Vorrichtung gegen das Eindringen von Fremdkörpern in einen Schallwandler

Abstract

 Bei einer Vorrichtung gegen Eindringen von Fremdkörpern in ei­nen Schallwandler, der in einen Schallkanal (4) eines Hörgerä­tes mit einem eine Öffnung (6) aufweisenden Ansatz (7) hinein­ragt, wird bei vermindertem Platzbedarf ein gegenüber dem Stand der Technik einfacherer Aufbau durch folgende Merkmale erreicht: Es ist eine aus porenfreiem Werkstoff hergestellte Membran (8) vorgesehen, die wenigstens eine Schalldurchtrittsbohrung (9) von etwa 0,09 bis etwa 0,6 Millimeter Durchmesser aufweist und bei der die Wandstärke der Membran kleiner als der Durchmesser der Schalldurchtrittsbohrung ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gegen Eindringen von Fremdkörpern, insbesondere Cerumen, in einen Schallwandler.

[0002] Durch die DE-AS 12 63 849 ist bei einem In-dem-Ohr-Hörgerät ei­ne Vorrichtung gegen das Eindringen von Cerumen (Ohrschmalz) in einen Schallwandler bekannt, die als auf dem Schallausgangsstut­zen (Ansatz) eines Hörgerätes aufsetzbarer kappenförmiger Hohl­körper (Ohreinsatz) aus elastischem Material ausgebildet ist, der in seinem Inneren eine kammerartige Erweiterung einer Schalldurchtrittsbohrung an seinem halbkugelförmigen Ende aufweist, in der eine Schicht aus porösem, schalldurchlässigem Material angeordnet ist. Bei einer Porengröße von etwa 0,2 bis 0,5 mm und im Verhältnis dazu dünnen Zwischenwänden zur Erzie­lung einer großen Porendichte je Flächeneinheit besitzt die poröse Schicht eine verhältnismäßig große Dicke, die annähernd dem inneren Zylinderradius des Hohlkörpers entspricht. Die Wandstärke des Hohlkörpers beträgt etwa ein Siebtel des Zylin­deraußendurchmessers. Sie ist damit verhältnismäßig dick. Ins­gesamt entsteht bei dieser Vorrichtung ein großer Platzbedarf, insbesondere in Richtung der Schallfortleitung. Außerdem sind zum Verschließen des Schallausgangsstutzens gegen Eindringen von Cerumen zwei gesonderte Bauteile erforderlich, wobei der Hohlkörper als Halterung (zusätzliche Vorrichtung) für die poröse Schicht wirkt, welche ihrerseits des Eindringen von Cerumen verhindert und regelmäßig erneuert werden muß, da eine Reinigung dieses porösen und daher weichen Werkstoffes nicht möglich ist.

[0003] Durch die DE-GM 84 36 783 und 85 04 765 sind siebartige Loch­kappen bekannt, die in oder auf Ansätze schraubbar oder steck­ bar sind, die aus dem Hörgerätegehäuse nur zu diesem Zweck als verlängerter Schallkanal herausragen. Das Eindringen von Cerumen in den Schallkanal wird aufgrund der Einformung von Nischen (Gräben) am Gehäuse außerhalb des Schallkanals weit­gehend verhindert. Der nur für die Halterung der Lochkappen notwendige äußere Ansatz ist eine zusätzliche Vorrichtung und bedingt eine verhältnismäßig große Baulänge in Richtung der Schallausbreitung, die durch die Wandstärke der aus den An­sätzen herausragenden Lochkappen nochmals deutlich vergrößert wird, insbesondere, weil deren Wandstärke etwa in der Größen­ordnung der siebartigen Löcher liegt. Darüber hinaus wächst durch die Vielzahl der siebartig angeordneten Löcher die Gefahr des Eindringens von Cerumen.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei vermindertem Platzbedarf ein gegenüber dem Stand der Technik einfacher Auf­bau gegeben ist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Mit der Erfindung werden die folgenden wesentlichen Vorteile erzielt: Eine zusätzliche Vor­richtung - als ein gesonderter kappenförmiger Hohlkörper als Halterung für eine innere poröse Schicht (Membran, Diaphragma) oder ein Ansatz, der als verlängerter Schallkanal aus dem Hör­gerätgehäuse herausragt - ist entbehrlich, weil die erfindungs­gemäße Vorrichtung einen für andere Zwecke ohnehin notwendigen Ansatz an einem Schallwandler (z.B. Hörer) als Halterung für eine Membran mitverwendet. Verminderter Platzbedarf vor allem in Richtung der Schallausbreitung (kurze Baulänge) entsteht durch Anordnung der Membran gemäß der Erfindung im ohnehin not­wendigen Schallkanal. Mit der Bezeichnung "Membran" ist gemäß der Erfindung ein Bauteil gemeint, das folienartig dünn, schall­durchlässig und lochblendenähnlich ausgebildet ist. Die Anord­nung der Membran an einem in den Schallkanal hineinragenden An­satz eines Hörgerätebauteils wurde durch Verwendung von poren­ freiem Werkstoff (höhere Festigkeit) - wofür sich insbesondere metallische Werkstoffe eignen - mit äußerst geringer Wandstärke (folienartig) ermöglicht. Messungen anläßlich der Erfindung zeigten überraschenderweise, daß bei einer folienartig geringen Wandstärke der Membran gemäß der Erfindung schon eine (z.B. mit Laserstrahl hergestellte) Schalldurchtrittsbohrung mit einem Durchmesser in der Größenordnung von Poren an bekannten dicken Membranen genügt, vorzugsweise bis etwa 0,6 mm, um weitgehend ungestörten Schalldurchtritt (geringe lineare Dämpfung) an der Membran zu ermöglichen.

[0006] Wird der Durchmesser der Schalldurchtrittsbohrung an der gemäß der Erfindung folienartig dünnen Membran auf wenige zehntel Millimeter, vorzugsweise auf etwa 0,15 mm, reduziert, stellt sich an der erfindungsgemäßen Vorrichtung überraschenderweise eine deutlich nichtlineare Beeinflussung der Akustik mit der Wirkung ein, daß bei linear zunehmendem Ausgangspegel der Schallquelle eine demgegenüber nichtlinear zunehmende Ver­ringerung (Dämpfung) der Schalldurchlässigkeit an der Membran gemäß der Erfindung entsteht. Messungen und Versuche anläßliche der Erfindung haben gezeigt, daß mit diesem weiteren neuartigen Effekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Wirkung einer elektrischen Ausgangspegelbegrenzungsschaltung (Peak-Clipping, PC) und/oder einer automatischen Verstärkungskontrolle (AGC) weitgehend nachgebildet werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist daher auch der wesentliche Vorteil erzielbar, daß eine im Hörgerät bisher erforderliche elektrische Vorrich­tung zur nichtlinearen Schallpegelbedämpfung entbehrlich wird, wodurch sich zugleich der Platzbedarf im Hörgerät vermindert.

[0007] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den weiteren An­sprüchen.

[0008] Es zeigen:

Figur 1 ein In-dem-Ohr-Hörgerät mit teilweise schnittbildlicher Darstellung des Gehäuses mit einer erfindungsgemäßen Vorrich­tung und

Figuren 2 bis 4 Dämpfungsverläufe von Schallpegeln mit verschie­denen Parametern.

[0009] Das In-dem-Ohr-Hörgerät gemäß Figur 1 weist ein Gehäuse 1 auf, in welchem unter anderem erfindungswesentliche Teile darge­stellt sind. Zwischen einer äußeren Stirnfläche 2 und einer inneren Stirnfläche 3 des Gehäuses 1 erstreckt sich ein Schall­kanal 4. In den Schallkanal 4 ragt ein Hörer 5 mit seinem eine Öffnung 6 aufweisenden Ansatz 7 hinein, an dem eine aus poren­freiem, metallischem Werkstoff hergestellte Membran 8 angeord­net ist, die eine Schalldurchtrittsbohrung 9 aufweist. Der Durchmesser der Schalldurchtrittsbohrung 9 beträgt nur einige zehntel Millimeter. Es kommt entscheidend darauf an, daß die Wandstärke der Membran 8 klein gegenüber dem Durchmesser der Schalldurchtrittsbohrung 9 gewählt ist. Ein Größenverhältnis von ungefähr 1:10 ergibt eine gute Schalldurchtrittswirkung bei einer Wandstärke von etwa 1/100 Millimeter.

[0010] Die Membran 8 ist kappenförmig ausgebildet und aus tiefziehba­rem Werkstoff, z.B. Mumetall, als tiefgezogenes Teil herge­stellt. Dadurch wird trotz der geringen Wandstärke eine gute mechanische Stabilität insbesondere gegenüber mechanischer Rei­nigung (Abkratzvorgang) von Cerumen beispielsweise mit einer Drahtschlinge erreicht. Die Membran 8 weist einen zylindrischen Bereich 10 und einen davon fortweisend gewölbten Bereich 11 auf. Der gewölbte Bereich 11 erhöht die mechanische Stabilität der Membran 8 und der zylindrische Bereich 10 ermöglicht eine einfache klemmende Befestigung am üblicherweise zylindrischen Ansatz 7 des Schallwandlers, der hier als Hörer 5 dargestellt ist. Der Ansatz 7 hat einen Durchmesser von etwa 1,4 mm und ei­ne Länge von etwa 1 mm. Die Membran 8 ist vollständig innerhalb des Schallkanales 4 angeordnet, wodurch in Verbindung mit dem gewölbten Bereich 11 eine ringförmige Vertiefung 12 innerhalb des Schallkanales 4 entsteht. In dieser ringförmigen Vertiefung 12 kann sich Cerumen ansammeln, wodurch ein gesonderter und am Gehäuse 1 angeformter Graben für die Ansammlung von Cerumen entbehrlich wird.

[0011] Der Ansatz 7 am Hörer 5 ist mit der daran klemmend befestigten Membran 8 in einer Hülse 13 aus schalldämmendem Material, z.B. einem Silikonschlauch, im Gehäuse 1 mittels einer Schnappver­bindung 14 gehalten und ist zugleich als Schallkanal ausgebil­det. Der Innendurchmesser des Schallkanals 4 entspricht in etwa dem Durchmesser des Ansatzes 7. Bei geringer Elastizität des Schallkanals 4 kann der Innendurchmesser des Schallkanals 4 bis zur doppelten Wandstärke der Membran 8 größer gewählt werden. Durch eine versenkte Anordnung der Hülse 13 (die Baulänge ist kürzer gewählt als der Abstand zwischen der äußeren Stirnfläche 2 und der inneren Stirnfläche 3 des Gehäuses 1) entsteht eine weitere ringförmige Vertiefung 15 an der äußeren Stirnfläche 2 des Gehäuses, in welcher sich ebenfalls Cerumen ansammeln kann. Im Ergebnis entsteht ein sehr langer Weg für das Cerumen, bevor es die im Zentrum des gewölbten Bereiches 11 der Membran 8 an­geordnete Schalldurchtrittsbohrung 9 erreichen kann. Damit ent­stehen große Zeitabstände zwischen der vorzunehmenden mechani­schen und damit preiswert und einfach durchzuführenden Reini­gung der Vorrichtung.

[0012] Aufgrund der geringen Wandstärke der Membran 8 ist es auch mög­lich, diese innerhalb (nicht dargestellt) der Öffnung 6 des An­satzes 7 des hier als Hörer 5 dargestellten Schallwandlers an­zuordnen, wodurch das Eindringen von Fremdkörpern, insbesondere Cerumen, in den jeweiligen Schallwandler ebenfalls verhindert wird.

[0013] Da mit der Erfindung auch eine elektrische nichtlineare Schall­pegelbeeinflussung weitgehend nachgebildet werden kann, eignet sich die Vorrichtung insbesondere auch zum Einsatz in Verbin­dung mit einem als Mikrofon ausgebildeten Schallwandler, was nicht dargestellt ist. Damit können einerseits Fremdkörper vom Mikrofon ferngehalten werden, die größer sind als der Durchmes­ser der Öffnung 6 der Membran 8. Andererseits werden auch da­durch zusätzliche Vorrichtungen, wie elektrische Pegelbegren­zungsschaltungen (PC, AGC), entbehrlich und es ist von vorn­herein eine Übersteuerung des elektrischen Hörgeräteverstär­kers mit den daraus entstehenden Nebenwirkungen vermeidbar.

[0014] Das erzielbare Ausmaß der nichtlinearen Beeinflussung der Aku­stik mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Abhängigkeit vom Pegel einer Schallquelle und von dem Durchmesser der Schallaus­trittsöffnung in einer Membran gemäß der Erfindung ist bei­spielhaft in den Figuren 2 bis 4 anhand der Kurven 16 bis 22 bzw. 16′ bis 22′ dargestellt. Zur Vereinfachung der Interpreta­tion der Meßergebnisse wurde bei den aufgenommenen Kurven 16′ bis 22′ die Wandstärke der Membran einheitlich auf 0,02 mm festgelegt und stets eine aus Mumetall im Tiefziehverfahren hergestellte Membran eingesetzt. Sämtliche Kurven wurden an einem Hörgerät gemessen, an dem ein Hörer mit Konstantstrom betrieben wurde.

[0015] Für Figur 2 gelten folgende Parameter:
- Durchmesser der Schalldurchtrittsöffnung in der Membran 0,4 mm,
- Wandstärke der Membran 0,02 mm,
- maximaler Ausgangspegel am Hörer von 110 dB bei Kurve 16 ohne und bei Kurve 16′ mit Membran;

[0016] Figur 2 zeigt deutlich, daß bei einem Durchmesser der Schall­durchtrittsöffnung von 0,4 mm und einem maximalen Ausgangspe­gel von 110 dB gemäß Kurve 16 nur bei diesem hohen Ausgangs­pegel eine Dämpfung gegenüber Kurve 16′ von ca. 3 dB eintritt. Bei den niedrigen Ausgangspegeln außerhalb des Frequenzberei­ ches um 2 kHz ist der Dämpfungsunterschied deutlich geringer oder gar nicht mehr vorhanden.

[0017] Für Figur 3 gelten folgende Parameter:
- Durchmesser der Schalldurchtrittsöffnung in der Membran 0,25 mm,
- Wandstärke der Membran 0,02 mm,
- maximaler Ausgangspegel am Hörer von 110 dB bei Kurve 17 ohne und bei Kurve 17′ mit Membran,
- maximaler Ausgangspegel am Hörer von 100 dB bei Kurve 18 ohne und bei Kurve 18′ mit Membran,
- maximaler Ausgangspegel am Hörer von 90 dB bei Kurve 19 ohne und bei Kurve 19′ mit Membran;

[0018] In Figur 3 wurden die strichlierten Kurven 17′ bis 19′ bei ei­nem Durchmesser der Schalldurchtrittsöffnung an der Membran von 0,25 mm aufgenommen. Zwischen den beiden Kurven 17 und 17′ ent­steht jetzt eine maximale Pegeldifferenz von ca. 7 dB bei wie­derum maximalen Ausgangspegel von 110 dB. Bei einem maximalen Ausgangspegel von 100 dB entsteht zwischen den Kurven 18 und 18′ eine maximale Differenz von nur etwa 4 dB. Zwischen Kurve 19 mit einem maximalen Ausgangspegel von 90 dB beträgt die Dif­ferenz zur Kurze 19′ nur noch etwa 3 dB. Daraus ist deutlich erkennbar, daß die Dämpfung durch die erfindungsgemäße Vorrich­tung mit zunehmenden Ausgangspegel nichtlinear zunimmt. Außer­dem nimmt die Dämpfung mit sinkendem Durchmesser der Schall­durchtrittsöffnung zu, was ein Vergleich der Kurven 16 und 16′ in Figur 2 mit den Kurven 17 und 17′ in Figur 3 deutlich macht.

[0019] Für Figur 4 gelten folgende Parameter:
- Durchmesser der Schalldurchtrittsöffnung in der Membran 0,15 mm,
- Wandstärke der Membran 0,02 mm,
- maximaler Ausgangspegel am Hörer von 110 dB bei Kurve 20 ohne und bei Kurve 20′ mit Membran,
- maximaler Ausgangspegel am Hörer von 100 dB bei Kurve 21 ohne und bei Kurve 21′ mit Membran,
- maximaler Ausgangspegel am Hörer von 90 dB bei Kurve 22 ohne und bei Kurve 22′ mit Membran.

[0020] In Figur 4 werden die geschilderten Zusammenhänge noch deutli­cher sichtbar, weil der Durchmesser der Schalldurchtrittsöff­nung an der Membran auf 0,15 mm reduziert worden ist. Gegenüber der Kurve 20 mit einem maximalen Schallausgangspegel von 110 dB entsteht zur Kurve 20′, die mit Membran gemäß der Erfindung auf­genommen wurde, eine Dämpfung von ungefähr 17 dB. Außerdem wur­de mit dieser Durchmesserreduzierung an der Membran ein nahezu geradlinig verlaufender Frequenzgang im Übertragungsbereich des Hörers erreicht. Bei vermindertem Ausgangspegel nimmt die Dämp­fung wiederum nichtlinear ab, was anhand der Kurven 21 und 21′ mit einer maximalen Pegeldifferenz von 14 dB sowie anhand der Kurven 22 und 22′ mit einer maximalen Pegeldifferenz von nur noch etwa 11 dB bei einem maximalen Ausgangspegel von 90 dB ersichtlich ist.

Ansprüche

1. Vorrichtung gegen Eindringen von Fremdkörpern in einen Schallwandler, der in einen Schallkanal (4) eines Hörgerätes mit einem eine Öffnung (6) aufweisenden Ansatz (7) hineinragt, mit folgenden Merkmalen: Es ist eine aus porenfreiem Werkstoff hergestellte Membran (8) vorgesehen, die wenigstens eine Schall­durchtrittsbohrung (9) von etwa 0,09 bis etwa 0,6 Millimeter Durchmesser aufweist und bei der die Wandstärke der Membran kleiner als der Durchmesser der Schalldurchtrittsbohrung ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schalldurchtritts­bohrung (9) der Membran (8) zur nichtlinearen Beeinflussung des akustischen Pegels des durchtretenden Schalles einen Durchmes­ser von etwa 0,15 mm bis etwa 0,4 mm aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Membran (8) kappenförmig aus metallischem und insbesondere tiefziehbarem Werkstoff, vorzugsweise Mu-Metall, ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Membran (8) vollständig innerhalb des Schallkanals (4) ange­ordnet ist, dessen Durchmesser etwa dem Außendurchmesser des Ansatzes (7) entspricht oder bis zur doppelten Wandstärke der Membran größer gewählt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Wandstärke der Membran (8) maximal wenige hunderstel Milli­meter, vorzugsweise etwa 0,02 mm, beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Membran (8) einen zylindrischen (10) und einen davon fortwei­send gewölbten Bereich (11) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Membran (8) mit ihrem zylindrischen Bereich klemmend am zylindrischen Ansatz (7) befestigt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Membran (8) mit dem Ansatz (7) in einem Schlauch oder in einer Hülse (13) gehalten sind, die jeweils als Schallkanal ausgebildet sind, in welchen der Ansatz (7) hineinragt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Membran (8) im Zentrum des gewölbten Bereiches (11) die Schalldurchtrittsboh­rung (9) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Membran (8) innerhalb des Ansatzes (7) des Schallwandlers, insbesondere des Hörers (5), angeordnet ist.

Zeichnung