TRANSFERFUNKTIONEN IM GEHÖRGANG IN ABHÄNGIGKEIT VERSCHIEDENER QUELLEN STEFFEN VOGL1 und MATTHIAS BLAU1 TRANSFERFUNKTIONEN IM GEHÖRGANG IN ABHÄNGIGKEIT VERSCHIEDENER QUELLEN 1Institut für Hörtechnik und Audiologie, Jade Hochschule Oldenburg EINLEITUNG ERGEBNISSE In zukünftigen Hörsystemen sind Mikrofone in der Otoplastik denkbar → Schalldruck am Gehörgangseingang (pec) messbar. Mit Prototyp konnte in vorhergehenden Arbeiten gezeigt werden, dass aus Messungen von pec Gehörgangsmodelle geschätzt werden können, die es erlauben, den Schalldruck am Trommelfell (pd ) vorherzusagen [1] → Transferfunktion pd / pec aus dem Modell stimmt mit der gemessenen gut überein, für eingebauten Hörgerätelautsprecher als Quelle. Erweiterung der Modelle zur Ankopplung des äußeren Schallfeldes → inwiefern ist Transferfunktion abhängig von verschiedenen Schallquellen, d.h. mehreren Hörgerätelautsprecher und externen Quellen ? → Konsequenzen für die Modellierung ? Transferfunktionen pd / pec der zwölf VP beispielhaft für den Fall innerer HG- Lautsprecher als Quelle Unter ca. 1 kHz kaum interindividuelle Unterschiede (unter 200 Hz Messfehler), darüber individualisierte Ausprägung. Interindividuelle Unterschiede mit steigender Frequenz zunehmend (individuelle Gehörgangsanatomie, individuelle Otoplastik und daher Position von Mikrofon pec u.U. verschieden). 1. Quotient aus Transferfunktionen pd / pec (innerer HG-Lautsprecher) und pd / pec (äußerer HG-Lautsprecher) Unter ca. 1.5 kHz identisch (unter 200 Hz Messfehler). Um ca. 2 und ca. 8 kHz leicht systematische Abweichungen bis max. +- 5dB / +45°. Nichtindividuelle Korrektur (Mittelwert) halbiert in etwa die Abweichungen. METHODEN Prototypisches Hörsystem [1] besteht aus einem Rohrstück (d=4,5mm, l=14mm) mit zwei eingebauten Hörgeräte-lautsprechern und einem Mikrofon zur Messung von pec . Position des Mikrofons am medialen Ende des Rohrs und damit im ersten Knick des Gehörgangs. 2. Quotient aus Transferfunktionen pd / pec (frontaler Lautsprecher) und pd / pec (ipsilateraler Lautsprecher) Unter ca. 1.5 kHz identisch, darüber: → starke interindividuelle Unterschiede, von +-2 dB bis ca. +-20 dB, → Mittelwert etwa 0 dB, Standardabweichung ↑ für Frequenz ↑, → intraindividuelle Unterschiede, d.h. Messungen in 10° Auflösung (mit Kunstkopf) zeigen etwa gleiches Bild wie interindividuell (keine Abbildung, Daten siehe [2]). Eingesetzt in Otoplastik ähnelt das System einer „offenen“ Hörgeräteversorgung, d.h. unterhalb von ca. 1 kHz keine Dämmwirkung. 3. Quotient aus Transferfunktionen pd / pec (frontaler Lautsprecher) und pd / pec (äußerer HG-Lautsprecher) Unter ca. 1.5 kHz identisch, darüber: → starke interindividuelle Unterschiede, von +-5 dB bis ca. +30,-10 dB, → leichte Systematik: Mittelwert um 4 kHz bei +8 dB, → Intraindividuelle Unterschiede durch externe Quelle verschiedener Richtungen werden sich addieren DISKUSSION 1. Quotient innerer HG-Lautsprecher / äußerer HG-Lautsprecher: Messung der akustischen Eingangsimpedanz Zec an der Messposition von pec lässt vermuten, dass das systematische Verhalten im Bereich der Betragsminima (Phase: Nulldurchgang) von Zec liegt. 2. Quotient frontaler Lautsprecher / ipsilateraler Lautsprecher: nach [3] nimmt die Interaktion zwischen äußerem Schallfeld und dem des Gehörgangs oberhalb von ca. 5 kHz ab und damit breiten sich ebene Wellen erst weiter medial als an der Messposition von pec aus. Das Schallfeld ist daher als 3-dimensional anzunehmen und abhängig von der Schalleinfallsrichtung. Messung von pd mit Sonden- schlauchmikrofon (ER-7C). Ein frontal und ein ipsilateral positionierter Lautsprecher in 1 m Entfernung als externe Quellen. Messungen im reflexionsarmen Raum. Glättung aller gemessenen Transferfunktionen mit 1/6 Oktav. Zwölf Versuchspersonen. 3. Quotient frontaler Lautsprecher / äußerer HG-Lautsprecher: ähnliche Ergebnisse wurden in [4] gefunden. Jedoch: in HG-Anwendung, d.h. insertion gain > 0 folgt für dieses Hörsystem für f > 1,5 kHz eine Differenz zwischen Schall von HG-Lautsprecher und externen Quellen von etwa > 20 dB → Schall von HG-Lautsprecher dominiert → pd / pec HG-Lautsprecher dominiert ZUSAMMENFASSUNG Transferfunktion pd / pec kann oberhalb von 1.5 kHz stark von Position der Quelle abhängen, insbesondere bei externen Quellen. Optimierung des Prototyp-Designs: dreidimensionale Modellierung (z.B. FEM/BEM) nötig. → geometrische Unregelmäßigkeit im Prototyp wie Querschnittssprünge oder Knicke, Nahfeldeffekte erzeugen 3D Schallfelder. REFERENZEN DANKSAGUNG KONTAKT Vielen Dank an: Lena Haverkamp für die Mithilfe in Planung und Durchführung der Messungen Haus des Hörens für Leihgaben an Hardware Gefördert durch DFG Forschergruppe „Individualisierte Hörakustik“ FOR 1732 steffen.vogl@jade-hs.de www.hoertechnik-audiologie.de [1] Denk F, Vogl S, Schepker H, Kollmeier B, Blau M, Doclo S, "The acoustically transparent hearing device: Towards integration of individualized sound equalization, electro-acoustic modeling and feedback cancellation", in Proc. International Workshop on Challenges in Hearing Assistive Technology (CHAT), Stockholm, Sweden, Aug. 2017. [2] https://www.uni-oldenburg.de/akustik/mmhr-hrtf/ [3] Hudde H and Schmidt S, „Sound fields in generally curved ear canals“ in JASA 125, 3146, (2009). [4] Sankowsky-Rothe T, Dalge D, Doclo S, Blau M, “Comparison of Transfer Functions in the Ear Canal for Open-Fitting Hearing Aids” in Proceedings AIA-DAGA 2013 Merano. FOR 1732 Forschergruppe Individualisierte Hörakustik