Lärmschwerhörigkeit ist die am häufigsten attestierte Berufskrankheit. Allein im Jahr 2019 verzeichneten die deutschen Unfallversicherungsträger mehr als 7.000 neue Fälle. Obwohl an Lärmarbeitsplätzen der Gehörschutz Pflicht ist. Aber der Schutz hat Lücken. Zum Beispiel, wenn der Gehörschutz abgenommen werden muss, um mit Kolleg*innen zu kommunizieren. Noch. Neuartige Hearables können die Schutzlücken schließen und noch viel mehr bieten – von Sprachsteuerung bis Qualitätssicherung. Dr. Jan Rennies-Hochmuth vom Fraunhofer IDMT erläutert, wie sie funktionieren und was sie ermöglichen.

Hallo Herr Rennies-Hochmuth, am Institutsteil Hör-, Sprach- und Audiotechnologie des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie IDMT in Oldenburg entwickeln Sie Hörhilfen, mit denen Menschen in lauter Umgebung besser hören können. Aber geht es denn nicht darum, die Arbeiter*innen besser vor Lärm zu schützen, also letztendlich nicht mehr, sondern weniger zu hören?

Das ist schon richtig, aber nur soweit es den Lärm angeht. Der Schutz der Arbeiter*innen vor dem Kreischen der Säge, den Knallgeräuschen der Stanzpresse, dem Klopfen des Presslufthammers oder dem Dröhnen eines hochlaufenden Triebwerks hat auch bei unserer Entwicklung Priorität. Gleichzeitig aber wollen wir den Arbeiter*innen ermöglichen, trotz des Umgebungslärms mit normaler Lautstärke miteinander zu sprechen.

Sie statten den in Industrie und Gewerbe üblichen Gehörschutz zusätzlich mit einem Kommunikationssystem aus.

Unser Ansatz geht erheblich weiter. Wir wollen am Lärmarbeitsplatz sowohl Gespräche ermöglichen als auch den Lärmschutz situationsangepasst optimieren. Unsere Lösungen für Hearables funktionieren deshalb auch grundlegend anders als die üblichen Ohrstöpsel oder die kopfhörerähnlichen Kapselgehörschützer, die das Ohr verschließen. Sie ähneln vielmehr einem modernen In-Ear-Hörgerät: Die im Gehörgang getragene Hörhilfe nimmt über Außenmikrofone die Umgebungsgeräusche auf. Mit intelligenten Algorithmen werden die Audiosignale dann analysiert und über Mikrofone an der Innenseite des »Knopf im Ohr« wiedergegeben. Dieses Prinzip hat mehrere Vorteile: Erstens können wir so die Dämmstärke des Systems variieren, also die Umgebungsgeräusche nicht einfach abblocken, sondern angepasst an die jeweilige Arbeitssituation in ungefährlicher Lautstärke durchlassen. Zweitens lässt sich durch Aufbereiten des Audiosignals das unangenehme Gefühl eines verstopften Ohres verhindern. Und drittens können unsere Systeme zwischen Lärm und anderen Geräuschen wie Sprache oder bestimmten Signalen unterscheiden und das Audiosignal entsprechend filtern.

In den Akustik-Laboren des Fraunhofer IDMT in Oldenburg werden die Funktionalitäten des smarten Hearables erprobt, weiterentwickelt und für Kunden und Partner demonstriert. Bild: Fraunhofer IDMT

Sie haben mit Sicherheit ein Beispiel für mich …

Stellen Sie sich vor, Sie arbeiten in einer Maschinenhalle eines holzverarbeitenden Betriebs an einer Kreissäge. Rundum sind noch weitere Maschinen mit entsprechend hoher Lärmentwicklung in Betrieb. Ihre Hearables sorgen nun dafür, dass Sie zum einen von dem Umgebungslärm so gut wie nichts mehr hören. Nur den Klang Ihrer Maschine lässt die Hörhilfe durch, gedämmt, aber so, dass Sie die typischen Klänge Ihrer Maschine, die Ihnen helfen, den Arbeitsablauf zu beurteilen, noch deutlich hören können.

Wenn ich als Arbeitender in dieser lauten Umgebung etwas sage, geht das in der Lärmkulisse aber doch unter. Muss ich also gegen den Lärm anschreien, damit Ihre Algorithmen das Gesprochene überhaupt herausfiltern können?

Wäre das so, hätten wir mit unserer Lösung wenig erreicht. Für die Kommunikationsfunktion unseres Systems verwenden wir deshalb nicht das Audiosignal aus der Umgebung. Wir haben in die Hearables stattdessen ein nach innen gerichtetes Mikrofon integriert. Mit ihm erfassen wir die Sprache des oder der Träger*in im Ohr. Das klingt so, wie wenn man sich selbst hört, wenn man sich die Ohren zuhält: Etwas dumpf, aber klar verständlich, bereits wenn sehr leise gesprochen wird.

Und wie gelangt das Gesagte zum Ohr der Kolleg*innen?

Die Hearables sind miteinander vernetzt. Das Sprachsignal kann deshalb einfach in die Hörhilfe der Teamkolleg*innen in der Nähe eingespielt werden. Über eine Funkanbindung zu einem Server mit einem Spracherkenner lassen sich mit der Sprachaufnahme nun sogar weitere Mehrwerte realisieren: Der Arbeitende kann zum Beispiel per Sprachbefehl an das Warenwirtschaftssystem Teile ordern oder Arbeitsprozesse dokumentieren oder seine Maschine steuern.

Hearables für den smarten Industriearbeitsplatz: Die Forscher*innen am Fraunhofer IDMT arbeiten dafür mit dem »Transparent Earpiece«, welches im Exzellenzcluster Hearing4all gemeinsam mit der Firma InEar entwickelt wurde. Bild: Fraunhofer IDMT

Das ist ein Arbeitskomfort, wie ihn viele Arbeitende in den Unternehmen gerne hätten. Wird Arbeiten in lauter Umgebung dank der Hearables letztlich sogar zu einem Privileg?

So weit wird es sicher nicht kommen. Wir sehen eher die Entwicklung, dass der intelligente »Knopf im Ohr« in vielen Arbeitsbereichen zum selbstverständlichen Werkzeug wird – weil er eben viel mehr kann, als vor gefährlichem Lärm zu schützen. Nehmen wir einen Montagearbeitsplatz als Beispiel: Hier können die Audioanalysen des Hearables aus den Umgebungsgeräuschen das »Klicken« beim Einrasten von Steckverbindungen heraushören. Der Arbeitende erhält damit Unterstützung bei der korrekten Ausführung seiner Aufgaben. Und zur Qualitätskontrolle können die erfassten Klickgeräusche in der Firmen-IT automatisch als Audiodateien dokumentiert werden. Wären als Nebengeräusch dabei auch die Worte und Sätze zu hören, die rund um den Arbeitsplatz gesprochen werden, wäre eine Speicherung der Audiosignale aus Datenschutzgründen allerdings nicht erlaubt. Wir setzen deshalb spezielle Filteralgorithmen ein, die die Sprachanteile aus den Audioaufnahmen vor der Speicherung zuverlässig erkennen und entfernen.

Den Prototyp der Hearables hat Ihr Team im Akustiklabor am Fraunhofer IDMT bereits umfassend getestet und erste Einsatztest in Unternehmen vor Ort sind in Planung. Wird es darüber hinaus auch bei den Features noch Erweiterungen geben?

Was mit der aktuellen Technikausstattung der Hearables bereits heute möglich ist, ist die Personalisierung der Unterstützungsfunktionen. Im Bereich der Sprachsteuerung von Maschinen können wir zum Beispiel umsetzen, dass das System die verschiedenen Arbeiter*innen an der Stimme erkennt. Dadurch lässt sich sicherstellen, dass die Maschine nur dann auf einen Sprachbefehl reagiert, wenn sie von einer dazu bevollmächtigten Person ausgesprochen wird. Und die Audioausgabe, die der oder die Träger*in der Hearables hört, lässt sich individuell anpassen – sodass sie in Klang und Mischung der Klangelemente den persönlichen Vorlieben entspricht oder sodass sie – ähnlich wie ein Hörgerät – eine individuelle Hörbeeinträchtigung optimal ausgleicht.

Ihre Konzepte gehen aber weit über das Hören an sich hinaus.

Wir können die Hearables beispielsweise technisch mit weiteren Sensoren aufrüsten, dass sie auch Vitaldaten wie den Puls, die Körpertemperatur und die EEG-Werte des oder der Träger*in messen. Neben dem Gehörschutz ließe sich so der Gesundheitsschutz erheblich verbessern. Gerade bei lauten und körperlich belastenden Arbeiten ist das wichtig. Zum Beispiel im Bergbau, in Bereichen der Schwerindustrie oder bei Offshore-Arbeiten auf Bohrinseln und an Windparks. Insbesondere an intelligenten EEG-Analysen wird hierzu an unserem Institut geforscht.

Der von Ihnen entwickelte Prototyp mit seinen technischen Möglichkeiten ist also erst der Anfang?

Er ist ein erster, aber entscheidender Schritt für die Entwicklung einer Vielzahl unterschiedlich ausgestatteter Hörhilfen für verschiedenste Einsatzbereiche und Spezialanwendungen, um Arbeiter*innen verschiedenster Branchen mit dem intelligenten »Knopf im Ohr« zu schützen und zu unterstützen.

(stw)

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