Hörgeräte-Akustik - bei Ulrich
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Jens Ulrich Hörgeräte-Akustik lte äh sgew au Kompendium Les € £DM ob r p e e Leseprobe – Information Ausgewählte Leseprobe aus: „Hörgeräte-Akustik · Kompendium“ Auszugsweise Vorveröffentlichung; Änderungen vorbehalten (geringfügige Abweichungen zum Originaltext sind möglich) Stand: Juni 2001 Autor: Jens Ulrich * Herausgeber und Vertrieb: Voraussichtliches Erscheinungsdatum der 1. Auflage: Preis: ACOUSTICON Hörsysteme GmbH Hirschbachstraße 48 64354 Reinheim September 2001 • Bis 31. August 2001 – EURO 152,-- (Subskriptionspreis) • Ab September 2001 – EURO 179,-- (regulärer VK) • siehe auch Faxorder letzte Seite * Zum Autor: Jens Ulrich wurde am 3. Februar 1949 in Frankfurt am Main geboren. Nach der Schulzeit studierte er von 1967 bis 1973 an der Technischen Universität in Darmstadt Elektrotechnik mit der Fachrichtung Regelungs- und Datentechnik. Nach Abschluss als Dipl.-Ing. studierte er als Ergänzung einige Semester Physik an der Johann Wolfgang Goethe-Universität in Frankfurt am Main. Sodann trat er in die elterliche Firma ein. Nach absolvierter Lehre als Augenoptiker legte er 1982 die Meisterprüfung in diesem Handwerk in München ab. Für die optische Industrie erstellte er Programme zur Berechnung von Herstellungsdaten für Rezept- und Gleitsichtgläser. Außerdem wurde für den Eigenbedarf in den Augenoptikbetrieben ein über Telefonleitungen vernetztes Rechnerprogramm mit selbstentwickelter Datenbank für die damals noch sehr in den Anfängen steckende Mikrocomputer Generation erstellt. Für die Entwicklung von Maschinen zur Herstellung von Rezeptgläsern war Jens Ulrich im Maschinenbau zunächst als freier Mitarbeiter des Prontor-Werks Alfred Gauthier GmbH in Wildbad tätig, später bei der Firma Leico in Löhnberg. 1998 legte Herr Ulrich zusammen mit seinem Sohn die Meisterprüfung im Elektrotechniker-Handwerk ab und wendete sich danach der Hörgeräte-Akustik zu. Das vorliegende Buch entstand als Prüfungsvorbereitung auf der Grundlage eines Meistervorbereitungskurses für das Hörgeräte-Akustiker Handwerk 1999 in Lübeck. L2 Leseprobe – Information Hörgeräte-Akustik · Kompendium Themenbereiche: Einleitung Medizin Mathematik Physik Chemie Hörgerätekunde Psychologie Fachkalkulation Anhang L3 Medizin – Leseprobe Medizin – Leseprobe L4 Leseprobe – Medizin Medizin Medizin Zytologie Histologie Anatomie Physiologie Pathologie Untersuchungsmethoden L5 Medizin – Leseprobe 1.4.1.3. Der Transformationsprozess des Schalls im Innenohr. Kochleäre Trennwand Die Vorhoftreppe und die Paukentreppe werden durch den häutigen Schneckengang und mehrere Gewebsschichten getrennt, welche damit eine Trennwand in Längsrichtung der Kochlea bilden. Darin befindet sich das Cortische Organ. Die Unterseite der Trennwand ist die Basilarmembran, die Oberseite ist die Reissnersche Membran. Durch Vibrationen der Stapesfußplatte entsteht eine Bewegung im Innenohr, die als mechanische Wanderwelle bezeichnet wird. Das runde Fenster dient zum Volumenausgleich, da die Ohrflüssigkeiten (Perilymphe, Endolymphe) incompressibel sind. Die Reisnersche Membran und die Basilarmembran sind nicht starr somit kann die Perilymphe bzw. das Cortiorgan in Schwingungen versetzt werden. Das Nachgeben des Endolymphschlauchs (die Wanderwelle) ist gering, die Auslenkung bewegt sich im Nanometerbereich. Der flexible Anteil der Basilarmembran nimmt im Vergleich zum starren Anteil (Knochenleiste) zum Helikotrema (Schneckenspitze) hin zu, d.h. die Steife der Basilarmembran nimmt vom ovalen Fenster zum Helikotrema hin ab. Die Entstehung der mechanischen Wanderwelle Schwingender Knochen Elastische cochleäre Trennwand Starre Wand Einfallender Schall Starre Wand L6 Incompressible Perilymphe Leseprobe – Medizin Volumenveringerung durch Stapesbewegung (ovales Fenster) Vorhoftreppe Elastische cochleäre Trennwand Einfallender Schall Incompressible Perilymphe Ausgleich des Volumens durch Bewegung (Vorwölbung) des runden Fensters Paukentreppe Je höher die Schallfrequenz, um so näher liegt der Ort der maximalen Auslenkung der Wanderwelle am ovalen Fenster. Die Auflösung der Frequenz nach Orten der Basilarmembran wird Dispersion genannt. Dispersion Jede Frequenz wird an einem Ort der Basilarmembran abgebildet (Auslenkungsmaximum der Wanderwelle) Hohe Frequenzen am ovalen Fenster/niedrige am Helikotrema (Schneckenspitze). Einortstheorie, Ortsprinzip, Tonotopie 1.4.1.3.1. Die elektrischen Vorgänge in der Cochlea Die Paukentreppe enthält Perilymphe und umgibt nur den Zellleib der Haarzellen. Die Perilymphe ist reich an Na Ca2 und Cl Ionen, enthält aber nur wenig K Ionen. Die Stereozilien ragen in die mit Endolymphe gefüllte Scala media hinein. Diese enthält viele K Ionen. Ein weiterer Flüssigkeitsraum, das Zytoplasma füllt das Innere der Haarzellen aus und grenzt an die gesamte Innenseite der Zellmembran. Es enthält viele K und wenige Na Ionen. Die beiden extrazellulären Flüssigkeitsräume und der intrazelluläre Raum besitzen eine große Leitfähigkeit für Ionen. Die Zellmembran einer Haarzelle grenzt damit an drei verschiedene Flüssigkeitsräume mit unterschiedlicher Ionenzusammensetzung. L7 Medizin – Leseprobe Die elektrischen Potentiale der Cochlea Scala media Viel Ka Ionen Wenig Na Ionen Scala vestibuli Viel Na Ionen Weniger Ka Ionen 0 mV +85m V -70 mV Scala tympani Viel Na Ionen Weniger Ka Ionen 0 mV Ruhepotential Spannung des Zytoplasmas gegenüber einem Referenzpotential bei einer ruhenden (nicht durch Schallexposition erregten Haarzelle). Das Ruhepotential der äußeren Haarzelle beträgt 70 mV das der inneren Haarzelle 40 mV. Damit liegt über der apikalen Haarzellenmembran und der Stereozilienmembran eine hohe elektrische Potentialdifferenz. Die schallinduzierte Auf- und Abwärtsbewegung der cochleären Trennwand führt zur Scherbewegungen für die Tektorialmembran (TM) und Cortiorgan. Die Stereozilien der äußeren Haarzellen werden abgeschert (deflektiert). Diese Auslenkung wird als der adäquate mechanische Reiz der Haarzelle angesehen. Die inneren Haarzellen haben keinen Kontakt zur Tektorialmembran. Während die Deflektion der Stereozilien der äußeren Haarzellen durch die Tektorialmembran indiziert sind, geht man bei den inneren Haarzellen von einer Flüssigkeitskopplung aus. L8 Leseprobe – Medizin Mitnahme der Sinneshärchen der inneren Haarzellen durch Strömungswiderstände. Nach Zenner: „Hören“ Tektorialmembran Endolymphe Hydraulische Kopplung, fluid coupling Sinneshaare Basilarmembran Perilymphe Die Cuticular Platte ist die eigentliche Grenze zwischen Endound Perilymphe. Sie ist die obere Schicht des Cortiorgans bzw. auf den Zellen des Cortiorgans. Zilien: Härchen = Stereozilien Haar = Kinozilien Zwischen den Zilien können Spitzen Verbindungen bestehen, die als Tip-Links bezeichnet werden. Die äußeren Haarzellen lösen vermutlich je nach Größe des Schalldruckpegels mehr oder weniger starke Bewegungen ihrer Zilien aus, die die Wanderwelle verstärken oder abschwächen. 1.4.1.3.2. Die Entstehung der endgültigen Wanderwelle Bewegung der kochleären Trennwand, die durch örtlich verschiedene Steifigkeit der cochleären Trennwand für verschiedene Frequenzen unterschiedlich entsteht. Passive Wanderwelle Ein kompliziertes, aus mehreren Tonhöhen bestehendes Schallereignis wird längs der Basilarmembran aufgegliedert. Frequenzdispersion Die (wahrscheinlich durch die äußeren Haarzellen) massiv verstärkte Wanderwelle (nur bei lebenden Organismen). Aktive Wanderwelle Durch aktiven Prozess (Bewegung) der äußeren Haarzellen wird eine Erhöhung des Frequenzunterscheidungsvermögens erreicht (und eine Verstärkung von schwachen Signalen). Feindispersion L9 Medizin – Leseprobe Die endgültige Wanderwelle besteht aus: Der passiven mechanischer Wanderwelle niedriger Amplitude mit breiter und unscharfer Begrenzung und der aktiven energieabhängigen Wanderwelle mit hoher Amplitude und scharfer Begrenzung (die durch die äußeren Haarzellen erzeugt wird). Die Deckmembran biegt die Sinneshärchen (Stereozilien) der äußeren Haarzellen und ruft den Transduktionsprozess hervor. Das cochleäre Potential entsteht durch ungleiche Verteilung von Kalium und Natrium Ionen. (Kationen) Das Ruhepotential des Zytoplasmas der äußeren Haarzellen beträgt ca. 70 mV, das der inneren Haarzellen ca. –40 mV. Das Ruhepotential des Endolymphraums beträgt +85 mV. Damit ergibt sich die Spannung von 155 mV zwischen Haarzellenmembran und Sterozilienmembran. Batteriemodell Das positive endocochleäre Potential wird durch energieliefernde Prozesse in der stria vascularis aufrechterhalten. Durch Abscherung der Zilien entstehen reizsynchrone Änderungen des Membranwiderstandes. Ionenströme verändern das Membranenpotential. Der Reiz verursacht Depolarisation (Entladung) anschließend erfolgt eine Repolarisation. Mikrofonpotential Summe aller Rezeptorpotentiale am runden Fenster (durch die Senke verursachte Vorwölbung zwischen den beiden Fenstern in der Pauke) ableitbar. Das Potential folgt dem Schallreiz ohne Verzögerung, ohne Refraktärzeit, ohne messbare Schwelle und ist nicht ermüdbar. Die durch die Abscheerung der Zilien der inneren Haarzellen hervorgerufenen Ionenströme bewirken eine Ausschüttung von Transmitterstoffen und eine Erregung der afferenten (zum ZNS führenden) Nervenfasern des Hörnervs. Diese Erregung läßt sich am runden Fenster ableiten. Nach längerer Beschallung erfolgt eine Ermüdung. Möglicherweise werden von den äußeren Haarzellen vorverarbeitete Signale zu den inneren Haarzellen transferiert. Da durch den Schallreiz nur wenige Haarzellen angesprochen werden, wird die Frequenzselektivität erreicht. L 10 Leseprobe – Medizin Bei Repolarisation werden die Stereozilien beider Haarzellen zurückgelenkt und die Ionenkanäle der Zellmembran geöffnet. Dadurch erfolgt ein Ausstrom von Kalium in den Perilymphraum. Umwandlung von mechanischen Reizen in elektrische. Mechanoelektrische Transduktion Die inneren Haarzellen geben nur dann ein Aktionspotential an den Nerv weiter, wenn die Wanderwelle eine bestimmte Phasenlage hat. Phasenkopplung L 11 Chemie – Leseprobe Chemie – Leseprobe L 12 Leseprobe – Chemie 3.4 Überblick Chemie und Werkstoffkunde Chemie und Werkstoffkunde Aufbau der Stoffe Chemische Reaktionen Oxidation und Reduktion Der pH Wert Die Elektrolyse Metalle in Lösung, die Spannungsreihe Galvanische Elemente Organische Chemie L 13 Chemie – Leseprobe Kunststoffe für die Rohling – Herstellung Polymethylmethacrylat / Poly-Methyl-Acrylsäure-Methyl-Acrylat (PMMA) Polymerisat (Klasse) Thermoplast (Art) 1.) CH2 = C(CH3) COOH Methacyrylsäure → Veresterung 2.) CH2 = C(CH3) COOCH3 MMA (Monomer) → Heißpolymerisation + Initiatoren CH2 = C (CH3) COOCH3 Methacrylsäuremethylester Methylmethacrylat (MMA) CH3 I - C – CH2 I COOCH3 n Polymethylmethacrylat (PMMA) Bei dieser Polymerisation tritt eine starke Volumenkontraktion (24%) ein. (Dichte des Monomers 0,935 g/cm3 – Dichte des Polymerisats 1,18 g/cm3) Dieser Volumenschwund würde den Einsatz bei der Herstellung von Otoplastiken nicht erlauben. Man greift deshalb bei der Herstellung zu einem „Verfahrenstrick“. Man mischt Monomere mit bereits zuvor polymerisiertem PMMA. Dieses zuvor polymerisierte PMMA kann entweder aus mechanisch zerkleinertem polymerem Acryl (heute nicht mehr üblich) oder durch speziell hergestelltes Polymerpulver (Perl-/Suspensionspolymerisat) stammen. Letzteres hat den Vorteil, dass es weniger Monomere aufsaugt und dadurch der Monomeranteil gesenkt werden kann. Monomere und PMMA – Perl-Pulveranteil müssen so gemischt werden (1 : 2,5 bis 3), dass noch ein ausreichend fließfähiges Gemenge entsteht, das sich noch gut verarbeiten lässt. Durch den Einsatz von bereits polymerisiertem PMMA – Pulver, das bei der Polymerisation der zugesetzten Monomerflüssigkeit natürlich nicht der Polymerisationskontraktion unterliegt, konnte der Volumenschwund auf ca. 6 % gesenkt werden. L 14 Leseprobe – Chemie Reaktionsverlauf einer Polymerisation (grob vereinfacht) Polymer Zeit Monomer Startphase Temperatur + Initiatoren Wachstumsphase überschüssige Energie aus der exothermen Reaktion wird frei schnelle bis stürmische Reaktion, Temperaturanstieg. Kettenabbruch Verlangsamung der Reaktion durch weniger zur Verfügung stehende Monomere und / oder Zugabe von Inhibitoren, Temperaturabfall In der Wachstumsphase einer Polymerreaktion kann der Temperaturanstieg so hoch sein, dass das Monomer zu sieden beginnt. Die Folge ist eine unerwünschte Blasenbildung. Durch Anwesenheit von Wasser wird die Blasenbildung verstärkt. Durch gezielte äußere Temperatursteuerung oder, wie dies heute die Regel ist, durch Druckerhöhung kann die Blasenbildung vermieden werden. Durch den höheren Druck wird der Siedepunkt zu höheren Temperaturen verschoben. Durch einen Druck von ca. 2 105 bis 8 105 Pa lässt sich der Siedepunkt so weit erhöhen, dass eine Blasenbildung nicht mehr auftritt. Diese Polymerisation unter erhöhtem Druck, die auch als Kochpolymerisation (Durchführung im Wasserbad/Warmluftschrank/Mikrowelle) bezeichnet wird, ist eine Variante der Heißpolymerisation. PMMA – Kaltpolymerisat Dem Monomer wird ein Katalysator zugesetzt, sodaß die Polymerisationsreaktion ohne zusätzliche Wärmezuführung in Gang kommt. Da bei der Kaltpolymerisation der Restmonomergehalt häufig etwas höher liegt, werden diese Polymerisationsreaktionen L 15 Chemie – Leseprobe heute ebenfalls im Wasserbad bei ca. 50 °C durchgeführt, wodurch sich der Restmonomergehalt weiter senken lässt. Auch bei der Kaltpolymerisation ist die Reaktion unter Druck geeignet die Blasenbildung im Polymerisat zu verhindern. Bedingt durch die geringe Reaktionstemperatur fällt die Abkühlungskontraktion geringer aus, was wiederum zu einer größeren Passgenauigkeit des Werkstücks führt. Die temperaturausgleichende Wirkung des Wasserbades vermindert zusätzlich die durch die Reaktionswärme bedingte Spannung und Verformung im Rohling. Durch Zusetzen von verschiedenen Hilfsstoffen kann die mechanische Bearbeitbarkeit von PMMA günstig beeinflusst werden. Zugabe eines Vernetzers – dem Dimethacrylat – verbessert die mechanische Bearbeitung erheblich, da das Material durch die entstehende Reibungswärme nicht so rasch erweicht. Weitere Zusätze können Farbstoffe, Stabilisatoren, Weichmacher etc. sein. Lichtpolymerisat Duroplast(Art) Dieser Kunststoff ist in der Regel aus den Monomeren Diurethan – Dimethacrylat und Triethylenylyhol – Dimethacrylat und langkettigen Oligomeren zur Verminderung der Polymerisationskontraktion. Sie vernetzen bei Vorhandensein von sogenannten Photoinitiatoren unter Lichteinwirkung zu einem hochtransparenten harten Duroplast. Da die Ausgangsmaterialien hochviskos bis knetbar sind, müssen sie in verdünnter Form zur Reaktion gebracht werden (MMA Methyl Metaacrylat oder EMA Ethyl Methacrylat als Verdünnungsmittel). Durch das glasklare Material lassen sich auch große Rohlinge (bis 20 mm) durch Licht polymerisieren. Die Polymerisation ist abhängig von der Transparenz der Negativ-Form, von der Abstimmung der eingesetzten Lichtwellenlänge (blau / UV Licht) auf den im Grundmaterial vorhandenen Photoinitiator (Kampferchinon für Blaulicht, Phosphinoxid für UV Licht) und der Polymerisationszeit (zu kurz → hoher Rest-Monomergehalt / zu lang Versprödung.) Lichtpolymerisate zeichnen sich durch eine geringe Polymeri- L 16 Leseprobe – Chemie sationskontraktion (< 2%) und durch einen geringen Restmonomergehalt (0,4 – 0,6%) aus. Der geringe Restmonomergehalt ist der Grund für die gute Hautverträglichkeit der Lichtpolymerisate. PMMA-Otoplastiken werden deshalb als Allergenschutz mit Lichtpolymerisat beschichtet (Verglasen). Weich vernetzende Lichtpolymerisate oder Lichtlacke verbessern die Trageeigenschaften, indem sie durch haftfähigere Oberflächen ein Rutschen der Otoplastik verhindern. In hochviskoser zäher Form eignen sich die Lichtpolymerisate hervorragend zur Reparatur und Änderung an bestehenden Otoplastiken. Polycarbonat Polykondensat (Klasse) Thermoplast (Art) Polycarbonate sind Kondensationspolymere z.B. aus Dihydroxidiphenylalkanen und Kohlesäureestern. -O–R–O–CII O n Polycarbonat ist ein glasklarer Thermoplast. Der Restmonomergehalt ist niedrig, weshalb Allergien selten auftreten. Durch Erwärmung lockern sich die Sekundärbindungen. Dies nutzt man, um Polycarbonat Granulat im Spritzgussverfahren bei ca. 260 °C und hohem Druck in Hohlformen zu pressen. Polycarbonat ist sehr bruch- und schlagbeständig (Verwendung unter anderem als „Sicherheitsglas“). Es lässt sich gut mechanisch bearbeiten. Das Polieren dagegen ist mühsam, weshalb es üblicherweise chemisch geglänzt wird. Polyurethan (aliphatisches Polyurethan – Thermo Tec) Polyaddukt (Klasse) Thermoplast (Art) - O – R1 – O – C – NH – R2 – NH – C II II O O allgemeine Formel n R1 = zwei oder höherwertiger Alkoholrest. R2 = aliphatische Gruppe (aliphatischer Rest von Hexamethylen-diisocyanat ( HMDI)) L 17 Chemie – Leseprobe Polyurethan wird im Spritzgiessverfahren weiter verarbeitet. Es ist hautfreundlich, enthält wenig Restmonomere und zeichnet sich durch eine gute Lichtechtheit und Wasserdampfdurchlässigkeit aus. Eine Weiterentwicklung dieses aliphatischen Polyurethans ist Thermo-Tec (geschützter Handelsname). Bei Körpertemperatur ist es weich elastisch, passt sich deshalb gut der Körperform an, wogegen es bei Raumtemperatur noch relativ hart ist. Dieses Verhalten des Thermo-Tec Polyurethan Kunststoffes erleichtert die Handhabung und Bearbeitung wesentlich. Heiß Silikon Die Vernetzung der zähplastischen linearen Polymere erfolgt bei höheren Temperaturen unter Zusatz von Peroxiden. Zur Festigkeitssteigerung werden häufig polymere Zusätze zugemischt. Nach erfolgter Vulkanisation und Temperung zur Peroxidabspaltung kann die Oberfläche bearbeitet werden. Die Oberfläche wird entweder mattiert oder mit einem heißvulkanisierendem Lack beschichtet. L 18 Leseprobe – Chemie Übungsaufgaben und Verständnisfragen • Durch welche physikalischen Eigenschaften lassen sich Stoffe charakterisieren? Dichte, elektrische Leitfähigkeit, optische Eigenschaften, Härte, spezifische Wärme, Lösbarkeit, Struktur (kristallin, amorph). • Unterscheiden Sie Stoff, Gemenge, Lösungen! Ein Stoff ist alles, was sich aus Atomen eines oder mehrerer chemischer Elemente aufbaut. Er kann fest, flüssig oder gasförmig sein und nimmt einen Raum ein. Ein Gemenge ist eine Mischung von mehreren reinen Stoffen. (Mischung, Gemisch, disperses System.) Lösungen sind homogene Gemenge aus zwei oder mehreren Stoffen. • Was versteht man unter kolloiddispers? Kolloide Lösungen mit einer Teilchengröße von 10 9 bis 107 m Beispiel Agar-Agar, Alginat. • Unterscheiden Sie Lösung, Lösungsmittel und gelöste Mittel. Lösungen sind homogene Gemenge. Das Lösemittel ist der Stoff, in dem das Gelöste in Lösung geht. • Was ist eine gesättigte Lösung? Eine Lösung, die die maximale Menge des Gelösten aufgenommen hat. • Beschreiben Sie den Aufbau eines Atoms nach dem Bohrschen Atommodell! Das Atom besteht aus Kern und Atomschale. Im Kern befinden sich die positiv geladenen Protonen und die elektrisch neutralen Neutronen. Auf den Schalen befinden sich die negativ geladenen und fast masselosen Elektronen. Die innerste Schale kann zwei Elektronen, alle übrigen Schalen acht Elektronen aufweisen. Das Atom ist nach außen elektrisch neutral, da gleich viele Protonen und Elektronen vorhanden sind. L 19 Hörgerätekunde – Leseprobe Hörgerätekunde – Leseprobe Leseprobe – Hörgerätekunde Hörgerätekunde Hörgerätekunde- und anpassung Das akustische Signal Der Aufbau und die Funktionselemente von Hörgeräten Das Messen von Hörgeräten Die Anpassverfahren von Hörgeräten Der Ablauf einer Anpassung Beispiele von Hörgeräteanpassungen Die Otoplastik L 21 Hörgerätekunde – Leseprobe 4.1. Das akustische Signal 4.1.1. 4.1.2. 4.1.2.1. 4.1.2.2. 4.1.2.3. Darstellungsarten des akustischen Signals Die Sprache und ihre Codierung Störgeräusche Aufgaben für das Hörgerät Lärm und Lärmschutz 4.2. Der Aufbau und die Funktionselemente von Hörgeräten 4.2.1. 4.2.1.1. 4.2.1.2. 4.2.1.3. 4.2.1.4. 4.2.2. 4.2.2.1. 4.2.2.2. 4.2.2.3. 4.2.2.4. 4.2.3. 4.2.3.1. 4.2.3.1.1 4.2.3.1.2 4.2.3.1.3 4.2.3.2. 4.2.3.2.1 4.2.4. Der Aufbau und die Einteilung von Hörgeräten Verschiedene Gliederungen von Hörgeräten Der Aufbau eines analogen Hörgerätes Der Aufbau eines digital einstellbaren Hörgerätes Der Aufbau eines digitalen Hörgerätes Die Bauform von Hörgeräten Taschengeräte Hörbrille Hinter dem Ohr Gerät Im Ohr Geräte Die Funktionselemente von Hörgeräten Die Funktionselemente von analogen Geräten Die Regelsysteme und Limiterschaltungen (Überblick) Das Peak Clipping (PC) Die automatische Verstärkungs- Kontrolle AGC Die Funktionselemente von digitalen Hörgeräten Die digitale Signalverarbeitung Probleme und Möglichkeiten zu deren Beseitigung 4.3. Das Messen von Hörgeräten 4.3.1. 4.3.1.1. 4.3.1.2. 4.3.2. 4.3.3. 4.3.4. 4.3.5. 4.3.5.1. Die Dokumentation und die Normen Die Dokumentation von Hörgerätedaten Die Normen Die Aufgabe der Hörgerätemesstechnik Der Aufbau von Messboxen und Kupplern Durchführung der Messungen Praktisches Arbeiten mit der Messbox Praktisches Arbeiten mit der Messbox und NOAH 4.4. Die Anpassverfahren von Hörgeräten 4.4.1. 4.4.2. Die Hörschwellenorientierten Frequenzanpassverfahren Die Dynamikanpassung mit Methoden der Sprachaudiometrie Die Dynamikanpassung 4.4.3. L 22 Leseprobe – Hörgerätekunde 4.5. Der Ablauf einer Hörgeräteanpassung 4.5.1. Anforderungen an den Hörprüfraum und Vorbereitung der Anpassung Begrüßung Audiologisches Vorgespräch Tonaudiometrie Sprachaudiometrie Durchführung der Sprachaudiometrie, HV für Sprache Ermittelung der Einsilber Verständlichkeit (Diskrimination) 4.5.2. 4.5.3. 4.5.4. 4.5.5. 4.5.5.1. 4.5.5.2. 4.6. Beispiele von Audiogrammen und Hörgeräteanpassungen 4.6.1. 4.6.2. 4.6.3. Beispiele von Audiogrammen Beispiele von Ton- und Sprachaudiogrammen Beispiel einer Hörgeräteanpassung 4.7. Sonderversorgungen 4.7.1 4.7.2. 4.7.3. 4.7.4. 4.7.5. Sonderversorgungen CROS BAHA Kinderversorgung Tinnitus Versorgung Cochlea - Implantat 4.8. Die Otoplastik 4.8.1. 4.8.2. 4.8.3. 4.8.3.1. 4.8.3.2. 4.8.3.2.1. 4.8.3.2.2. 4.8.3.3. Die Otoplastikarten Die akustischen Eigenschaften von Otoplastiken Die Herstellung von Otoplastiken Die Ohrabformung Die Polymerisation von Otoplastiken Die Lichtpolymerisation Die Druckpolymerisation Die Bearbeitung von Otoplastiken mit einer Technikanlage Die wichtigsten Teile einer Laborausstattung, Zubehör Grundstoffe 4.8.3.4. 4.9. Reparaturen in der Hörgeräteanpassung 5.0. Gemischte Aufgaben L 23 Hörgerätekunde – Leseprobe 4.2. Der Aufbau und die Funktionselemente von Hörgeräten Vorbetrachtung Diagramm mit LA über f und LE als Parameter (LA / f Diagramm) Lineare Verstärkung LA Sicherlich ist eine Aufgabe des Hörgerätes, den am Ohr eintreffenden Schall in irgend einer Form zu verstärken. Oberflächlich betrachtet drängt sich die Idee auf, wie bei einer Hifi Anlage, alle Frequenzen möglichst gleichmäßig zu verstärken. Dabei erscheint es sinnvoll ein breites Band, das heißt möglichst tiefe Frequenzen und möglichst hohe Frequenzen zu berücksichtigen. Auch soll für alle Eingangspegel LE (also die Pegel die am Ohr bzw. am Hörgerät ankommen) die Verstärkung konstant sein. Trägt man diese Vorstellungen bzw. Forderungen in ein Diagramm ein, bei dem die horizontale Achse die Skala für die Frequenz trägt und die vertikale Achse den Ausgangspegel LA, so muss man eine Kurvenschar mit LE als Parameter, das heißt als feste aber beliebige Größe erhalten. Frequenz LE ist Parameter der Kurven Wie wir alle wissen, ist diese Forderung der konstanten Verstärkung über alle Frequenzen nur in ganz wenigen Ausnahmefällen angebracht. Der Grund dafür ist, dass in der Regel eine Hörschädigung nicht gleichmäßig über alle Frequenzen erfolgt. Vielmehr ist der Hörverlust oftmals im Hochtonbereich größer als im Tieftonbereich oder umgekehrt. Manchmal zeigt das Tonaudiogramm auch eine Senke. 0 0 20 20 40 60 o o o 0 40 o o o o 60 o o o o o o o 40 60 80 80 80 100 100 100 120 db HL 125 250 500 1k 2k 4k 8k Tonaudiogramm L 24 120 db HL 125 250 500 1k 2k 4k 8k Tonaudiogramm KL = L 20 o o o o o o o 120 db HL 125 250 500 1k 2k 4k 8k Tonaudiogramm Leseprobe – Hörgerätekunde Die gezeigten Tonaudiogramme machen uns deutlich, dass zumindest eine Frequenzabhängigkeit der Verstärkung gegeben ist. Die Grenzfrequenzen sind einmal durch die technischen Möglichkeiten vorgegeben, zum anderen natürlich durch den Frequenzbereich den das Ohr überhaupt wahrnehmen kann. Untersuchen wir die zweite Forderung, nämlich dass für alle Eingangspegel eine gleich hohe Verstärkung vorzusehen sei. Auch diese Annahme ist höchstens für einen gewissen Bereich von LE zutreffend. Diesen Bereich bezeichnet man übrigens als linearen Bereich des Hörgerätes. Würde man eine konstante Verstärkung für alle LE vorsehen, so könnten bei sehr hohen Eingangspegeln Ausgangspegel auftreten, die für das Ohr viel zu laut wären. Wie man aus den Tonaudiogrammen entnehmen kann, gibt es einen Pegel der mit U-Schwelle bezeichnet wird. Bei Auftreten dieses Pegels wird das Hören unangenehm laut, bei höheren Pegeln würde sogar eine Schmerzgrenze erreicht oder überschritten. Die Pegel für die U-Schwelle sind meist für verschiedene Frequenzen unterschiedlich, von Person zu Person variabel und können auch fehlen oder nicht ermittelbar sein. Aber auch unterhalb der U-Schwelle kann es sinnvoll sein, für verschiedene Pegel und Frequenzen unterschiedliche Verstärkung anzuwenden. Zum einen gibt es die Rekruitmentfälle, also auftreten des Lautheitsausgleichs, zum anderen ist das Gehör überschwellig nichtlinear. Eine weitere wichtige Größe sind die auftretenden Störgeräusche, Signale die, wie im vorherigen Kapitel gezeigt, auch nicht frequenzlinear sind. Diese Vorbetrachtung verdeutlicht uns, dass man die Verstärkung des Hörgerätes oft so gestalten muss, dass sie von einer Kombination von Frequenz- und Eingangspegel abhängig ist. Diese Überlegung führt zur Aufspaltung des Frequenzspektrums in einzelne Kanäle und zu Regelschaltungen die pegelabhängig sind. L 25 Hörgerätekunde – Leseprobe Steuern und Regeln Steuern Verändern einer technischen Größe ohne Rückkoppelung. Das Steuern erfolgt in einem offenen Wirkablauf, der sogenannten Steuerkette. Beispiel: Drehzahlsteuerung eines Motors Veränderung der Drehzahl eines Motors durch Verstellung eines Potis. Eingabe Steuereinrichtung Steuerelemente M z.B. Poti Steuerkette z.B. Motor In diesem Beispiel ist der Mensch der Signalgeber, er „führt“ durch die Veränderung des Potis die Drehzahl. Die Stellung des Potis wird deshalb auch als Führungsgröße bezeichnet. Die im gelben Rechteck befindliche Steuereinrichtung setzt die Führungsgröße in eine Spannung um, die dem Motor zugeführt wird. Der Schleifer des Potis wird als Stellglied bezeichnet. Die erzeugte Ausgangsspannung als Stellgröße. Der Motor wird als Steuerstrecke bezeichnet. Begriffe der Steuerung am Beispiel Motorsteuerung. • Führungsgröße → Stellung des Schleifers am Poti • Stellglied → Schleifer des Potis • Stellgröße → Spannung am Poti • Steuerstrecke → Motor Regeln Verändern einer technischen oder physikalischen Größe auf einen vorgegebenen Wert. Die gewünschte Größe wird auf diesem Wert gehalten. Sie wird dabei ständig gemessen und mit dem Sollwert verglichen. Bei einer Abweichung wird die Größe nachgeführt. Es besteht also ein gravierender Unterschied zwischen Steuern und Regeln. L 26 Leseprobe – Hörgerätekunde Der Regelkreis: Beispiel Motorsteuerung M Sollwerteinstellung Vergleicher Regler Stellglied Regelstrecke Regeleinrichtung Der Motor wird als Regelstrecke bezeichnet. Die Motordrehzahl ist die Regelgröße, die Drehzahlvorgabe bezeichnet man als Sollwert, die tatsächliche Drehzahl des Motors als Istwert. Die Regeleinrichtung besteht aus Regler und dem Stellglied. Ein Regler besteht aus Messumformer und Vergleicher, eine Regeleinrichtung aus Regler und Stellglied. Das Regeln erfolgt in einem geschlossenen Kreis, der als Regelkreis bezeichnet wird. Die Differenz Sollwert – Istwert wird als Regeldifferenz bezeichnet. Regelungen können stetig oder unstetig erfolgen. Bei einer unstetigen Regelung kann die Stellgröße nur wenige verschiedene Werte annehmen. Eine stetige Regeleinrichtung erlaubt im Stellbereich sämtliche Werte der Stellgröße. AGC Schaltungen sind Regelschaltungen. Die Regelgröße ist die Verstärkung des Hörgerätes. Der Regelvorgang benötigt eine bestimmte Zeit, um den Istwert dem Sollwert nachzuführen. Einflüsse die von außen auf die Regelstrecke einwirken bezeichnet man als Störgrößen. Für stetige Regeleinrichtungen gibt es verschiedene Regler. Als Verdeutlichung der Reglerfunktion gibt man den Graph der Sprungantwort an, das heißt den Verlauf der Regelgröße, wenn der Sollwert einen Sprung macht. Sollwertsprung L 27 Hörgerätekunde – Leseprobe Einige Regler Regler Beschreibung Sprungantwort P Regler Proportional Regler verändern die Stellgröße proportional zur Regeldifferenz. Sie arbeiten unverzüglich und bewirken eine bleibende Regeldifferenz. I Regler Integral Regler verändern die Stellgröße proportional zum Integral der Regeldifferenz über die Zeit. Sie arbeiten mit einer Verzögerung und beseitigen die Regeldifferenz vollständig D Regler Differential Regler, er verändert die Stellgröße nur so lange wie sich die Regelgröße ändert. PD Regler PD Regler verändern die Stellgröße proportional zur Änderungsgeschwindigkeit der Regelgröße und proportional zur Regeldifferenz. Es bleibt eine Regeldifferenz bestehen. (AGC) Das Zeitverhalten Für den Hörgeräte-Akustiker ist das Verhalten von AGC Schaltungen interessant. Es handelt sich um eine Regelung, die für die Veränderung der Regelgröße eine gewisse Zeit benötigt. Trägt man die Hüllkurve eines Eingangssignals mit einem Sollwert Sprung auf und die Hüllkurve des Ausgangssignals so entseht folgendes Diagramm : Ein- und Ausschwingzeiten bei einer AGC Einschwingzeit 2 dB Ausschwingzeit 2 dB Eingangssignal L 28 Ausgangssignal Leseprobe – Hörgerätekunde Gliederung Wie wir gesehen haben, kann man die Funktion der Hörgeräte bezüglich ihrer Verstärkung als Gliederung nutzen (Linear, Nichtlinear, Kanalgeräte usw.). Daneben gibt es aber noch eine Vielzahl anderer Einteilungskriterien. Diese Gliederungen sind sinnreich und erforderlich, damit man Aussagen über Gruppen von Geräten machen kann. Zum Beispiel Hochtongeräte werden bei der Bezugsprüffrequenz ... geprüft. Oder: Zur Realisierung von dieser CROS Anwendung kommen nur HdO Geräte in Betracht. Die verschiedenen Arten Hörgeräte zu gliedern sind also kein Selbstzweck oder eine Möglichkeit sich neue Prüfungsfragen auszudenken, sondern vielmehr ein starkes Werkzeug, globale Feststellungen zu treffen. Hörgeräte können also unter verschiedenen Gesichtspunkten gegliedert werden. Man kann die verwendete Technologie als Ordnungselement benutzen oder zum Beispiel die Bauform des Hörgerätes. Außerdem kann man die Geräte bezüglich ihrer Signalverarbeitung gliedern, zum Beispiel in Hochtongeräte und Tieftongeräte. Eine andere Unterscheidungsmöglichkeit sind die maximalen Verstärkungen der Geräte. Unter Funktionselementen wollen wir Schaltungen und Programme (Prozeduren) verstehen, die eine gewünschte Signalverarbeitung bewirken. L 29 Anhang Anhang – Leseprobe L 30 Leseprobe – Anhang Anhang Anhang Wörterbuch Formelsammlung Abkürzungen Tafeln L 31 Anhang: Wörterbuch – Leseprobe Anhang H Habituation Sich an etwas gewöhnen. Gewöhnungsprozess. Haftreibung 0 Sie wirkt bei ruhenden Körpern und ist dem Betrag nach gleich der entgegengerichteten äußeren Zugkraft µ0 > µ Halbleiter Stoffe deren Leitfähigkeit zwischen der von Leitern und von Nichtleitern liegt. Sie werden als Bauelemente in der Elektronik benutzt. Haltgebungszone Eingang des Gehörganges inklusive der ersten Krümmung des Tragus und der Antitragus bilden die erste wichtige Stütze der Otoplastik. Hardware Alle Bauteile eines Computers die man anfassen kann. Harmonische Schwingung Schwingung die einen sinusförmigen Verlauf aufweist. Jede periodische Schwingung lässt sich als sinusförmige Grundschwingung und als sinusförmige Oberschwingungen darstellen, deren Frequenzen ganzzahlige Vielfache der Grundschwingung sind. Hartmagnetische Werkstoffe (z.B. für Dauermagnete große Koerzitivfeldstärke und Remanenz) Werkstoffe die eine großflächige Hystereseschleife haben. Hauptsprachbereich Bereich des Sprachfeldes, der die größte Sprachverständlichkeit repräsentiert. Hausspracherziehung Sprachliche Förderung eines hörgeschädigten Kindes durch einen Hörgeschädigtenpädagogen sowie die gleichzeitige Beratung der Eltern Helikotrema Helix Helmkurve L 32 Schneckenloch Das Gewundene (äußereste Hautfalte am Ohr/Ohrmuschel) Eine Helmkurve kann vorliegen, wenn der erste Messpunkt nach dBopt bei einem niedrigerem Pegel liegt. Ist dieser mehr als 15 % (3 Wörter) gegenüber der maximalen Diskrimination gefallen, so handelt es sich um eine Helmkurve. Ein Mindestdiskriminationsverlust in dBopt ist nicht von Belang. Leseprobe – Anhang: Wörterbuch Heterogene Gemenge Reine Stoffe sichtbar, zwei oder mehrere Phasen, beliebige Mengen mischbar. Heterogenität Heterogenität bedeutet die Ungleichartigkeit der Hörgeschädigten zu dem normalhörenden Menschen. Heute muß eine differenzierte Betrachtungsweise zur Geltung kommen, die den Zeitpunkt der Hörschädigung und das soziale Umfeld berücksichtigt. Basis = 16; Ziffern 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F Hexadezimalsystem Hilfsstoffe Stoffe, mit deren Hilfe Halbfertig- oder Fertigprodukte hergestellt werden. Hilfsstoffe sind nicht Bestandteil des fertigen Produktes. Histologie Die Gewebelehre Hörbehinderter Person, deren Gehör geschädigt ist und die auch nach Versorgung mit Hörgeräten eine Behinderung hat. Hörfläche Bereich der akustischen Reize, die der Mensch ohne Schmerzempfindung wahrnimmt. Hörgerätehörer Bauteile, die ein elektrisches Signal in ein akustisches Signal umwandeln. Hörgerätewandler Bauteile die akustische Signale in elektrische Signale umwandeln bzw. elektrische Signale in akustische überführen. Hörschädigung Eine Organschädigung des Gehörs, die nicht zwangsläufig auch eine Behinderung im negativen Sinne darstellen muß. Hörtraining Maßnahme, die durch das HG wiedergehörten Schallsignale durch Übung zu identifizieren, die Sprachdiskimination zu verbessern und durch Training die akustische Erinnerung aufzufrischen. Hörpegel, Hörverlust Bezugswert bei Luft- und Knochenleitung ist die Hörschwelle des Normalhörenden (0 dB). Hörtaktik Verhalten des Hörgeschädigten dem Guthörenden seine Behinderung kund zu tun und somit eine Verständigung zu erreichen. L 33 Anhang Homogenes Gemenge Reine Stoffe unsichtbar, eine Phase, Mengenverhältnis oft begrenzt. Homologie Bezeichnung für eng verwandte Stoffe, die sich auch voneinander ableiten lassen und sich auch voneinander in ihren physikalischen Konstanten in gesetzmäßigen Schritten unterscheiden. Hooksches Gesetz Hydraulische Kopplung, fluid coupling Hyperakusis Hypoakusis Hypotympanon F=Ds Mitnahme der Sinneshärchen der inneren Haarzellen durch Strömungswiderstände. Pathologisch gesteigertes Hörempfinden. Pathologisch vermindertes Hörempfinden. Paukenkeller Hysteresekurve, Ummagnetisierungskennlinie Der Zusammenhang zwischen der magnetischen Feldstärke H und der magnetischen Flussdichte B bei der Magnetisierung von magnetischen Stoffen wird Hysteresekurve genannt. Hystereseverluste Die beim Durchlaufen der Hysereseschleife in Wärme umgewandelte Energie. L 34 Anhang I Ikonische Beifügungen Bildhafte Beifügungen stellen charakteristische Merkmale und Eigenschaften von Objekten dar. Imaginäre Einheit i = j = ß 1 Imitative Beifügungen Nachahmende Beifügungen bilden bewegtes oder vorganghaftes nach. Impedanzanpassung Durch die Hebelwirkung der Gehörknöchelchen und die Flächenverhältnisse von Trommelfell (pars tensa) und ovalem Fenster bewirkte Optimierung der Transferfunktion. Incisura Inciscura intertragica Inciscura anterior Inciscura Santorini, Santorini Spalten Incus Einschnitt, Einkerbung Einkerbung zwischen Tragus und Antitragus. Vordere Einkerbung zwischen Tragus und Helix. Knorpelspalten im Gehörgangsknorpel. Amboß Individuelle Hörschwelle dB SL Inferior Untere S ensation L evel Inhibitoren Bezeichnung für Stoffe, die bestimmte chemische Reaktionen unterbinden. Insertion_Gain Schalldruck des versorgten Ohres – Schalldruck des unversorgten Ohres. In situ In-Situ-Gain Am natürlichen Ort, in der natürlichen Lage im Körper. Freifeldpegel plus Gehörgangsresonanz plus Hörgeräteverstärkung. Es ist der tatsächliche Schalldruckpegel in dB SPL am Trommelfell, d.h. ohne Abzug der Gehörgangsresonanz. L 35 Faxorder: 0 61 62 / 93 24 49 An ACOUSTICON Hörsysteme GmbH Hirschbachstraße 48 64345 Reinheim Fax: 0 61 62 / 93 24 49 · Telefon: 0 61 62 / 93 24 - 0 · Internet: www.acousticon.de Ja, die Leseprobe hat mich restlos überzeugt! Bitte senden Sie mir sofort nach Erscheinen (voraussichlich September 2001) die Originalausgabe des: „Hörgeräte-Akustik Kompendium“ von Jens Ulrich Ich bestelle für mich/meine Mitarbeiter ___________ Exemplare (bitte gewünschte Anzahl eintragen) zu je EURO 179,-- oder, sofern meine Bestellung bis einschließlich 31. August 2001 bei Acousticon eingeht, zum günstigen Subskriptionspreis von je EURO 152,--. Ich will nicht nur lesen, sondern auch gewinnen ... ... und nehme deshalb auch gleich am Acousticon-Gewinnspiel teil. 1. Preis: 2. - 3. Preis: 4. - 10. Preis: ein Palm IIIc im Wert von ca. EURO 300,-je eine Digitalkamera im Wert von ca. EURO 150,-je eine Multimedia-Enzyklopädie im Wert von ca. EURO 40,-- Einsendeschluß ist der 31. August 2001. Die Teilnahme am Gewinnspiel ist unabhängig von einer Bestellung. Mitmachen kann jeder, außer den Mitarbeitern der Acousticon Hörsysteme GmbH. Die Gewinner werden schriftlich benachrichtigt und der Rechtsweg ist wie immer ausgeschlossen. Absender: Firma .............................................................................................................. Name .............................................................................................................. Str. ............................................... PLZ, Ort .............................................. Tel. ........................................................ Fax ...............................................