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Innovative piezoelektrische MEMS-Hörkontaktlinse

In Europa wird noch in diesem Jahrhundert erwartet, dass ungefähr 30% aller Bürger eine Hörgeräteversorgung bedürfen. Unter den bisherigen Hörgeräteträgern herrscht jedoch eine große Unzufriedenheit über die konventionellen Hörgeräte mit akustischer Anregung. Aus Umfragen sind Gründe wie das "Pfeiffen im Ohr", der Okklusionseffekt ("'Meine Stimme klingt komisch"`), eine mangelhafte Klangqualität durch Verzerrungen, der Stigmatisierungseffekt und mehr bekannt.


Mit der Hörkontaktlinse (HKL) von Vibrosonic GmbH besteht das Potential einen
Quantensprung in der Hörgeräteversorgung zu erreichen. Nicht umsonst erhielt
Vibrosonic 2018 den Mannheimer Existenzgründungspreis „Mexi“ für besonders
erfolgversprechende StartUps. Die HKL wird mit Mitteln der Mikrosystemtechnik
(engl. MEMS) gefertigt und ist so klein, dass sie direkt auf dem Trommelfell platziert
und getragen werden kann. Sie ist so von außen praktisch unsichtbar. Bei der HKL
wird der Lautsprecher konventioneller Hörgeräte durch einen neuartigen Piezo-Aktor
ersetzt, der Frequenzen bis zu 16.000 Hertz übertragen kann. Gewöhnliche
Hörgeräte erreichen üblicherweise Frequenzen von 6.000 bis 8.000 Hertz. So ist die
Hörkontaktlinse in der Lage, hohe Töne zu verstärken, die wichtig für das
Richtungshören und das Sprachverstehen im Allgemeinen, insbesondere aber im
Störgeräusch oder komplexeren Hörsituationen sind.


Das Forschungsprojekt zielt darauf ab durch virtuelle Produktentwicklung der HKL
zur Erreichung dieses Quantensprungs beizutragen. Die Forschungsfragen stehen in
Zusammenhang mit der mechanischen Ankopplung des Aktors am Trommelfell,
seinem inneren mechanischen Aufbau und der Reduktion des abgestrahlten Schalls
in den Ohrkanal. Durch den Aufbau eines Finite Elemente Modells,
Validierungsmessungen und Optimierungen im virtuellen Modellraum sollen höhere
Verstärkungsleistungen, ein optimierter Energiebedarf sowie eine verbesserte
Klangtreue durch Verzicht auf aktive Rückkopplungsalgorithmen erreicht werden.

Forschungsziele

Ein nicht-implantierbares, nur auf dem Trommelfell aufliegendes Hörgerät mit offener Versorgung (ohne Otoplastik) und direkt-mechanischer Anregung könnte unzweifelhaft als Quantensprung in der Hörgeräteversorgung bezeichnet werden. Der freie, belüftete Ohrkanal sowie die klanglichen Vorteile durch die breitbandige, direkt-mechanische Anregung treffen die Anforderungen von über 90% der Hörgeschädigten, die bislang mit konventionellen Hörgeräten und all den daran geknüpften Nachteilen versorgt werden.

Das Forschungsprojekt soll einen wichtigen Beitrag zum Erreichen dieses Quantensprungs leisten. Mit der Hörkontaktlinse (HKL) von Vibrosonic GmbH besteht das Potential diesen Quantensprung zu schaffen. Die HKL wird mit Hilfe der Mikrosystemtechnik (engl. MEMS) gefertigt und ist so klein, dass sie direkt im Gehörgang auf dem Trommelfell platziert und getragen werden kann. Patienten profitieren bei dieser neuen Technologie davon, dass die Hörkontaktlinse versteckt im Gehörgang sitzt und damit praktisch unsichtbar ist. Bei der Hörkontaktlinse wird der Lautsprecher konventioneller Hörgeräte durch einen neuartigen Piezo-Aktor ersetzt, der Frequenzen bis zu 16.000 Hertz übertragen kann. Gewöhnliche Hörgeräte erreichen üblicherweise Frequenzen von 6.000 bis 8.000 Hertz; hohe Schalldrücke können in offener Versorgung aber nur bis 4 kHz erreicht werden. So ist die Hörkontaktlinse in der Lage, hohe Töne zu verstärken, die wichtig für das Richtungshören und das Sprachverstehen im Allgemeinen, insbesondere aber im Störgeräusch oder komplexeren Hörsituationen sind.

Das kurzfristige Ziel der Vibrosonic GmbH ist die Markteinführung einer vorläufigen Variante der Hörkontaktlinse, welche eine Otoplastik benötigt. Mittelfristig wird eine vollständig integrierte Variante der Hörkontaktlinse mit offener Versorgung angestrebt. Diesem aktuellen Forschungs- und Entwicklungsstand der Vibrosonic-Hörkontaktlinse gemäß gliedert sich das Projekt in zwei Teile: 

  • Experimentelle und simulative Untersuchungen an der derzeit realisierbaren, vorläufigen Variante der Hörkontaktlinse zu den Ursache-Wirkungszusammenhängen im Zusammenhang mit der mechanischen Ankopplung des Aktors am Trommelfell, seinem inneren mechanischen Aufbau und der Reduktion des abgestrahlten Schalls in den Ohrkanal.
  • Virtuelle Entwicklung und Optimierung der vollständig integrierten Variante der Hörkontaktlinse in Bezug auf einen optimierten Energiebedarf, höhere Verstärkungsleistungen sowie eine verbesserte Klangtreue durch Verzicht auf aktive Rückkopplungsalgorithmen.