DE102022130303A1 - HEARING AID DEVICE WITH DIRECT AUDITORY NERVE STIMULATION - Google Patents
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Abstract
Bei einer Hörgerät-Vorrichtung (100) mit mindestens einem ambiente Laute und Geräusche in elektrische Schwingungen wandelnden Akustik-Sensor (111) sowie mindesten einem im Ohr oder nahe dem Ohr eines Nutzers platzierbaren Schwingelement (121) zum Wandeln elektrischer Schwingungen in Hörnervimpulse, bleibt eine Richtungsinformation einer Mehrzahl unterschiedlicher, im Raum um einen Nutzer verteilter Schallquellen unter Umgehung von durch die Luft übertragenen Störgeräuschen dadurch erhalten, dass zum Zweck des Erfassens einer Richtungsinformation unterschiedlicher Schallquellen aus der Umgebung eines Nutzers eine Mehrzahl von an unterschiedlichen Stellen an oder im Ohr eines Nutzers platzierbare Akustik-Sensoren (111, 112, 113, 114) vorgesehen sind, die aufgrund ihrer individuellen Platzierung die Schallwellen einer jeweiligen Schallquelle mit einem mutuell zeitlichen Versatz empfangen und entsprechend mutuell zeitlich versetzte elektrische Schwingungen erzeugen, wobei einem jeden der Akustik-Sensoren (111, 112, 113) eine auf elektrische Signale reagierende Hörnerv-Stimulationseinrichtung (121, 122, 123, 124) innerhalb der Cochlea (210) eines betreffenden Ohres (200) eindeutig zugeordnet ist.In a hearing aid device (100) with at least one acoustic sensor (111) that converts ambient sounds and noises into electrical vibrations and at least one vibration element (121) that can be placed in the ear or near the ear of a user for converting electrical vibrations into auditory nerve impulses, directional information of a plurality of different sound sources distributed in the space around a user is retained while avoiding noise transmitted through the air in that, for the purpose of detecting directional information of different sound sources from the environment of a user, a plurality of acoustic sensors (111, 112, 113, 114) that can be placed at different locations on or in the ear of a user are provided, which, due to their individual placement, receive the sound waves of a respective sound source with a mutual temporal offset and generate electrical vibrations that are mutually offset in time accordingly, wherein each of the acoustic sensors (111, 112, 113) is assigned a sensor that reacts to electrical signals. Auditory nerve stimulation device (121, 122, 123, 124) is uniquely assigned within the cochlea (210) of a respective ear (200).
Description
Die Erfindung betrifft eine Hörgerät-Vorrichtung mit mindestens einem ambiente Laute und Geräusche in elektrische Schwingungen wandelnden Akustik-Sensor sowie mindesten einem im Ohr oder nahe dem Ohr eines Nutzers platzierbaren Schwingelement zum Wandeln elektrischer Schwingungen in Hörnervimpulse.The invention relates to a hearing aid device with at least one acoustic sensor that converts ambient sounds and noises into electrical oscillations and at least one oscillating element that can be placed in or near the ear of a user for converting electrical oscillations into auditory nerve impulses.
Hörgerät-Vorrichtungen eingangs genannter Art werden im Stand der Technik verwendet, um schwerhörigen Menschen das Hören zu erleichtern, indem über einen Akustik-Sensor aufgenommene ambiente Schallwellen in elektrische Signale zu wandeln, die im Nachgang zu einer elektronischen Verstärkung in einem entsprechenden, in oder nahe dem Ohr eines betreffenden Nutzers platzierten Schwingelement wieder in akustische Wellen zurückgewandelt werden, wobei die Intensität der zurückgewandelten Schallwellen höher ist als die Intensität der von Akustik-Sensor aufgenommenen ursprünglichen Schallwellen.Hearing aid devices of the type mentioned above are used in the prior art to make hearing easier for people with hearing loss by converting ambient sound waves recorded by an acoustic sensor into electrical signals, which are then converted back into acoustic waves following electronic amplification in a corresponding vibrating element placed in or near the ear of a user in question, the intensity of the converted sound waves being higher than the intensity of the original sound waves recorded by the acoustic sensor.
Die bekannten Hörgerät-Vorrichtungen weisen indes sämtlich den Nachteil auf, dass eine Richtungsinformation der auf den Akustik-Sensor auftreffenden Schallwellen im Rahmen der herkömmlichen Prozessverarbeitung verloren geht, so dass ein Nutzer einer herkömmlichen Hörgerät-Vorrichtung nicht zwischen unterschiedlich im Raum platzierten Schallquellen unterscheiden kann und sich somit nicht auf vorgegebene Schallquellen konzentrieren kann.However, the known hearing aid devices all have the disadvantage that directional information of the sound waves hitting the acoustic sensor is lost during conventional processing, so that a user of a conventional hearing aid device cannot distinguish between sound sources placed at different locations in the room and thus cannot concentrate on given sound sources.
Eine örtliche Filterfunktion der Umgebungslaute, wie sie das funktionstüchtige menschliche Ohr erlaubt, ist somit nicht möglich. Als Resultat hört ein Nutzer einer herkömmlichen Hörgerät-Vorrichtung eine Kakophonie von Geräuschen, insbesondere von solchen, die keinen gewünschten Informationsgehalt in sich tragen.A local filtering function of the ambient noise, as is possible with the functioning human ear, is therefore not possible. As a result, a user of a conventional hearing aid device hears a cacophony of noises, especially those that do not contain the desired information content.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Hörgerät-Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe eine Richtungsinformation einer Mehrzahl unterschiedlicher, im Raum um einen Nutzer verteilter Schallquellen erhalten bleibt, so dass die natürlichen Höreigenschaften eines funktionstüchtigen menschlichen Ohres weitgehend erhalten bleiben.The object of the invention is therefore to create a hearing aid device with the aid of which directional information from a plurality of different sound sources distributed in the space around a user is retained, so that the natural hearing properties of a functioning human ear are largely retained.
Für eine Hörgerät-Vorrichtung eingangs genannter Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Zweck des Erfassens einer Richtungsinformation unterschiedlicher Schallquellen aus der Umgebung eines Nutzers eine Mehrzahl von an unterschiedlichen Stellen an oder im Ohr eines Nutzers platzierbare Akustik-Sensoren vorgesehen sind, die aufgrund ihrer individuellen Platzierung die Schallwellen einer jeweiligen Schallquelle mit einem mutuell zeitlichen Versatz empfangen und entsprechend mutuell zeitlich versetzte elektrische Schwingungen erzeugen, wobei einem jeden der Akustik-Sensoren eine auf elektrische Signale reagierende Hörnerv-Stimulationseinrichtung innerhalb der Cochlea eines betreffenden Ohres eindeutig zugeordnet ist.For a hearing aid device of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that, for the purpose of detecting directional information from different sound sources from the environment of a user, a plurality of acoustic sensors that can be placed at different locations on or in the ear of a user are provided, which, due to their individual placement, receive the sound waves of a respective sound source with a mutual temporal offset and generate electrical oscillations that are mutually offset in time, wherein each of the acoustic sensors is clearly assigned an auditory nerve stimulation device that reacts to electrical signals within the cochlea of a respective ear.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Elemente im Sinne einer weiteren Verbesserung des Lösungsansatzes der der Erfindung zugrunde gelegten Aufgabe wirken.Preferred embodiments of the invention are the subject of the subclaims, the elements of which act in the sense of a further improvement of the approach to solving the problem underlying the invention.
Bei der erfindungsgemäßen Hörgerät-Vorrichtung wird mittels der Merkmalskombination, dass zum Zweck des Erfassens einer Richtungsinformation unterschiedlicher Schallquellen aus der Umgebung eines Nutzers eine Mehrzahl von an unterschiedlichen Stellen an oder im Ohr eines Nutzers platzierbare Akustik-Sensoren vorgesehen sind, die aufgrund ihrer individuellen Platzierung die Schallwellen einer jeweiligen Schallquelle mit einem mutuell zeitlichen Versatz empfangen und entsprechend mutuell zeitlich versetzte elektrische Schwingungen erzeugen, wobei einem jeden der Akustik-Sensoren eine auf elektrische Signale reagierende Hörnerv-Stimulationseinrichtung innerhalb der Cochlea eines betreffenden Ohres eindeutig zugeordnet ist, erreicht, dass eine örtliche Filterfunktion der Umgebungslaute weitestgehend ermöglicht ist, wobei mittels der Direktstimulation hörsensibler Areale innerhalb der Cochlea eines betreffenden Ohres eine Übertragung weiterer über die Luft transportierter Störgeräusche ausgeschlossen ist.In the hearing aid device according to the invention, by means of the combination of features that, for the purpose of detecting directional information from different sound sources from the environment of a user, a plurality of acoustic sensors that can be placed at different locations on or in the ear of a user are provided, which, due to their individual placement, receive the sound waves of a respective sound source with a mutual temporal offset and generate electrical oscillations that are mutually offset in time, with each of the acoustic sensors being clearly assigned an auditory nerve stimulation device within the cochlea of a respective ear that reacts to electrical signals, it is achieved that a local filtering function of the ambient noise is made possible to the greatest extent possible, with the direct stimulation of hearing-sensitive areas within the cochlea of a respective ear preventing the transmission of further noises transported through the air.
Als Resultat ist ein Nutzer der erfindungsgemäßen Hörgerät-Vorrichtung in die Lage versetzt, eine räumliche, dreidimensionale Trennung einer Mehrzahl von Umgebungsgeräuschen vorzunehmen und sich insofern auf Laute zu konzentrieren, die einen gewünschten Informationsgehalt in sich tragen.As a result, a user of the hearing aid device according to the invention is able to perform a spatial, three-dimensional separation of a plurality of ambient noises and thus to concentrate on sounds that carry a desired information content.
Das Erzeugen von Richtungsinformation durch Interferenz vorherbestimmt phasenversetzter Wellen ist beispielsweise aus der Radartechnik als phasengesteuerte Antenne bzw. englisch „phased array“ bekannt.The generation of directional information through interference of predetermined phase-shifted waves is known, for example, from radar technology as a phased antenna or “phased array”.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hörgerät-Vorrichtung ist vorgesehen, dass vier Akustik-Sensoren sowie vier Hörnerv-Stimulationseinrichtungen vorgesehen sind, wobei alle vier Hörnerv-Stimulationseinrichtungen gezielt einzelnen Haarzellen zugeordnet sind.According to a first preferred embodiment of the hearing aid device according to the invention, four acoustic sensors and four auditory nerve stimulation devices are provided, wherein all four auditory nerve stimulation devices are specifically assigned to individual hair cells.
Alle vier Hörnerv-Stimulationseinrichtungen sind dabei vorzugsweise im Bereich der Basilarmembran eines Ohres platziert.All four auditory nerve stimulation devices are preferably placed in the area of the basilar membrane of one ear.
Im Speziellen sind vier Akustik-Sensoren sowie vier Hörnerv-Stimulationseinrichtungen vorgesehen, wobei drei Hörnerv-Stimulationseinrichtungen im Bereich der äußeren Haarzellen eines Ohres und eine Hörnerv-Stimulationseinrichtung im Bereich der inneren Haarzellen des betreffenden Ohres platziert ist.Specifically, four acoustic sensors and four auditory nerve stimulation devices are provided, with three auditory nerve stimulation devices placed in the area of the outer hair cells of one ear and one auditory nerve stimulation device placed in the area of the inner hair cells of the respective ear.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der vierte Akustik-Sensor ersetzt durch die summarischen elektrischen Signale der Hörnerv-Stimulationseinrichtungen.According to an alternative embodiment, the fourth acoustic sensor is replaced by the summary electrical signals of the auditory nerve stimulation devices.
Gemäß bevorzugter Ausführungsform sind dabei drei Hörnerv-Stimulationseinrichtungen im Bereich der Basilarmembran eines Ohres platziert, um über die Basilarmembran die äußeren Haarzellen der Cochlea zu stimulieren, wobei eine vierte Hörnerv-Stimulationseinrichtung in der weiteren Nachbarschaft der Basilarmembran platziert ist, um die inneren Haarzellen der Cochlea zu stimulieren.According to a preferred embodiment, three auditory nerve stimulation devices are placed in the area of the basilar membrane of an ear in order to stimulate the outer hair cells of the cochlea via the basilar membrane, with a fourth auditory nerve stimulation device being placed in the further vicinity of the basilar membrane in order to stimulate the inner hair cells of the cochlea.
Eine Hörnerv-Stimulationseinrichtung ist gemäß einer einfachen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von einer mindestens teilweise in das Gewebe der Cochlea eines betreffenden Ohres eingeführten Elektrode gebildet.According to a simple embodiment of the present invention, an auditory nerve stimulation device is formed by an electrode which is at least partially inserted into the tissue of the cochlea of a respective ear.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Größe und Topographie eines hörsensiblen Areals innerhalb der Cochlea eines Ohres eines Nutzers der Erfindung berücksichtigt werden kann ist eine Hörnerv-Stimulationseinrichtung von einer innerhalb der Cochlea eines betreffenden Ohres angeordneten Quelle elektromagnetischer Wellen gebildet, deren Intensität entsprechend eindeutig zugeordneter, außerhalb des Ohres angeordneter Akustik-Sensoren moduliert ist, wobei gezielt vorgesehene Areale innerhalb der Cochlea mittels einer geeigneten chemischen Substanz auf Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen sensibilisiert sind.According to an embodiment of the invention, in which the size and topography of a hearing-sensitive area within the cochlea of an ear of a user of the invention can be taken into account, an auditory nerve stimulation device is formed by a source of electromagnetic waves arranged within the cochlea of a respective ear, the intensity of which is modulated according to clearly assigned acoustic sensors arranged outside the ear, wherein specifically intended areas within the cochlea are sensitized to irradiation with electromagnetic waves by means of a suitable chemical substance.
Die Quellen elektromagnetischer Wellen sind dabei vorzugsweise jeweils direkt benachbart zu einem zugeordneten, auf Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen sensibilisierten Areal innerhalb der Cochlea eines betreffenden Ohres platziert.The sources of electromagnetic waves are preferably placed directly adjacent to an associated area within the cochlea of a respective ear that is sensitized to irradiation with electromagnetic waves.
Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hörgerät-Vorrichtung sind die Quellen elektromagnetischer Wellen Lichtquellen, wobei die auf Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen sensibilisierten Areale sensibel auf Licht reagieren.According to an important preferred embodiment of the hearing aid device according to the invention, the sources of electromagnetic waves are light sources, wherein the areas sensitized to irradiation with electromagnetic waves react sensitively to light.
Vorzugsweise aber nicht notwendigerweise kann für jede Lichtquelle eine Anordnung von Prismen und/ oder Linsen vorgesehen sein, um das Licht einer Lichtquelle auf das zugeordnete sensibilisierte Areal zu richten.Preferably, but not necessarily, an arrangement of prisms and/or lenses may be provided for each light source in order to direct the light from a light source onto the associated sensitized area.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hörgerät-Vorrichtung sind die betreffenden im Ohrinneren gelegenen Areale mittels geeigneter chemischer Substanzen so stimuliert, dass sie auf jeweils nur eine Lichtfarbe reagieren, wobei eine betreffend zugeordnete Lichtquelle nur Licht von eben dieser Frequenz aussendet.According to another preferred embodiment of the hearing aid device according to the invention, the relevant areas located inside the ear are stimulated by means of suitable chemical substances in such a way that they react to only one color of light each, with a correspondingly assigned light source only emitting light of precisely this frequency.
Eine jede Lichtquelle ist vorzugsweise von einer LED gebildet.Each light source is preferably an LED.
Des Weiteren kann eine Signalübertragung zwischen einem Akustik-Sensor und einer auf elektrische Signale reagierenden Hörnerv-Stimulationseinrichtung generell auf analogem oder digitalem Wege erfolgen.Furthermore, signal transmission between an acoustic sensor and an auditory nerve stimulation device that responds to electrical signals can generally be carried out via analogue or digital means.
Die erfindungsgemäße Hörgerät-Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in der Figur der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:
-
1 den Außenbereich eines menschlichen Ohres mit daran platzierten Akustik-Sensoren; -
2 den Innenbereich eines menschlichen Ohres mit daran platzierten Hörnerv-Stimulationseinrichtungen in einer ersten Ansicht; -
3 den Innenbereich eines menschlichen Ohres mit daran platzierten Hörnerv-Stimulationseinrichtungen in einer zweiten Ansicht.
-
1 the outside area of a human ear with acoustic sensors placed on it; -
2 the interior of a human ear with auditory nerve stimulation devices placed thereon in a first view; -
3 the interior of a human ear with auditory nerve stimulation devices placed on it in a second view.
Die in den
Zum Zweck des Erfassens einer Richtungsinformation unterschiedlicher Schallquellen aus der Umgebung eines Nutzers sind eine Mehrzahl von an unterschiedlichen Stellen an oder im Ohr 200 eines Nutzers platzierbare Akustik-Sensoren 111, 112, 113, 114 vorgesehen, die aufgrund ihrer individuellen Platzierung die Schallwellen einer jeweiligen Schallquelle mit einem mutuell zeitlichen Versatz empfangen und entsprechend mutuell zeitlich versetzte elektrische Schwingungen erzeugen, wobei einem jeden der Akustik-Sensoren 111, 112, 113, 114 eine auf elektrische Signale reagierende Hörnerv-Stimulationseinrichtung 121, 122, 123, 124 innerhalb der Cochlea 210 eines betreffenden Ohres 200 zugeordnet ist.For the purpose of detecting directional information of different sound sources from the environment of a user, a plurality of
In der in den
Eine Hörnerv-Stimulationseinrichtung 121, 122, 123, 124 ist dabei von einer innerhalb der Cochlea 210 eines betreffenden Ohres 200 angeordneten Lichtquelle gebildet, deren Intensität entsprechend eindeutig zugeordneter, außerhalb des Ohres 200 angeordneter Akustik-Sensoren 111, 112, 113, 114 moduliert ist, wobei gezielt vorgesehene Areale innerhalb der Cochlea 210 mittels einer geeigneten chemischen Substanz auf Bestrahlung mit Licht sensibilisiert sind.An auditory
Zu diesem Zweck sind vier jeweils von einer LED gebildete Lichtquellen 151, 152, 153, 154, innerhalb der Cochlea 210 eines betreffenden Ohres 200 jeweils benachbart zu einem zugeordneten, auf Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen sensibilisierten Areal innerhalb der Cochlea 210 eines betreffenden Ohres 200 platziert.For this purpose, four light sources 151, 152, 153, 154, each formed by an LED, are placed within the cochlea 210 of a
Für jede Lichtquelle 151, 152, 153, 154 ist des Weiteren eine Anordnung von Linsen vorgesehen, um das Licht einer betreffenden Lichtquelle 151, 152, 153, 154 gezielt auf das zugeordnete sensibilisierte Areal 251, 252, 253, 254 zu richten. Die Lichtquelle 151, 152, 153, 154 sind dabei platziert im Bereich der Hörnerv-Stimulationseinrichtungen 121, 122, 123, 124. Die sensibilisierten Areale 251, 252, 253, 254 sind dabei ebenfalls lokalisiert im Bereich der Hörnerv-Stimulationseinrichtungen 121, 122, 123, 124.For each light source 151, 152, 153, 154, an arrangement of lenses is also provided in order to direct the light of a respective light source 151, 152, 153, 154 specifically onto the associated sensitized area 251, 252, 253, 254. The light sources 151, 152, 153, 154 are placed in the area of the auditory
Eine Signalübertragung zwischen einem Akustik-Sensor 111, 112, 113, 114 und einer auf elektrische Signale reagierenden Hörnerv-Stimulationseinrichtung 121, 122, 123, 124 erfolgt auf digitalem Wege.A signal transmission between an
Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.The embodiment of the invention explained above serves only for the purpose of a better understanding of the inventive teaching specified by the claims, which as such is not limited by the embodiment.
BezugszeichenReference symbols
- 100100
- Hörgerät-VorrichtungHearing aid device
- 111, 112, 113, 114111, 112, 113, 114
- Akustik-SensorenAcoustic sensors
- 121, 122, 123, 124121, 122, 123, 124
- Hörnerv-StimulationseinrichtungAuditory nerve stimulation device
- 130130
- VerstärkereinrichtungAmplifier device
- 140140
- Ohrmuschelauricle
- 141141
- äußerer Gehörgangexternal auditory canal
- 151, 152, 153, 154151, 152, 153, 154
-
Lichtquellen, platziert im Bereich der Hörnerv-Stimulationseinrichtungen 121, 122, 123, 124Light sources placed in the area of the auditory
nerve stimulation devices - 200200
- OhrEar
- 210210
- CochleaCochlea
- 211, 212, 213,211, 212, 213,
- äußere Haarzellenouter hair cells
- 214214
- innere Haarzelleninner hair cells
- 220220
- BasilarmembranBasilar membrane
- 230230
- CortieorganCortie organ
- 251, 252, 253, 254251, 252, 253, 254
-
sensibilisierte Areale entsprechend den Hörnerv-Stimulationseinrichtungen 121, 122, 123, 124Sensitized areas corresponding to auditory
nerve stimulation devices
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