Projektgeber / Projektträger

Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gastgewerbe Mannheim/Erfurt

Projektpartner

Kompetenzzentrum Interdiziplinäre Prävention (KIP) Erfurt/Jena 

Status

Förderstatus:            bewilligt
Laufzeit:                    seit 2004
Ansprechpartner:      Dipl.-Ing. Thomas Helbig

Projektbeschreibung

 

Die Präventionsforschung zur Lärmschwerhörigkeit beim Menschen wird im Rahmen des Kompetenzzentrum für interdisziplinäre Prävention der Berufsgenossenschaft Gaststätten und Nahrungsmittel seit 2004 mit wechselnden Themen-Schwerpunkten durchgeführt. Aktuelle Schwerpunkte sind, die:

 

  • Untersuchung der Anatomie des äußeren Gehörganges

  • Untersuchung des Schallfeldes um das Außenohr in Abhängigkeit der Gehörganggeometrie mittels:

    • Finite-Elemente-Simulation und Experimentierstand

    • Experimentalaufbau

  • Entwicklung klassifizierter Gehörschutzsysteme 

  

Untersuchung der Anatomie des äußeren Gehörganges

Die automatisierte Untersuchung digitaler Modelle des Gehörganges bietet die Möglichkeit, die bei einzelnen Hörgeräteherstellern vorhandene große Datenmenge an Polysiloxan-Ohrabformungen (typisch mehrere 100.000 Datensätze) wissenschaftlich nutzbar zu machen.  Zu diesem Zweck werden am Fachgebiet Biomechatronik Algorithmen zur (semi-)automatischen Analyse der Gehörgangsmodelle im Hinblick auf die Bestimmung:

  • der Querschnittsflächen (Flächeninhalt, Länge der Hauptachsen des elliptischen Querschnittes, Seitenverhältnis des Gehörgangsquerschnittes) über die Pfadlänge,
  • eines mittleren Pfades durch den Gehörgang,
  • und weiterer Gehörgangsparamater

entwickelt.
Nach Erstellung der benötigten Algorithmen sollen die vorhandenen Datensätze der Gehörgangabformungen analysiert werden. Dabei gilt es zunächst genauere anatomische Daten hinsichtlich Gehörgangquerschnitt und -länge sowie der Ausprägung der „Knicke“ im Verlauf des Gehörganges zu gewinnen. 

Finite-Elemente Simulation des Schallfeldes um das Außenohr

Im Rahmen des Projektes wurde am Fachgebiet Biomechatronik ein Modell zur Finiten-Elemente-Simulation des Schallfeldes um das Außenohr entwickelt.

Dieses dient der frequenzspezifischen Untersuchung schädlicher Lärmeinflüße in Abhängigkeit:

  • interindividueller Gehörgangsanatomien
  • der Stellung des Trommelfells
  • dem Einfallswinkels des Schalls
  • unterschiedlicher Gehörschutzsysteme


Experimentalaufbau

Die Entwicklung eines Experimental- bzw. Prüfstandes entsprechend den Regeln des mechatronischen Entwurfsprozesses nach VDI 2206 dient der

  • experimentellen Untersuchung des Einflusses der Gehörganggeometrie auf die Schallleitung zum Trommelfell (Vergleichende Untersuchungen zur Finiten-Elemente-Simulation) sowie
  • Funktionsprüfung von Gehörschutzsystemen hinsichtlich Dämpfung und Dichtheit

Entwicklung klassifizerter Gehörschutzsysteme

Durch eine genaue, insbesondere komplett quantitative Beschreibung anatomischer Gegebenheiten des Gehörganges erscheint es machbar, produktseitig die Lücke zwischen einfachen Ohrenstöpseln und individuell angepassten Otoplastiken zu schließen. Ein präzisiertes Größensystem für Ohrenstöpsel unter Einbeziehung der Biegung des Gehörganges - nicht nur der Flächenverhältnisse - ermöglicht nach Klassifikation der individuellen Situation durch einen Gehörgeräteakustiker eine deutlich schnellere und kostengünstigere Versorgung mit adäquatem personenbezogenem Lärmschutz.

 

Publikationen (exemplarisch):

Bances, Enrique; Schmidt, Tobias; Helbig, Thomas; Witte, Hartmut
An ear-pinna acoustic analysis coupled with an ear-canal emulator 711. - In: Shaping the future by engineering / Ilmenau Scientific Colloquium. Technische Universität Ilmenau ; 58 (Ilmenau) : 2014.09.08-12. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia (2014), insges. 6 S.; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-159:6 

Helbig, Thomas; Giese, Alexander; Kupper, Christoph; Witte, Hartmut; Schmidt, Tobias
Parameter zur automatischen, anatomischen Analyse des äußeren Gehörganges. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen / Erfurter Tage der Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gaststätten ; 21 (Erfurt) : 2014.12.. - Jena : Bussert & Stadeler (2015), ISBN 978-3-942115-35-3, S. 345-353 

Helbig, Thomas; Giese, Alexander; Bances, Enrique; Witte, Hartmut; Schmidt, Tobias
Untersuchungen zur Anatomie des Gehörganges als Basis für klassifizierte Gehörschutzsysteme. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen / Erfurter Tage der Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gaststätten ; 21 (Erfurt) : 2014.12. - Jena : Bussert & Stadeler (2015), ISBN 978-3-942115-35-3, S. 145-165 

Helbig, Thomas; Roland, Sophia; Bances, Enrique; Witte, HArtmut; Schmidt, Tobias
Finite-Elemente-Untersuchungen zum Einfluss unterschiedlicher Gehörganggeometrien auf die individuelle Lärmbelastung. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen / Erfurter Tage ; 22 (Erfurt) : 2015.12.03-05. - [Quedlinburg] : Verlag Bussert & Stadeler (2016), S. 327-338

Helbig, Thomas; Schmidt, Artjom; Roland, Sophia; Giese, Alexander; Finke, Tara Tanita; Schmidt, Tobias; Witte, Hartmut
Characterizing the outer ear transfer function in dependence of interindividual differences of outer ear geometry. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings. - Ilmenau : ilmedia / Ilmenau Scientific Colloquium. Technische Universität Ilmenau ; 59 (Ilmenau) : 2017.09.11-15., (2017), insges. 7 S. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-029:4 Schmidt, Tobias; Helbig, Thomas; Kupper, Christoph; Witte, Hartmut
A procedure for quantitative description of the anatomy of the ear canal - In: 108th Meeting of the Anatomical Society Magdeburg, Germany, Magdeburg (03/2013)

Sloma, Ulrike; Klein, Florian; Helbig, Thomas; Skowronek, Janto; Gadyuchko, Maria; Werner, Stephan; Breitbarth, Andreas; Neidhardt, Annika; Chillian, Antje; Brandenburg, Karlheinz; Raake, Alexander; Notni, Gunther; Sattel, Thomas; Witte, Hartmut; Husar, Peter
GO-LEM - Charakterisierung der auditorischen und auditorisch-visuellen Wahrnehmung des Menschen in Alltagsszenen. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen / Erfurter Tage ; 23 (Erfurt) : 2017.11.30-12.02. - [Jena : Verlag Bussert & Stadeler, ISBN 978-3-942115-45-2, (2017), S. 349-356

Studentische Arbeiten:

Finke, T. T. „Messung der physikalischen Wirksamkeit von Gehörschutzsystemen“ (Masterarbeit)

Giese, A. „Automatisierte Untersuchung von 3D-Modellen des äußeren Ohres hinsichtlich der Querschnittsflächenfunktion des Gehörgangs“ (Masterarbeit)

Götz, I. „Schwingungsfähige Membranen in Natur und Technik“ (Bachelorarbeit)

Hariri, R.: „Konzepte für neuartige Gehörschutzsysteme“ (Bachelorarbeit)

Helbig, T. „Automatisierte Positionierung von Messpunkten auf menschlichen Trommelfellen“ (Diplomarbeit)

Roland, S. „Erweiterung bestehender Modelle zur Bestimmung der Schalldruckverteilung in Außenohr und Gehörgang“ (Masterarbeit)

Schmidt, A. „Optimierung eines Modells zur Messung der physikalischen Wirksamkeit von Gehörschutzsystemen“ (Masterarbeit)

Schweitzer, D. „Methoden zur automatisierten Identifikation anatomischer Landmarken im Mittelohr“ (Masterarbeit)

Walter, J. „Optimierung eines Finite-Elemente-Modells zur Untersuchung der Schalldruckverteilung im Außenohr in Abhängigkeit der Gehörganggeometrie“ (Masterarbeit)
 

 

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