Die Zukunft gehört dem nahezu unsichtbaren Hörgerät
An Hörgeräten, die sich vollständig in das menschliche Ohr einschieben lassen, arbeiten Fraunhofer-Forscher vom Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM. Die Entwicklung der Mikrosysteme sind Teil des EU-Projekts WiserBAN.
Hörgeräte sind in den vergangenen Jahren immer kleiner und unauffälliger geworden. Fraunhofer Forscher arbeiten jetzt an Mikrosystemen, die völlig im Ohr verschwinden.
Foto: dpa/Fredrik Von Erichsen
Laut Weltgesundheitsorganisation WHO zählt Schwerhörigkeit in den Industrieländern zu den sechs am häufigsten auftretenden Erkrankungen. Das gilt auch für Deutschland, wo derzeit etwa jeder fünfte Bürger, der älter als 14 Jahre ist, wegen seiner Schwerhörigkeit medizinisch behandelt werden muss. Eines der Hauptmittel im Kampf gegen die Schwerhörigkeit sind die Hörgeräte.
Fraunhofer hat eine Mikrosystem-Hörgerätetechnik entwickelt
Ziel dieser Arbeiten ist eine Mikro-Miniaturisierung der Hörgeräte. Das neue Mikrosystem der Fraunhofer-Forscher hat Außenabmessungen von nur noch 4 x 4 x 1 Millimeter. Das entspricht rund einem Fünfzigstel bisheriger Geräte. Dabei haben die Wissenschaftler diese Technik so ausgerichtet, dass sie sich auch für andere medizinische Geräte einsetzen lässt. Das gilt beispielsweise für Herzschrittmacher und Insulinpumpen. Hand in Hand mit der Mikro-Miniaturisierung geht die Reduzierung des Energiebedarfs des Geräts. Die bei herkömmlichen Hörgeräten besonders lästigen häufigen Batteriewechsel sollen künftig nur noch ganz selten erforderlich sein. Bisher arbeitet das Fraunhofer-Hörgerät mit einer 180mAh-Batterie, die nach rund zwei Wochen ausgewechselt werden muss. Ziel ist nach Angaben von Fraunhofer ein Batteriewechsel nach 20 Wochen.
Basis des Mikrosystems sind extrem kleine einzelne Bauteile
Der erste große Schritt auf dem Weg zur Mikro-Miniaturisierung des gesamten Geräts war die Entwicklung extrem kleiner einzelner Bauteile. Das reicht von Kleinstantennen über integrierte Schaltkreise bis hin zu Hochfrequenzfiltern. Im Rahmen der WiserBAN-Arbeiten bestand für Fraunhofer die große Herausforderung darin, die insgesamt 19 erforderlichen Bauteile platzsparend auf einem Modul unterzubringen.
Insgesamt 19 Bauteile (li.) packen die Fraunhofer-Forscher in ihr Mikrosystem (re.). Miniatur-Antennen, integrierte Schaltkreise und Hochfrequenzfilter finden auf 4x4x1 Kubikmillimetern Platz.
Quelle: Fraunhofer IZM
Gelungen ist das mit der Anwendung verschiedener Einbett-Technologien. So haben die Fraunhofer-Forscher ein modulares 3D-Stapelkonzept entwickelt, mit dem sich zusätzlich noch weiterer Platz einsparen ließ. Einzelne Bauteile wurden in verschiedenen kleinen Modulen untergebracht, die am Schluss dann übereinander gestapelt worden sind.
Spezielle Antennen- und Funkprotokolle sind wenig störanfällig
Allein mit der Hardware ist es aber auch bei einem Hörgerät nicht getan. Die Projektpartner von Fraunhofer haben daher für das Hörgerät oder ähnliche Anwendungen spezielle Antennen- und Funkprotokolle entwickelt. Dabei kommt das WiserBAN-Funksystem ohne eine Relay-Station aus. Zugleich basiern die Funkprotokolle auf den wenig störanfälligen Standards IEEE 802.15.4. und 802.15.6. Im Gegensatz zur Kommunkation über Bluetooth kommt es dabei nicht zu Interferenzen mit anderen elektronischen Geräten.
Grenzen der Hörtechnik durch Hintergrundgeräusch
Ungeachtet aller Verbesserungen, die das winzige Frauhofer-Hörgerät mit sich bringt, lassen sich doch gewisse Grenzen in der Hörfähigkeit nicht überspringen. Ist der Patient auf einem Ohr total taub, hilft bislang kein Hörgerät weiter, wenn es in einem Raum mit starkem Hintergrundgeräusch genutzt wird. Denn dann wird dieses ebenfalls verstärkt.
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