Abschlussarbeiten

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Vergleich von Methoden zur experimentellen Bestimmung des objektiven Okklusionseffekts am Beispiel eines offenen Im-Ohr-Hörsystems
Nele Hauenschild

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Matthias Blau und Prof. Dr. Inga Holube
Eingereicht am 15. Februar 2022

Das Verschließen des Gehörgangs durch Ohrpassstücke von Hörsystemen u. ä. führt zum Okklusionseffekt, der für die Nutzerinnen des Ohrpasstücks ein unangenehmes Gefühl verursachen kann. Im Rahmen des Teilprojektes C1 des Sonderforschungsbereichs 1330 „HAPPAA“ werden mit Hilfe eines akustisch transparenten Im-Ohr-Hörsystems neue elektroakustische Modelle und Algorithmen der Signalverarbeitung, z. B. zur Reduktion des Okklusionseffektes, entwickelt. Basierend auf den Ergebnissen aus 20 Probandinnen-Messungen des individuellen Okklusionseffektes des o. g. Hörsystems werden in der vorliegenden Bachelorarbeit die simultane und die sukzedane Messmethode zur Erhebung eben dieses miteinander verglichen. Die Anregung erfolgte durch eigene Sprache. Zur Auswertung dieser Messungen werden sowohl Leistungsdichtespektren als auch Übertragungsfunktionen am Trommelfell zwischen offenem und verschlossenem Zustand und zwischen dem inneren und äußeren Mikrofon des Im-Ohr-Hörsystems herangezogen. Es wird gezeigt, dass die Verwendung von simultaner und sukzedaner Messmethode durchaus vergleichbare Ergebnisse erzielt.

Occluding the ear canal by using earpieces leads to an occlusion effect, which leaves the users with an uncomfortable feeling. In the C1 project of the Collaborative Research Center 1330 „HAPPA“ new electroacoustic models and algorithms are being developed with the help of an acoustically transparent earpiece, e.g. to reduce the occlusion effect. Based on the findings from an experiment on the individual occlusion effect of this earpiece with 20 subjects, in this Bachelor’s thesis the simultaneous and the successive methods for measuring the occlusion effect are compared. For stimulation the subjects’ own voice was used. To evaluate the findings, the Power-Spectral-Densities as well as the transferfunctions at the eardrum are being compared between open and occluded ear and between inner and outer microphone of the earpiece. It is shown that using the simultaneous and the successive method can lead to similar conclusions.

Evaluierung und Optimierung von Verfahren zur Erkennung von Folgetonhörnern unter Berücksichtigung der Komplexität und Vorhersagbarkeit der Algorithmen
David-Benjamin Groß-Vondrlik

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Jörg Bitzer und Moritz Brandes M.Sc.
Eingereicht am 10. Februar 2022

Evaluation von Gehörgangsmikrofonen für automatische Spracherkennung in lauten Umgebungen
Merle Meyer

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Jörg Bitzer und Matthias Stennes M.Sc.
Eingereicht am 9. Februar 2022

Lärm ist Bestandteil vieler heutiger Arbeitsplätze, gerade in Branchen der Industrie und Produktion. Dies ermöglicht nur eine stark eingeschränkte verbale Kommunnikation zwischen Mitarbeitern. Durch die Verwendung typischer Gehörschütze wird das Gehör des Trägers vor möglicher lärmbedingter Schädigung geschützt, indem das Ohr verschlossen wird. Dies führt zum Erliegen jeglicher verbaler Kommunnikation. Eine Lösung bietet ein intelligenter Gehöschutz, ausgestattet mit Mikrofonen sowohl an der äußeren Oberfläche, als auch im Gehörgang des Trägers, zur Aufnahme von Eigensprache. Diese kann über Funk an Mitarbeiter geschickt werden. Zugleich ermöglicht dies eine sprachgesteuerte Bedienung von Maschienen und Anlagen. Ein Vergleich der Außenund Gehörgangsmikrofonierung zeigt einen deutlichen Vorteil des Gehörgangsmikrofons für die Spracherkennung in Situationen mit externem Störgeräusch. Der Vergleich wurde auf einem Datenset mit den Texten „Nordwind und Sonne“, sowie „Die Natur“, mit einem allgemeinen Modell eines Spracherkenners durchgeführt. Als Bewertungsgrundlage wurde die Word-Error- Rate verwendet. Abschließend wurde die Evaluation an einem anwendungsnahen Beispiel und einem auf das Vokabular angepassten Language Modell wiederholt. Die Ergebnisse bestätigen den Nutzen der Gehörgangsmikrofonierung.

Noise is an inevitable part of many of the today’s workplaces, especially in fields of industry and production. This allows only limited verbal communication betweeen employees. Typical hearing protectors prevent noise-induced hearing damage by occluding the ear. This leads to the elimination of all verbal communication. A solution is offered by smart hearing protectors, equipped with microphones both outside and inside of the occluded ear canal for recording the own voice of the person wearing the device. The audiodata can then be send to coworkers via wireless. At the same time this offers a possibility for voice-controlled operation of machines and systems. A comparison of the microphones inside and outside of the occluded ear canal shows a clear advantage of the microphone in the ear canal for automatic speech recognition in situations where external noise is present. The comparison was carried out on a data set containing the texts enquoteNordwind und Sonne, and „Die Natur“, with a general language model. The word-error-rate was used as indicator of performance. Finally, the evaluation was repeated on an application-oriented example with a language model adapted to the vocabulary. The results confirmed the benefits of the ear canal microphone.

Zusammenhang zwischen Lautheitsskalierung und Freiburger Sprachtest bei Cochlea-Implantat-Patienten
Alina Kleinow

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Dipl.-Ing. Tobias Oberhoffner (Klinik und Poliklinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie „Otto Körner“, Universitätsmedizin Rostock)
Eingereicht am 17. Januar 2022

In dieser Studie wurde untersucht, ob ein Zusammenhang zwischen der kategorialen Lautheitsskalierung (KLS) und dem Freiburger Sprachtest, kurz Freiburger, vorlag. Für die Auswertung der Ergebnisse der KLS wurden die Lautheiten für 5 (=b „sehr leise“) bzw. 25 CU (=b „mittel“) und für den Freiburger (Freiburger Mehrsilbertest (FBM): Hörverlust für Zahlen (HVZ) und bei 65 dB SPL, Freiburger Einsilbertest (FBE): bei 50, 65, 80 dB SPL) betrachtet. Die Auswertung erfolgte zu den Zeitpunkten der Erstanpassung (EAP), einen Monat, drei Monate und sechs Monate nach EAP. Um einen möglichen Zusammenhang zu untersuchen, wurden die CI-Träger anhand eines präoperativ errechneten Hoppe-Scores in zwei Gruppen eingeteilt (Hoppe-Score erreicht (He) und Hoppe-Score nicht erreicht (Hne)). 26 der 33 CI Träger (78,8 %) überschritten ihren individuellen Hoppe-Score. Bei den Ergebnissen des Freiburgers schnitt die Gruppe He signifikant besser ab als die Gruppe Hne. Zusätzlich konnte die Gruppe He beim FBE bei 65 und 80 dB SPL signifikante Verbesserungen über der Zeit erzielen. Bei der Untersuchung auf einen möglichen Zusammenhang wurden keine signifikanten Unterschiede bei der Skalierung der KLS für 5 als auch für 25 CU zwischen den beiden Gruppen festgestellt. Diese Ergebnisse lassen keine Schlussfolgerung auf einen Zusammenhang zwischen der KLS und dem Freiburger zu.

This study investigated whether there was a correlation between the Categorical Loud-ness Scaling (KLS) and the Freiburg Speech Test. For the evaluation of the KLS results, the loudnesses for 5 („very quiet“) and 25 CU („medium“) and for the Freiburg Speech Test (Freiburg polysyllabels (FBM): hearing loss for numbers (HVZ) and at 65 dB SPL, Freiburg monosyllabels (FBE): at 50, 65, 80 dB SPL) were considered. The evaluation was done at the time of initial fitting (EAP), one month, three months, and six months after EAP. To investigate a possible correlation, the CI users were divided into two groups (Hoppe score achieved (He) and Hoppe score not achieved (Hne)) on the basis of a preoperatively calculated Hoppe score. 26 of the 33 CI users (78,8%) exceeded their individual Hoppe score. There was no significant difference between the two groups in the course of the individual frequencies for 5 and 25 CU. In the Freiburg results, the He group performed significantly better than the Hne group. In addition, for the FBE at 65 and 80 dB SPL, group He showed significant improvements over time. When tested for a possible relationship, no significant differences were found in loudness scaling for both 5 and 25 CU between the two groups. These results do not allow to draw a conclusion about a relationship between the KLS and the Freiburg Speech Test.

Vergleich von Messverfahren für die Dämpfung von Raumschallfeldern bei tiefen Frequenzen
Svenja Stops

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Matthias Blau und Dr.-Ing. Volker Wittstock (Physikalisch-Technische-Bundesanstalt Arbeitsgruppe 1.72 Angewandte Akustik)
Eingereicht am 14. Januar 2022

In dieser Bachelorarbeit wird das Problem der Messung von Dämpfung von Raumschallfeldern bei tiefen Frequenzen erörtert. Zur Ergänzung bestehender Messverfahren wird eine umsetzbare Messmethode entwickelt. Die Grundlage für die Nachhallzeitmessungen in dieser Arbeit bildet die DIN EN ISO 3382-2:2008. Alle Messungen finden in einem Modellraum im Maßstab 1:10 statt. Dadurch ist es möglich im hörbaren Frequenzbereich (50 Hz bis 1 kHz) zu arbeiten. Im Rahmen der Arbeit ist ein spezielles Messsignal entwickelt worden, das anders als die bekannten Signale für die Nachhallzeitmessung ohne Frequenzbandfilterung auskommt. Entsprechend dazu verwendet auch die selbst designte Analysesoftware keine Filterung. Im Vergleich mit den klassischen Methoden zur Dämpfungsmessung wird deutlich, dass für die Messung bei tiefen Frequenzen das Sinusabklingexperiment überzeugende Ergebnisse liefert.

In this bachelor thesis, the problem of measuring the damping of sound fields in rooms at low frequencies is discussed. In comparison with existing measurement methods, a practicable measurement method is being developed. The basis for the reverberation time measurements in this work is DIN EN ISO 3382-2:2008. All measurements take place in a model room on a scale of 1:10. This makes it possible to work in the audible frequency range (50 Hz to 1 kHz). As part of the work a special measurement signal was developed. Unlike the known signals for reverberation time measurement this one does not require frequency band filtering. Accordingly, the self-designed analysis software does not use any filtering. In comparison with the classical methods of damping measurement, it becomes clear that measuring the damping of low frequencies is possible due to the sinus-decay-experiment.

Vergleich von Binauralsynthese und Freifelddarbietung zur Bestimmung der Lokalisationsgenauigkeit von Schallen bei bilateral versorgten CI-Trägern
Kerstin Thölke

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Martin Hansen und Priv.-Doz. Dr. Tobias Weißgerber Audiologische Akustik Universitätsklinikum Frankfurt
Eingereicht am 22. Dezember 2021

Diese Arbeit untersucht die Validität der Richtungshörmessung mit Binauralsynthese bei bilateral versorgten Cochleaimplantat-Trägern (CI-Trägern) als Alternative zur Freifeldmessung. Es nahmen 10 Normalhörende (NH) und 8 bilateral versorgte CI-Träger an den Messungen teil. Aus insgesamt 14 Schalleinfallsrichtungen (je 7 von vorne und hinten im Bereich von ±60 Grad in der Horizontalebene) wurden ein weißes, gepulstes Rauschen und ein Sprachstimulus dargeboten. Neben der Freifeldpräsentation wurden die Signale mit statischer und dynamischer Binauralsynthese mit Headtracking und direkter Signaleinkopplung an das CI präsentiert. Es wurden nicht-individuelle kopfbezogene Übertragungsfunktionen (Head-related-transfer-functions, HRTF) eines Kunstkopfs verwendet. Die CI-Träger erreichten im Median über alle Prüfwinkel gemittelt einen Winkelfehler von 12 Grad im Freifeld und 16 Grad mit Binauralsynthese. Die vorne-hinten-Verwechslungsrate betrug 41 Prozent, bzw. 48 Prozent. Die Unterschiede zwischen den Konditionen sind statistisch nicht signifikant. Insgesamt erzielte die CI-Gruppe signifikant schlechtere Ergebnisse als die NH-Gruppe, teilweise lagen die Angaben im Bereich der Ratewahrscheinlichkeit. Die Binauralsynthese mit nicht-individuellen HRTF auch unter Verwendung von Headtracking stellt aktuell als Methode zur Überprüfung der Richtungshörfähigkeit bei CI-Trägern durch die fehlende Vergleichbarkeit der Messergebnisse keine valide Alternative zur Freifelddarbietung dar.

This thesis investigates the validity of a sound source localization measurement with binaural synthesis in bilateral cochlear implant (CI) users as an alternative to the freefield measurement. 10 normal hearing (NH) and 8 bilaterally fitted CI users participated in the study. A pulsed white noise and a speech stimulus were presented from a total of 14 sound incidence directions (7 each from the front and back in the range of ± 60 degree in the horizontal plane). In addition to free-field presentation, signals were presented using static and dynamic binaural synthesis with head tracking and direct audio input to the CI. Non-individual head-related-transfer-functions (HRTF) of an artificial head were used. CI users achieved a median angular error averaged over all test angles of 12 degrees in the free field and 16 degrees with binaural synthesis. The front-back confusion rate was 41 percent, and 48 percent, respectively. The differences between conditions were not statistically significant. Overall, the CI group performed significantly worse than the NH group, with some subjects performing at chance level. Binaural synthesis with non-individual HRTF, even when using head tracking, is currently not a valid alternative to free-field presentation as a method for testing directional hearing in CI users due to poor comparability of measurement results.

SARS-CoV-2-Surveillance in Hamburg - Evaluation des digitalen Meldesystems und statistische Analyse der Meldedaten
Dr. Christina Strauß

Masterarbeit im Studiengang Public Health
Betreut durch PD Dr. Silja Bühler, Institut für Hygiene und Umwelt der Freien und Hansestadt Hamburg und Prof. Dr. Inga Holube
Eingereicht am 21. September 2021

Am 29. Februar 2020 wurde in Hamburg der erste Fall einer Infektion mit SARS-CoV-2 gemeldet. Bis zum 01. Juli 2021 erfolgten in der Hansestadt in drei Wellen insgesamt 77.370 Meldungen nachgewiesener Infektionen mit diesem im Dezember 2019 erstmalig in China aufgetretenen Erreger, dessen Ausbreitung schnell ein pandemisches Ausmaß annahm. Seit Einführung des Infektionsschutzgesetzes ist die elektronische Surveillance meldepflichtiger Infektionskrankheiten deutschlandweit vorgeschrieben. Das digitale Meldesystem wird im Rahmen der Pandemie in einem bisher unvergleichbaren Maße auf die Probe gestellt. In der vorliegenden Studie wurden Simplizität, Datenqualität und Rechtzeitigkeit des Hamburger Systems zur Meldung von SARS-CoV-2-Fällen evaluiert. Die Evaluation zeigte, dass es in Bezug auf die Rechtzeitigkeit der Fallübermittlung gut aufgestellt ist. Für Simplizität und Datenqualität konnten Optimierungspotenziale identifiziert werden. Aktuell getrennte Systeme für Fallmanagement und Fallmeldungen sowie z.T. nicht-automatisierte Schnittstellen bergen ein hohes Risiko für Datenverluste oder Fehler beim Übertragen zwischen den Systemen – insbesondere unter der hohen Belastung einer Pandemie. Trotzdem konnte dieses System dem bisherigen Fokus der Surveillance gerecht werden. Die Analysen haben aber auch gezeigt, dass nicht sämtliche der übermittlungspflichtigen Daten in hoher Vollständigkeit vorliegen und diese damit gegebenenfalls einer Nachpflege bedürfen. Mit einer Abkehr von der 7-Tage-Inzidenz neuer Infektionen als Indikator für Eindämmungsmaßnahmen, gewinnt die Datenqualität dieser Informationen an Bedeutung. Eine Optimierung des digitalen Meldesystems bietet die Perspektive, die Datenqualität zu verbessern. Weiterhin wurden im Rahmen der vorliegenden Masterthesis die Altersverteilung und der Schweregrad der Erkrankungen in den drei bisherigen Pandemiewellen auf Basis der Meldedaten verglichen und rechnerisch überprüft, ob die Demographieunterschiede der Hamburger Bezirke (bzgl. Alter und Geschlecht) die Unterschiede der bezirksspezifischen 7-Tage-Inzidenzen begründen könnten. Die statistischen Analysen der Meldedaten haben gezeigt, dass über die bisherigen Pandemiewellen eine Verschiebung der in Hamburg infizierten Altersgruppen hin zu jüngeren Personen stattgefunden hat. Weiterhin nahm der Anteil milder Krankheitsverläufe zu. Es ist wahrscheinlich, dass beide Phänomene zumindest teilweise auf die fortschreitende Impfkampagne zurückzuführen sind. Die Hypothese, Demographieunterschiede seien der Grund für Unterschiede der bezirksspezifischen 7-Tage Inzidenzen, konnte durch die durchgeführten Analysen nicht gestützt werden, sodass hier weitere wissenschaftliche Studien folgen sollten.

On February 29th, 2020, the first case of an infection with SARS-CoV-2 was reported in Hamburg. Until July 1st of the following year there were all together 77.370 proven infections with this emerging pathogen which first occurred in China in December 2019 and quickly spread to become a pandemic. Since the introduction of the “Infektionsschutzgesetz”, the digital surveillance of notifiable infectious diseases is mandatory in Germany. During the course of the pandemic, this surveillance system is put to the proof in a so far incomparable manner. For the present study, simplicity, data quality and timeliness of the surveillance system for the reporting of SARS-CoV-2-cases in Hamburg was evaluated. It was shown that its performance regarding timeliness is on a high level. With respect to the attributes of simplicity and data quality, potential for optimization was identified. Currently separated systems for case-management and reporting of cases as well as partially not automatized interfaces bear a high risk of data loss or incorrect transfer of data between the systems – especially under the high pressure of a pandemic. Nevertheless, the system was able to serve the former demand and focus of the regional surveillance. But analyses have shown that the completeness of data that is by law mandatory to be reported, is not high in all cases. Since German surveillance starts to shift from using the 7-day incidence of new infections as an indicator for introducing containment measures, a high data quality of this other information becomes increasingly important. An optimization of the digital reporting system provides the opportunity to increase the data quality. Furthermore, the age distribution and the severity of disease of the reported SARS-CoV-2-cases were analyzed and compared between the three pandemic waves until the end of June 2021. It was also calculated whether demographic differences of Hamburg’s districts (regarding age and gender) can account for the differences in district-specific 7-day incidences of new infections. Analyses showed that over the three pandemic waves the ratio of infected age groups in Hamburg shifts to an increasing share of younger people getting infected. Also, the amount of people having a mild course of disease becomes bigger. Both trends might originate from the progressing vaccination campaign. The hypothesis, that the different amounts of infections in Hamburg’s seven districts result from the differences in their demographic, was not supported by the present thesis. Further studies will be necessary to reliably identify possible reasons.

Entwicklung einer Anwendung mit grafischer Oberfläche zur Positionierung eines Eye-Tracking Systems
Carina Fischer

Bachelorarbeit im Studiengang Assistive Technologien
Betreut durch Prof. Dr. Frank Wallhoff und Rebecca Heuermann B.Eng.
Eingereicht am 7. September 2021

Das Ziel dieser Bachelorarbeit besteht darin, dass eine Anwendung programmiert wird, die bei der Positionierung eines Eye-Tracking-Systems genutzt wird. In dieser Arbeit wird dabei im besonderen auf die Positionierung im Kontext der Unterstützten Kommunikation Bezug genommen. Die Positionierhilfe soll eine genauere Positionierung ermöglichen und zusätzliche Informationen liefern. Dadurch soll bei der Nutzung der Kommunikationsgeräte eine gleichbleibende Ausrichtung und damit eine bestmögliche Nutzung der Geräte gewährleistet werden. Die gesamte Entwicklung erfolgt mit den Methoden des Usability-Engineerings in Zusammenarbeit mit Expert_innen für Unterstützte Kommunikation. In der Umsetzung wird die Entwicklung der Anwendung dargestellt. Die Anwendung wird für die Nutzung mit der Alea IntelliGaze CAM30NT entwickelt. Durch die entwickelte Anwendung kann bereits ein Mehrwert durch die Korrektur bei Rotationen und eine angezeigte Korrekturrichtung erzielt werden. Trotzdem ist es nötig, dass die Anwendung vor der Veröffentlichung mit den Nutzenden weiter evaluiert wird.

The aim of this bachelor thesis is that an application is programmed which is used for the positioning of an eye tracking system. In this work, particular reference is made to the positioning in the context of Augmentative and Alternative Communication. The positioning aid should enable more precise positioning and provide additional information. This is intended to ensure an unchanged orientation for the use of the communication devices and thus the best possible use of the devices. The entire development is carried out using the methods of usability engineering in cooperation with experts for assisted communication. The implementation shows the development of the application. The application is developed for use with the Alea IntelliGaze CAM30NT. The implemented application can already achieve added value through the correction of rotations and an indicated direction of correction. Nevertheless, it is necessary that the application be further evaluated with the users before publication. Keywords:

Vergleich von drei audiometrischen Untersuchungssetups zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit und des Hörstatus von Cochlea-Implantat-Systemen
Kevyn Kogel

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und PD Dr. Matthias Hey (Audiologie der Klinik für Hals-, Nasen-, Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie im UKSH Kiel)
Eingereicht am 28. Juni 2021

In dieser Arbeit wurden drei audiometrische Untersuchungssetups, welche zur Erhebung von Kenndaten für die Überprüfung der Funktionalität und des Hörstatus der CI-Träger:innen verwendet werden bzw. eingesetzt werden könnten, miteinander verglichen. Die drei Untersuchungssetups bestehen aus dem klinischen Verfahren (KV), dem automatischen ClosedLoopProgram-Verfahren (CLP-V) und dem appbasierten Verfahren (APP-V). Es soll ermittelt werden, ob Informationen durch die Reduzierung von Messungen bzw. die Verwendung anderer Testarten verloren gehen. Die Messdaten wurden in der HNO-Klinik des UKSH erhoben. Durch die gewonnenen Informationen soll ein zukünftiger Einsatz des CLP-V und APP-V für die CI-Nachsorge ermöglicht werden. Das KV beinhaltet bereits etablierte Messungen für CI-Nachsorge-Untersuchungen. Das CLP-V und APP-V finden bislang noch keine Anwendung in der Nachsorge von CI-Patient:innen. Die 27 Proband:innen führten psychoakustische Messungen (Aufblähkurve und Hörfeldskalierung), Sprachtests in Ruhe (Freiburger Mehr- und Einsilber-Test in geschlossener/offener Test-Durchführung) und Sprachtests im Störgeräusch (Oldenburger Satztest und Ziffern-Tripel-Test) durch. Statistisch signifikante Unterschiede wurden zwischen den Ergebnissen für die Hörfeldskalierung des KV und CLP-V gefunden. Zwischen den Zahlenschwellen des Freiburger Mehrsilber-Test konnte für das KV und CLP-V kein signifikanter Unterschied gefunden werden. Die Ergebnisse des Freiburger Einsilber-Tests des CLP-V sind signifikant besser als die Ergebnisse des KV bei dem Messpegel 50 dB. Die Sprachverständlichkeitsschwellen des Oldenburger Satztests und Ziffern-Tripel-Tests zeigen keinen signifikanten Unterschied. Die erhobenen Daten der Untersuchungssetups zeigen bis auf die Messungen der Hörfeldskalierung vergleichbare Messergebnisse.

In this work, three audiometric test setups, which are used or could be used to collect key data for checking the functionality and hearing status of CI wearers, were compared. The three setups consist of the clinical procedure (KV), the automatic ClosedLoopProgram procedure (CLP-V), and the app-based procedure (APP-V). The aim is to determine whether information is lost due to the reduction of measurements or the use of other types of tests. The measurement data were collected in the UKSH ENT clinic. The information obtained is intended to enable future use of the CLP-V and APP-V for CI follow-up care. The KV includes already established measurements for CI follow-up examinations. The CLP-V and APP-V has not yet been used in the follow-up care of CI patients. The 27 test subjects carried out psychoacoustic measurements (free field audiometric threshold and categorical loudness scaling), speech tests in quiet (Freiburg multi-and monosyllabic test in closed / open test execution) and speech tests in noise (Oldenburg sentence test and digit triplet test). Statistically significant differences between the results were found for the categorical loudness scaling of KV and CLP V. No significant difference could be found between the thresholds of the Freiburg multisyllabic test for KV and CLP V. The results of the Freiburg monosyllabic test of the CLP-V are significantly better than the results of the KV at the measurement level of 50 dB. The speech recognition thresholds of the Oldenburg sentence test and the number triplet test show no significant difference. The data collected from the examination setups show comparable measurement results except for the measurements of the categorical loud-ness scaling.

Nutzerzentrierte Entwicklung eines variablen Aktivitätenangebots für Tagespflegeeinrichtungen auf Basis der Roboterplattform Pepper
Jan Ole Eppmann

Bachelorarbeit im Studiengang Assistive Technologien
Betreut durch Prof. Dr. Frank Wallhoff und Alexandra Kolozis MPH
Eingereicht am 27. Mai 2021

Ein Bereich, in dem sich besondere Potentiale der Unterstützung durch technische Assistenzsysteme bieten, ist die Altenpflege. Dort findet eine immer stärkere Belastung der Pflegekräfte statt, während in der Regel Menschen mit heterogener Pflegebedürftigkeit und Leistungsfähigkeit versorgt werden. Als solche Assistenzsysteme können beispielsweise humanoide Roboter eingesetzt werden, da ihnen initial häufig ein hohes Maß an Akzeptanz entegegengebracht wird. In verschiedenen Forschungsprojekten werden Roboter wie Pepper eingesetzt um beispielsweise bei Bewegungsübungen zu assistieren oder für Unterhaltung zu sorgen. In dieser Arbeit wird die Entwicklung eines durch Pepper angebotenen, adaptiven Aktivitätenangebots für Tagespflegeeinrichtungen, auf Basis von Erkenntnissen aus Experteninterviews beschrieben. In diesen Interviews wurde unter anderem deutlich, dass die Gäste zu unterschiedliche Ansprüche und Möglichkeiten haben, um eine realitische Einschätzung, beispielsweise zur Beliebtheit von Aktivitäten, durch den Roboter vorzunehmen. Daher fiel die Entscheidung auf die Entwicklung einer Weboberfläche, über welche die Pflegekräfte die Abläufe und den Umgang durch Pepper konfigurieren können. Dies geschieht hauptsächlich mittels sogenannter Routinen, die eine Auswahl an Aktivitäten umfassen und für jeden Gast einzeln erstellt werden können.

The elderly care is a field where technical assistive systems can have special potentials. There is an increasing load for caregivers, while they usually take care of people with a varying need of care and capabilities. One kind of assistive system that could be used in this setting are humanoid robots, because they are initially often met with a high level of acceptance. In various research projects, robots such as Pepper are used, for example, to assist with movement exercises or to provide entertainment. In this thesis, the development of an adaptive activity selection for day care facilities, offered by Pepper, is described. It is based on findings from expert interviews, in which it became clear that the guests have too different demands and possibilities for the robot to make a realistic estimation, for example about the popularity of activities. Therefore, the decision was made to develop a web interface, over which the caregiver can configure the sequences of events and behavioral rules taken into account by Pepper. This is mainly done by means of so-called routines, which include a selection of activities and can be created individually for each guest.

Design und Entwicklung von Anwendungsszenarien des assistiven Roboters Temi für die stationäre Pflege
Jonas Keil

Bachelorarbeit im Studiengang Assistive Technologien
Betreut durch Prof. Dr. Frank Wallhoff und Dr.-Ing. Vanessa Cobus
Eingereicht am 10. Mai 2021

Bereits vor der COVID-19-Pandemie war der Pflegenotstand ein Thema in der Politik und stellte die Gesellschaft vor eine große Herausforderung. Mittlerweile sind der Druck und die Belastung auf die Pflegebranche enorm gestiegen, sodass immer häufiger Angestellte in Teilzeit wechseln oder kündigen. Die dürftigen Arbeitsbedingungen in Kombination mit geringen Löhnen, sorgen für Personalknappheit und führen zum Pflegekräftemangel. Der Pflegenotstand lässt sich zudem auf den langsamen Fortschritt der Digitalisierung in der Pflege zurückführen. Hierzu gehört unter anderem der mangelnde Einsatz von Robotern, die zur Unterstützung der Angestellten in der Pflege eingesetzt werden. Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Erstellung und dem Design von Anwendungsszenarien des Roboters Temi für den Einsatz in einer stationären Pflegeeinrichtung. Im Zuge der vorangegangenen Praxisphase wurde der Roboter durch die Implementierung einer Fernsteuerung technisch erweitert, sodass dieser nun zusätzlich aus der Ferne navigiert werden kann. Im Verlaufe der Ausarbeitung wird verdeutlicht, inwiefern der Roboter Temi als Pflegeroboter sinnvoll in einer Pflegeeinrichtung eingesetzt werden könnte. Neben Recherchen werden hierfür Experten aus unterschiedlichen Bereichen der Pflegebranche hinsichtlich einer ökonomischen und effizienten Integration des Roboters befragt. Aus den Recherchen, den Interviews und der Softwareimplementierung ergaben sich schlussendlich unterschiedliche Anwendungsszenarien, die den potentiellen Nutzen des Roboters in einer Pflegeeinrichtung veranschaulichen.

Even before the COVID-19 pandemic, the current nursing situation was a problem discussed in politics, because it challenged the society. In the meantime, the pressure and the burden on the nursing care sector has increased enormously, so that an increasing amount of employees change to a part-time schedule or quit. The poor working conditions in combination with low wages result in a shortage of nursing staff. The situation can also be traced back to the slow progress of digitalization in this area. This also includes the small amount of robots, which are used to support the employees. The present elaboration deals with the creation and design of application scenarios for the robot Temi to be used in a stationary care facility. In the previous project, the robot was also technically enhanced by implementing a remote control, enabling nursing staff to control the robot from further away. The elaboration will show how the Temi robot could be used in a care facility. In addition to the research, experts from different areas of the care sector are inquired about an economical and efficient integration of the robot. The research, the interviews and the software implementation ultimately resulted in different application scenarios that show the potential benefits of the robot in a care facility. Keywords:

Entwicklung eines adaptiven Assistenten auf Basis von unüberwachten maschinellen Lernens mit xAPI-Nutzungsinteraktionsdaten in Serious Games
Geraldine Sutter

Bachelorarbeit im Studiengang Assistive Technologien
Betreut durch Prof. Dr. Frank Wallhoff und Dipl.- Inf. Alexander Streicher
Eingereicht am 30. April 2021

In dem Prozess des Lernens macht jeder unterschiedliche Fortschritte und benötigt dementsprechend individuelle Anleitung. In Zeiten der Digitalisierung, wird vermehrt auf Serious Games gesetzt, welche dem Nutzer spielerisch den Lernstoff nahebringen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer menschlichen Assistenz. Wenn ein Lehrer nicht vor Ort sein kann um zu unterstützen, kann dies zu Frustration führen. Deshalb wäre ein virtueller Assistent, der sich adaptiv an das Lernverhalten des Nutzers anpasst, vorteilhaft. Ziel dieser Arbeit ist die Umsetzung eines intelligenten virtuellen Assistenten. Hierbei soll der bereits vorhandene Assistent Smart LISA verbessert, also "intelligent" gemacht werden. Die Forschungsfrage ist, ob es möglich ist, eine künstliche Intelligenz (KI) zu erstellen, welche das Nutzerverhalten in einem Spiel analysiert, mit anderen Nutzern vergleicht und das Agieren des Assistenten darauf adaptiv anpasst. Um einen solchen Assistenten implementieren zu können wurde ein xAPI-Tracker genutzt, um die Lerndaten der Nutzer aufnehmen zu können. Der Assistent kommuniziert mit einem Cluster-Server, welcher die Nutzerdaten kategorisiert und ein passendes Cluster zurückgibt. Für dieses Clustering wurde der Elkan-Algorithmus genutzt. Dieser Assistent wurde in ein Lernspiel eingebaut und in einer Online-Studie getestet und bewertet. Durch diese Studie wurde deutlich, dass Nutzer eine passive Unterstützung bevorzugen.

In the process of learning, everyone makes different progress and needs individual guidance accordingly. In times of digitalization, there is more and more reliance to Serious Games are set, which playfully bring the learning material closer to the user. This replaces the human assistance. It can lead to frustration, if a teacher cannot be on site to assist. Therefore, a virtual assistant would be beneficial, that adaptively adjusts to the user’s learning behavior. The purpose of this work is the implementation of an intelligent virtual assistant. The existing assistant Smart LISA is to be improved, or other words, it is to be made „intelligent“. The research question is whether it is possible to create an Artificial intelligence (AI) that analyzes user behavior in a game, compares it with other users, and adaptively adjusts the assistant’s actions accordingly. To implement such an assistant, an xAPI tracker was used to record the learning data of the users. The assistant communicates with a cluster server, which categorizes the user data and returns a matching cluster. For this clustering the Elkan algorithm was used. This assistant was built into an educational game and tested and evaluated in an online study. Through this study, it became apparent that users prefer passive assistance.

Sprachkommunikation trotz Gehörschutz - Möglichkeiten und Grenzen aktueller Systeme und neuer Technologien basierend auf blinder Quellentrennung
Martin Berdau

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Jörg Bitzer und Dr. Jan Rennies-Hochmuth
Eingereicht am 29. April 2021

Das Ziel dieser Arbeit war es, eine auf DNNs basierende blinde Quellentrennung, welche zuvor in Film und Fernsehen zur Sprachverbesserung angewandt wurde, im Kontext von Gehörschutz zu evaluieren und in einen vorliegenden Gehörschutz zu implementieren, um die Sprachverständlichkeit in Lärmumgebungen zu steigern. Außerdem sollten generelle Gehörschutz-Charakteristika anhand von fünf aktuellen Gehörschutzmodellen ermittelt werden. Zunächst wurde eine offline betriebene Analyse mit Lärmsignalen und Sprache mittels objektiver Maße durchgeführt, um das Potenzial der vorliegenden Quellentrennung zu ermitteln. Anschließend wurden mehrere Analysen mit Kunstkopfmessungen durchgeführt, um Übertragunsfunktionen, dynamisches Verhalten, Erhaltung binauraler Parameter und die Sprachverarbeitung durch die Gehörschützer zu untersuchen. Die Offline-Analysen zeigten, dass die Signale der Quellentrennung (Sprache und Hintergrundgeräusch) verwendet werden können, um den SNR und damit die Sprachverständlichkeit zu erhöhen. Für niedrige SNR zeigte sich bei dem Gehörschutz mit Quellentrennung, dass die Sprachverständlichkeit erhöht werden kann, während bei hohen Sprachpegeln ein durch die Verarbeitungsverzögerung auftretender Echoeffekt merkbar wurde, der die Sprachverständlichkeit störte. Für alle verwendeten Gehörschützer zeigt sich, dass große Unterschiede bezüglich der frequenzabhängigen Dämpfung sowie teilweise eine starke Verzerrung der interauralen Pegeldifferenzen zu beobachten sind, was negative Implikationen auf die Umgebungswahrnehmung und Orientierung haben könnte.

The aim of this bachelor thesis was to use a DNN-based blind source separation, which had previously been used successfully for enhancing speech in tv broadcasting, in a hearing protection device with the intention to improve speech intelligibility in noisy environments. Furthermore, five other hearing protection devices were selected for analysis of their characteristics. Offline experiments with speech and noise signals were conducted using objective measures to investigate the potential of the chosen source separation. Afterwards transfer functions, dynamic behaviour, preservation of binaural cues and speech processing were analysed for all devices. The offline evaluation of the source separation showed, that the seperated signals (extracted speech and background noise) can be used in order to boost speech intelligibility by mixing back the signal at a better signal-to-noise-ratio. While running the source separation on a hearing protection device, speech intelligibility increased for low levels of speech. However, when exposed to high levels of speech, transmitted sound and the delayed signal by the source separation caused an echo effect, reducing speech intelligibility. All used hearing protection devices differed strongly regarding their frequency specific damping while some of them also caused heavy distortions of interaural level differences, which may be problematic for spatial awareness and orientation.

Evaluierung von Methoden zur Detektion von Artefakten in Ohr-nah gemessenen EEG-Daten
Jill Hemberger

Bachelorarbeit im Studiengang Assistive Technologien
Betreut durch Prof. Dr. Frank Wallhoff und Dr.-Ing. I. Wolf
Eingereicht am 22. April 2021

Zur mobilen drahtlosen Anwendung von EEG-Messungen wurden Ohr-nahe EEG-Systeme entwickelt. Diese sollen unter anderem zur alltäglichen Anwendung oder zur Überwachung von Epilepsie Patienten beitragen. Da es bei EEG-Messungen stets zu Artefakten kommt, erschweren diese die Anwendung von EEG-Messungen in diesen Situationen. Um Unterschiede zwischen den klassischen EEG-Daten und Ohr-nahen EEG-Daten festzustellen wurden diese zunächst zeitlich analysiert. Daraufhin wurden Artefakte in Ohr-nah gemessenen EEG-Daten identifiziert und charakterisiert, um diese zuverlässig identifizieren zu können. Dabei wurde aufgezeigt in welchen Kanälen bestimmte Artefakte primär enthalten sind, deren durchschnittliche Amplitude bestimmt und deren Form analysiert. Um Artefakte aus Ohr-nah gemessenen EEG-Daten zuverlässig detektieren und anschließend entfernen zu können wurden die drei Methoden Threshold, Kurtosis und Joint Probability dazu evaluiert. Die Anzahl der jeweils detektierten Segmente wurden mit der Signalentdeckungstheorie untersucht und bewertet. Dabei wurde gezeigt, dass sich für verschiedene Artefakte unterschiedliche Methoden am besten eigen und bewertet welche der Methoden sich bei der Detektion der Artefakte insgesamt eignet.

Ear near EEG systems have been developed for mobile wireless application of EEG measurements. These are intended, among other things, for everyday use or for monitoring epilepsy patients. Since artifacts always occur in EEG measurements, they make the application of EEG measurements in these situations difficult. In order to determine differences between classical EEG data and near-ear EEG data, the latter were first analyzed temporally. Subsequently, artifacts in EEG data measured close to the ear were identified and characterized in order to be able to identify them reliably. In doing so, the channels in which certain artifacts are primarily contained were identified, their average amplitude was determined, and their shape was analyzed. In order to reliably detect and remove artifacts from EEG data measured close to the ear, the three methods Threshold, Kurtosis and Joint Probability were evaluated. The number of segments detected in each case was examined and evaluated using signal detection theory. It was shown that different methods are best suited for different artifacts and evaluated which of the methods is suitable for the detection of the artifacts as a whole.

Quantifizierung der richtungsabhängigen Schalleintragskomponente am Trommelfell bei einem offenen Im-Ohr-Hörsystem mit nicht-individueller Passform
Vincent Gräfen

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Matthias Blau und Prof. Dr. Martin Hansen
Eingereicht am 31. März 2021

Im Rahmen des Sonderforschungsbereich 1330 „Hörakustik: Perzeptive Prinzipien, Algorithmen und Anwendungen“ wurde ein individuell anwendbares akustisches Ohrstück mit einer generischen Otoplastik entwickelt. Mittels diesem wurde die sogenannte Hearpiede-Datenbank, eine Ansammlung von verschiedenen akustischen Transferfunktionen erstellt. Bei der Auswertung der Daten wurden verschiedene Auffälligkeiten beobachtet. Theoretische Untersuchungen zeigten bisher bei eingesetzten Ohrstücken eine ungerichtete Schallübertragung im Restvolumen. Die Auswertung zeigte für die Datensätze der Datenbank jedoch, dass der Schall zwischen einem Mikrofon am inneren Ende des Ohrstückes und dem Trommelfell individuell auftretende Richtungsabhängigkeiten aufweist. Eine mögliche Erklärung für diese können akustische Undichtigkeiten in dem betrachteten System sein. Diese Arbeit führt eine genauere Betrachtung der auftretenden Richtungsabhängigkeiten durch die zusätzliche Schalleintragskomponente im Kontext mit der gemessenen Einfügedämmung des Im-Ohr-Hörsystems. Messungen mittels verschiedener Silikoneinsätze an einer endlichen Schallwand zeigen einen Zusammenhang im Muster der Richtungsabhängigkeit der Einfügedämmung des Im-Ohr Hörsystems und den aufretenden Richtungsabhängigkeiten in der Restgehörgangsübertragungsfunktion. Beide Effekte sind individuell durch die entsprechende Dichtigkeit des Hearpieces gekennzeichnet. Die Auswertung der Probandendaten aus der Hearpiece-Datenbank zeigt, dass Leckage eine wahrscheinliche Ursache für die Richtungsabhängigkeiten in den Transferfunktionen ist. Eine genaue Bestimmung der zusätzlich eindringenden Schallkomponente ist jedoch aufgrund individueller struktureller Unterschiede nicht möglich. Anhand des Frequenzverlaufs der Einfügedämmung und den auftretenden Richtungsabhängigkeiten kann dennoch eine grobe Klassifizierung stattfinden.

In the framework of the Collaborative Research Center 1330 „Hearing Acoustics: Perceptive Principles, Algorithms and Applications“ an individually applicable acoustic earpiece with a generic earmold was developed. By means of this, the so-called Hearpiece database, a collection of different acoustic transfer functions, was created. During the evaluation of the data, various anomalies were observed. Theoretical investigations previously showed an undirected sound transfer in the residual volume for inserted earpieces. However, the evaluation showed for the data sets of the database that the sound between a microphone at the inner end of the earpiece and the eardrum shows individually occurring directional dependencies. A possible explanation for these may be acoustic leakage in the system. This work takes a closer look at the directional dependencies that occur due to the additional sound input component in the context of the measured insertion loss of the in-the-ear hearing system. Measurements using different silicone inserts on a finite baffle show a correlation in the pattern of the directional dependence of the in-the-ear hearing system’s attenuation and the emerging directional dependencies in the residual auditory canal transfer function. Both effects are individually characterized by the corresponding tightness of the hearpiece. Analysis of the subject data from the hearpiece database indicates that leakage is a likely cause of the directional dependencies in the transfer functions. However, an exact determination of the additional penetrating sound component is not possible due to individual structural differences. Nevertheless, a rough classification can be made on the basis of the frequency response of the insertion loss and the directional dependencies that occur.