatzhohlraum (17) über eine Bohrung (18) mit dem Resthohlraum (7) verbunden ist innerhalb derer sich eine Röhre (19) befindet, wodurch die Schallwellen der Stimme des Trägers aufgenommen und über ein an die Anschlußvorrichtung (14) angeschlossenes Radio-Sender-Empfänger-System übertragen werden können.

8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (1) aus einem bei hoher Temperatur vernetzten Silikon besteht oder aus einem Polymethylmetacrylat dessen vollständige Polymerisation durch Erhitzen unter Druck vor der Entfernung aus der Form bewirkt wird.

9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (1) mit einer Firnisschicht aus Silikon bedeckt ist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durch Formung aus einem Abdruck, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Herstellung der Negativform der Abdruck in ein heißes Wachsbad getaucht wird, um eine perfekt zu quantifizierende Überladung zu erhalten, daraufhin die Form ausgehend von dem überladenen Abdruck hergestellt wird, in die Form das gewählte Material eingegossen und unter Druck erhitzt wird, der Stopfen aus der Form entfernt und eine Firnisschicht in zwei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten aufgebracht wird.