Entwurf eines vollimplantierbaren Sensor-Aktor-Wandlerbausteins für die apparative Hörrehabilitation

Zur Behandlung von Hörstörungen des Mittel- und Innenohres werden neben externen Hörgeräten zunehmend auch implantierbare Mittelohr-Hörsysteme eingesetzt. Besonders vollimplantierbare Mittelohr-Hörsysteme besitzen den Vorteil, dass sie nicht sichtbar sind und auch bei rauen Umgebungsbedingungen am Arbeitsplatz oder bei Freizeitaktivitäten getragen werden können. Da aktuelle Mittelohr-Hörsysteme räumlich getrennte Sensoren und Aktoren besitzen, erfordert die Implantation dieser Geräte bisher ein hohes handwerkliches Können des Operateurs. In dieser Arbeit wird der Sensor-Aktor-Wandlerbaustein eines innovativen vollimplantierbaren Mittelohr-Hörsystems untersucht, bei dem die elektromechanischen Sensoren und Aktoren durch ein gemeinsames Gehäuse mechanisch miteinander verbunden sind. Zudem besitzt der Wandlerbaustein keine Lagerung in der umgebenden Paukenhöhle. Das neuartige Wandlersystem lässt sich somit leichter im Mittelohr implantieren als aktuelle Mittelohr-Hörsysteme. Um die Rückkopplung von mechanischen Schwingungen vom Aktor über das ungelagerte Gehäuse auf den Sensor zu kompensieren, wird eine weitere elektromechanische Aktoreinheit in das Gehäuse des Wandlerbausteins eingebracht. Die Wirkung dieser sogenannten Kompensationseinheit besteht dabei in der gezielten Einleitung einer Gegenkraft in das Gehäuse, um die Masse des Wandlerbausteins virtuell zu erhöhen. Wissenschaftlicher Schwerpunkt dieser Arbeit ist der strukturierte simulationsgestützte und messtechnische Entwurf des Sensor-Aktor-Wandlerbausteins. Simulationen mit Netzwerk- und Finite-Elemente-Methoden ermöglichen dabei eine effiziente und flexible Optimierung der einzelnen Komponenten des Wandlerbausteins. Untersuchungen zum dynamischen Verhalten des Wandlerbausteins an einem 10:1 Experimentalmodell zeigen, dass durch den Einsatz der Kompensationseinheit die durch den Wandlerbaustein im Mittelohr erzielbare Hörverstärkung erhöht werden kann. Die messtechnischen Betrachtungen ermöglichen zudem die Bestimmung der dominierenden Einflussgrößen auf die Hörverstärkung.