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Aks Arora: Modelling the optoacoustic stimulation of the eardrum

Mai 29 @ 11:00 - 11:30

Optoacoustic stimulation is an umbrella term describing the generation of mechanical vibrations through optical irradiation and has recently attracted attention as a potential principle for light-driven hearing-aid systems. One specific mechanism underlying this effect is thermoelastic bending, referred to in this work as thermoelastic excitation. While previous studies have mainly investigated simplified artificial membrane models or classical acoustic excitation of anatomical middle ears, thermoelastic stimulation in anatomically realistic middle ear structures has not yet been studied. In this thesis, an anatomical finite element model of the human middle ear is extended by a small disc placed on the tympanic membrane (TM) and heated by a temperature gradient corresponding to a short single laser pulse. This temperature gradient within the disc induces thermoelastic bending, which excites vibrations of the TM. The results show that the excitation is transmitted to the stapes footplate, although displacement amplitudes are smaller than in simplified configurations. The predicted sound pressure levels (SPL) reflect sufficient stimulation in low frequencies, but show poor response in the high frequency range between 1-4 kHz, showing potential hearing aid plausibility but only with future optimization.

DE: Modellierung der optoakustischen Anregung des Trommelfells

Die optoakustische Stimulation ist ein Oberbegriff, der die Erzeugung mechanischer Schwingungen durch optische Bestrahlung beschreibt und in letzter Zeit als mögliches Prinzip für lichtgetriebene Hörsysteme Aufmerksamkeit erregt hat. Ein spezifischer Mechanismus, der diesem Effekt zugrunde liegt, ist die thermoelastische Biegung, die in dieser Arbeit als thermoelastische Anregung bezeichnet wird. Während sich frühere Studien hauptsächlich mit vereinfachten künstlichen Membranmodellen oder mit der klassischen akustischen Anregung anatomischer Mittelohrmodelle beschäftigt haben, wurde die thermoelastische Stimulation in anatomisch realistischen Mittelohrstrukturen bislang nicht untersucht. In dieser Arbeit wird ein anatomisches Finite-Elemente-Modell des menschlichen Mittelohres um eine kleine Scheibe erweitert, die auf dem Trommelfell platziert ist und durch einen Temperaturgradienten infolge eines kurzen einzelnen Laserpulses erhitzt wird. Dieser Temperaturgradient innerhalb der Scheibe führt zu einer thermoelastischen Biegung, die Schwingungen des Trommelfells anregt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Anregung bis zur Steigbügelfußplatte übertragen wird, obwohl die Verschiebungsamplituden kleiner sind als in vereinfachten Konfigurationen. Die vorhergesagten Schalldruckpegel liegen im niedrigen Frequenzbereich im wahrnehmbaren Hörbereich, zeigen jedoch im Bereich von 1–4 kHz eine deutlich reduzierte Ausprägung, sodass eine Anwendung als Hörhilfe nur bei weiterer Optimierung realistisch erscheint. Der Vortrag wird auf Englisch gehalten.

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Zoom-Meeting-ID: 643 7384 8607
Passwort: 2020000

Details

Veranstalter

  • Institut für Hörtechnik und Akustik

Veranstaltungsort

  • IHTA Seminarraum (60 Persons) and Zoom-Meeting (Hybrid)
  • Kopernikusstr. 5
    Aachen, 52074 Deutschland     Google Karte anzeigen