Neuartiger piezoelektrischer Mikro-Biegeaktor als Schallwandler in einem implantierbaren Hörgerät
Stuttgarter Beiträge zur Produktionsforschung, Band 34
Dominik Kaltenbacher
Hrsg.: Fraunhofer IPA, Stuttgart
2015, 193 S., zahlr. farb. Abb. u. Tab., Softcover
Stuttgart, Univ., Diss., 2013
Fraunhofer Verlag
ISBN 978-3-8396-0748-0

Inhalt
Weltweit leiden ca. 500 Millionen Menschen unter Schwerhörigkeit. Insbesondere bei hochgradiger Beeinträchtigung des Hörvermögens können aktive Mittelohrimplantate die Lebensqualität der betroffenen Patienten erhöhen. In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiger piezoelektrischer Mikro-Biegaktor als Schallwandler für ein aktives Mittelohrimplantat vorgestellt und untersucht.
Basierend auf einer Analyse der geometrischen und akustischen Verhältnisse am Implantationsort werden Anforderungen an den Wandler formuliert und ein Lösungskonzept für dessen Realisierung vorgestellt. Ein neuartiger piezoelektrischer Mikro-Biegeaktor mit kreisförmiger Außengeometrie ist rechnerisch in der Lage, die audiologischen Anforderungen an den Schallwandler eines implantierbaren Hörgeräts zu erfüllen. Für die Erfüllung der Anforderungen ist die optimale Auslegung des Aktors essentiell. Das in der Arbeit hergeleitete elektromechanische Modell ermöglicht die Berechnung wichtiger Aktoreigenschaften wie Auslenkungsamplitude, Kraft und Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von Aktorgeometrie, Materialparametern und anliegender elektrischer Wechselspannung. Die Modellierung ist Voraussetzung für die Aktordimensionierung und nimmt einen wesentlichen Teil der Arbeit ein.
Die Realisierung und Charakterisierung von Aktorfunktionsmustern erlaubt die Evaluierung des Aktorprinzips und die Verifikation der erarbeiteten Modelle. Die Messergebnisse zeigen eine insgesamt gute Übereinstimmung mit den errechneten Kenndaten. Ein Ausblick am Ende der Arbeit beschreibt Optimierungsmöglichkeiten sowohl für den Schallwandler als auch für das Gesamtkonzept des Implantats. Gelingt es, diese Optimierungen umzusetzen, steht ein leistungsfähiges Hörgerät zur Verfügung, das die akustischen Vorteile eines Implantats ausschöpft und gleichzeitig minimal-invasiv implantiert werden kann.

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