Ein neuer 3D-gedruckter Ohrstöpsel, der als „Meta-Ohrstöpsel“ bezeichnet wird, könnte entscheidend zur Prävention von Hörverlust und zum Schutz der Ohren in lärmintensiven Umgebungen beitragen. Entwickelt von einem Forscherteam, zielt dieses innovative Design darauf ab, sowohl den Komfort als auch die Schutzwirkung von passiven Ohrstöpseln zu verbessern, während es gleichzeitig spezifische Schallwellen im Gehörgang unterdrückt.
Eine der Hauptschwierigkeiten herkömmlicher Ohrstöpsel ist der Okklusionseffekt, bei dem Stimmen hohl oder dröhnend wahrgenommen werden, da Vibrationen über die Knochen Druck auf das Trommelfell ausüben. Zudem haben Standard-Ohrstöpsel oft Probleme, niederfrequente Geräusche, wie Verkehrs- oder Maschinenlärm, abzudämpfen. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, fand das Forschungsteam eine Lösung mithilfe von Helmholtz-Resonatoren – kleinen, zwiebelförmigen Strukturen, die gezielt auf bestimmte Schallwellen im Gehörgang reagieren.
Kévin Carillo, einer der Autoren der Studie, erklärte: „Wenn ein Ohr mit einem Ohrstöpsel verschlossen wird, wird der Raum im Inneren zu einem kleinen, geschlossenen Hohlraum, in dem Schall zwischen Trommelfell und Ohrstöpsel hin und her reflektiert wird. Diese Reflexionen können sich entweder summieren, was den Druck erhöht und die Schutzeigenschaften gefährdet, oder sie heben sich gegenseitig auf, was den gewünschten Effekt erzeugt.“
Indem die Forscher mehrere in Reihe angeordnete Resonatoren entwarfen, die auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt sind, konnten sie die Lärmbelastung ohne den Einsatz von Elektronik verringern. Diese komplexe Resonatorarchitektur erforderte 3D-Drucktechnologie, um die notwendige geometrische Präzision zu gewährleisten. „Die Herausforderung in diesem winzigen Maßstab liegt in der Genauigkeit: Die Hohlräume der Resonatoren sind nur wenige Kubikzentimeter groß und deren Hälsen sind submillimeter groß“, fügte Carillo hinzu.
Die Wirksamkeit des 3D-gedruckten Meta-Ohrstöpsels wurde sowohl an einem künstlichen Kopf als auch an einer Gruppe menschlicher Probanden getestet, wobei eine effektive Reduzierung niederfrequenter Geräusche festgestellt wurde. Das Forschungsteam plant, seine Studien fortzusetzen, um diese Technologie an hochintensive Impulsgeräusche, wie sie von Nagelpistolen oder Explosionen erzeugt werden, anzupassen. Solche Geräusche sind oft zu abrupt für die natürlichen Schutzreflexe des Ohres, was die Wichtigkeit präventiver Maßnahmen zur Ohrgesundheit unterstreicht.
