DE10039401C2 - Mindestens teilweise implantierbares Hörsystem - Google Patents
Mindestens teilweise implantierbares HörsystemInfo
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Abstract
Mindestens teilweise implantierbares Hörsystem mit mindestens einem schallaufnehmenden Sensor (38) zur Aufnahme von Schallsignalen und deren Umwandlung in entsprechende elektrische Signale, einer elektronischen Signalverarbeitungseinheit (40, 62) zur Audiosignalverarbeitung und -verstärkung, einer elektrischen Energieversorgungseinheit (54), die einzelne Komponenten des Systems mit Strom versorgt, sowie mindestens einem ein aktives elektromechanisches Element (12, 13) aufweisenden, von einer treibenden Elektronikbaugruppe (44) der Signalverarbeitungseinheit angesteuerten ausgangsseitigen elektromechanischen Wandler (10) zur Stimulation eines beliebigen Mittelohr-Zielossikels über ein passives Koppelelement (21). Zwischen dem aktiven elektromechanischen Element (12, 13) des Wandlers (10) und dem passiven Koppelelement (21) ist eine schaltbare Kupplungsanordnung (22) angeordnet, die im inaktiven Zustand der den Wandler treibenden Elektronikbaugruppe (44) das passive Koppelelement von dem ausgangsseitigen Teil (12) des Wandlers so weitgehend abkuppelt, daß die mechanische Ausgangsimpedanz des Wandlers im wesentlichen keinen Einfluß auf die natürliche Schwingfähigkeit der Ossikelkette des Mittelohres hat und somit die natürliche Resthörfähigkeit für Luftschall weitgehend erhalten bleibt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mindestens teilweise implantierbares Hörsystem mit
mindestens einem schallaufnehmenden Sensor zur Aufnahme von Schallsignalen und
deren Umwandlung in entsprechende elektrische Signale, einer elektronischen Signalver
arbeitungseinheit zur Audiosignalverarbeitung und -verstärkung, einer elektrischen
Energieversorgungseinheit, die einzelne Komponenten des Systems mit Strom versorgt,
sowie mindestens einem ein aktives elektromechanisches Element aufweisenden, von einer
treibenden Elektronikbaugruppe der Signalverarbeitungseinheit angesteuerten ausgangs
seitigen elektromechanischen Wandler zur Stimulation eines beliebigen Mittelohr-Zielossikels
über ein passives Ankoppelelement.
Unter mindestens teilweise implantierbaren Hörsystemen sollen vorliegend Systeme
verstanden werden, bei denen das Schallsignal mit mindestens einem Sensor, der ein
Schallsignal in ein elektrisches Signal umwandelt (Mikrofonfunktion), aufgenommen und
elektronisch weiterverarbeitet und verstärkt wird und deren ausgangsseitiges Signal das
geschädigte Gehör auf elektromechanische Weise stimuliert.
Unter dem Begriff "Hörstörung" sollen vorliegend alle Arten von Innenohrschäden sowie
auch zeitweise auftretende oder permanente Ohrgeräusche (Tinnitus) verstanden werden.
Elektronische Maßnahmen zur Rehabilitation eines operativ nicht behebbaren Innenohrscha
dens haben heute einen wichtigen Stellenwert erreicht. Bei totalem Ausfall des Innenohres
sind Cochlea Implantate mit direkter elektrischer Reizung des verbleibenden Hörnerven im
routinemäßigen klinischen Einsatz. Bei mittleren bis schweren Innenohrschäden kommen
derzeit erstmals volldigitale Hörgeräte zur Anwendung, die eine neue Welt der elektroni
schen Audiosignalverarbeitung eröffnen und erweiterte Möglichkeiten der gezielten
audiologischen Feinanpassung der Hörgeräte an den individuellen Innenohrschaden bieten.
Trotz dieser in den letzten Jahren erreichten, erheblichen Verbesserungen der apparativen
Hörgeräteversorgung bleiben bei konventionellen Hörgeräten grundsätzliche Nachteile
bestehen, die durch das Prinzip der akustischen Verstärkung bedingt sind, das heißt
insbesondere durch die Rückwandlung des elektronisch verstärkten Signals in Luftschall. Zu
diesen Nachteilen zählen Aspekte wie die Sichtbarkeit der Hörgeräte, mangelnde Klangqua
lität aufgrund der elektromagnetischen Wandler (Lautsprecher), verschlossener äußerer
Gehörgang sowie Rückkoplungseffekte bei hoher akustischer Verstärkung.
Aufgrund dieser prinzipiellen Nachteile besteht seit langem der Wunsch, von konventionellen
Hörgeräten mit akustischer Anregung des geschädigten Innenohres abzuweichen und diese
durch teil- oder vollimplantierbare Hörsysteme mit einer direkten mechanischen Stimulation
zu ersetzen. Implantierbare Hörsysteme unterscheiden sich von konventionellen Hörgeräten:
zwar wird das Schallsignal mit einem adäquaten Mikrofon in ein elektrisches Signal
umgewandelt und in einer elektronischen Signalverarbeitungsstufe verstärkt; dieses
verstärkte elektrische Signal wird jedoch nicht einem elektroakustischen Wandler (Lautspre
cher) zugeführt, sondern einem implantierten elektromechanischen Wandler, dessen
ausgangsseitige mechanische Schwingungen unmittelbar, also mit direktem mechanischem
Kontakt, dem Mittel- beziehungsweise Innenohr zugeführt werden oder mittelbar durch
einen Kraftschluß über einen Luftspalt bei zum Beispiel elektromagnetischen Wandlersyste
men. Dieses Prinzip gilt unabhängig von einer teilweisen oder vollständigen Implantation
aller notwendigen Systemelemente sowie auch unabhängig davon, ob eine reine Innenohr
schwerhörigkeit bei vollständig intaktem Mittelohr oder eine kombinierte Schwerhörigkeit
(Mittel- und Innenohr geschädigt) rehabilitiert werden soll. Daher sind in der jüngeren
wissenschaftlichen Literatur sowie in zahlreichen Patentschriften implantierbare elektrome
chanische Wandler sowie Verfahren zur Ankopplung der mechanischen Wandlerschwingun
gen an das intakte Mittelohr beziehungsweise das Innenohr direkt zur Rehabilitation einer
reinen Innenohrschwerhörigkeit sowie auch an verbleibende Ossikel des Mittelohres bei
artifiziell oder pathologisch verändertem Mittelohr zur Versorgung einer Schalleitungs
schwerhörigkeit sowie deren Kombinationen beschrieben worden.
Als elektromechanisches Wandlerverfahren kommen grundsätzlich alle physikalischen
Wandlungsprinzipien in Frage wie elektromagnetisch, elektrodynamisch, magnetostriktiv,
dielektrisch und piezoelektrisch. Verschiedene Forschungsgruppen haben sich in den
letzten Jahren im wesentlichen auf zwei dieser Verfahren konzentriert: elektromagne
tisch und piezoelektrisch. Beim piezoelektrischen Verfahren ist eine mechanisch direkte
Kopplung der ausgangsseitigen Wandlerschwingungen an die Mittelohrossikel oder
direkt an das ovale Fenster notwendig; beim elektromagnetischen Prinzip kann die
Kraftkopplung einerseits über einen Luftspalt erfolgen ("kontaktlos"), das heißt, nur der
Permanentmagnet wird durch dauerhafte Fixation in direkten mechanischen Kontakt mit
einem Mittelohrossikel gebracht. Andererseits besteht die Möglichkeit, den Wandler
vollständig in einem Gehäuse zu realisieren (Spule und Magnet sind mit kleinstmögli
chem Luftspalt gekoppelt) und die ausgangsseitigen Schwingungen über ein mechanisch
steifes Koppelelement mit direktem Kontakt auf die Mittelohrossikel zu übertragen.
Bei den beschriebenen Wandler- und Ankopplungsvarianten sind grundsätzlich zwei Implan
tationsprinzipien zu unterscheiden:
- a) Bei dem einen befindet sich der elektromechanische Wandler mit seinem aktiven Wand lerelement selbst im Mittelohrbereich in der Paukenhöhle, und er ist dort mit einem Ossikel oder dem Innenohr direkt verbunden.
- b) Bei dem anderen befindet sich der elektromechanische Wandler mit seinem aktiven Wandlerelement außerhalb des Mittelohrbereiches in einer artifiziell geschaffenen Mastoidhöhle; die ausgangsseitigen mechanischen Schwingungen werden dann mittels mechanisch passiver Koppelelemente über geeignete operative Zugänge (natürlicher aditus ad antrum, Eröffnung des chorda-facialis-Winkels oder über eine artifizielle Bohrung vom Mastoid aus) zum Mittel- beziehungsweise Innenohr übertragen.
Ein Vorteil der Varianten nach a) besteht darin, daß der Wandler als so genannter "Floating
Mass"-Wandler ausgeführt sein kann, das heißt, das Wandlerelement benötigt keine "Reaktio"
über eine feste Verschraubung mit dem Schädelknochen, sondern es schwingt aufgrund von
Massenträgheitsgesetzen mit seinem Wandlergehäuse und überträgt diese direkt auf ein
Mittelohrossikel (u. a. US-A-5 624 376). Dies bedeutet einerseits, daß vorteilhaft auf ein
implantierbares Fixationssystem an der Schädelkalotte verzichtet werden kann; andererseits
bedeutet diese Variante nachteilig, daß voluminöse artifizielle Elemente in die Paukenhöhle
eingebracht werden müssen und deren Langzeit- und Biostabilität insbesondere bei
temporären pathologischen Veränderungen des Mittelohres (zum Beispiel otits media) heute
nicht bekannt beziehungsweise gewährleistet sind. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht
darin, daß die Wandler vom Mastoid aus mit ihrer elektrischen Zuleitung ins Mittelohr
gebracht werden und dort mit Hilfe geeigneter operativer Werkzeuge fixiert werden müssen;
dies erfordert einen erweiterten Zugang durch den chorda-facialis-Winkel und bringt somit
eine latente Gefährdung des in unmittelbarer Nachbarschaft gelegenen Gesichtsnerven
(nervus facialis) mit sich. Weiterhin sind solche "Floating-Mass-Wandler" dann nur noch sehr
eingeschränkt oder überhaupt nicht mehr einsetzbar, wenn das Innenohr zum Beispiel über
das ovale Fenster direkt stimuliert werden soll, weil aufgrund pathologischer Veränderungen
zum Beispiel der Amboß wesentlich geschädigt ist beziehungsweise gar nicht mehr vorhan
den ist und somit ein derartiger Wandler nicht mehr mit einem schwingfähigen und mit dem
Innenohr in Verbindung stehenden Ossikel mechanisch verbunden werden kann.
Ein gewisser Nachteil der Wandlervarianten nach b) ist der Umstand, daß die Wandlerge
häuse mit implantierbaren Positionier- und Fixationssystemen an der Schädelkalotte befestigt
werden müssen. Ein weiterer Nachteil der Varianten nach b) besteht darin, daß, vorzugs
weise mittels geeigneter Laser, Vertiefungen in die Zielossikel eingebracht werden müssen, in
welche die Spitze einer Koppelstange eingesetzt wird, um für eine dauerhafte und mecha
nisch sichere Schwingungsübertragung von dem schwingenden Wandlerteil zu dem Amboß
körper zu sorgen. Dies ist einerseits technisch aufwendig und teuer und bringt andererseits
Risiken für den Patienten mit sich. Es wird davon ausgegangen, daß die Koppelstangenspitze
langfristig eine Osseointegration erfährt, das heißt, daß die Koppelstange mit dem Ossikel
fest verwächst und so eine sichere Übertragung dynamischer Druck- und Zugkräfte
gewährleistet. Dieser Langzeiteffekt ist zur Zeit jedoch noch nicht wissenschaftlich gesichert.
Weiterhin besteht bei dieser Ankopplungsart bei einem technischen Wandlerdefekt der
Nachteil, daß eine Entkopplung vom Ossikel zur Entfernung des Wandlers nur mit mecha
nisch basierten operativen Methoden vorgenommen werden kann, was eine erhebliche
Gefährdung des Mittelohres und insbesondere des Innenohres bedeuten kann. Der wesent
liche Vorteil dieser Wandlerausführungsformen nach b) besteht jedoch darin, daß das
Mittelohr weitgehend frei bleibt und der Koppelzugang zum Mittelohr ohne größeres
Gefährdungspotential des nervus facialis erfolgen kann.
In den letzten Jahren wurden solche beschriebenen teil- und vollimplantierbaren Hörsysteme
chronisch im Menschen implantiert. Bei den Langzeitergebnissen zeigen sich folgende
Effekte:
- - bei der Implantation des "Floating Mass Transducers (FMT)" und der Verwendung eines Teilimplantates konnte statistisch signifikant nachgewiesen werden, daß das Resthör vermögen durch die Implantation des FMT bei ausgeschalteter Treiberelektronik des Implantates nicht oder nur unwesentlich verschlechtert wird, da dieser Wandler eine sehr geringe Masse aufweist, die im Bereich der Masse der Ossikel selbst liegt, und daß eine Versteifung der Ossikelkette aufgrund des "floatenden" Prinzips des Wandlers nicht oder nur unwesentlich auftritt (zum Beispiel aufgrund der Steifigkeit der Wandlerzuleitung).
- - bei der Implantation von mechanisch direktgekoppelten Wandlern gemäß den oben genannten Varianten nach b) zeigt sich, daß insbesondere bei Wandlern auf der Basis des piezoelektrischen Prinzips und mit hoher mechanischer Ausgangsimpedanz (US-A-5 277 694) das Resthörvermögen bei ausgeschalteter Treiberelektronik des Implantatsystems deutlich herabgesetzt sein kann, da in diesem Fall die hohe mechanische Ausgangsimpedanz des Wandlers an der Ankoppelstelle an der Ossikelkette dominiert und somit die über das Trommelfell eingestrahlte akustische Energie an der Koppelstelle weitgehend reflektiert wird.
Der Aspekt der weitgehenden Erhaltung des akustischen Resthörvermögens wird heute als
wichtig angesehen, insbesondere dann, wenn aufgrund der gesamten Implantatsystemausle
gung eine Ossikelkettenunterbrechung zur Vermeidung von Rückkopplungen oder/und zur
Optimierung der Energieeintragung ins Innenohr nicht vorgesehen ist. Eine diesbezügliche
Implantatauslegung kann zum Beispiel darin bestehen, bei Verwendung eines digitalen
Signalprozessors softwarebasierte Algorithmen zur Vermeidung beziehungsweise weitge
henden Minimierung von Rückkopplungseffekten einzusetzen.
Grundsätzlich besteht also der Wunsch, insbesondere bei Verwendung von mechanisch
direkt gekoppelten elektromechanischen Wandlern für implantierbare Hörsysteme mit einer
mechanischen Ausgangsimpedanz, die höher ist als die mechanische Lastimpedanz der
angekoppelten biologischen Mittel- und/oder Innenohrstruktur eine Vorrichtung zu
verwenden, die dafür sorgt, daß durch Vermeidung einer "Festbremsung" der Ossikel durch
den angekoppelten Wandler das Resthörvermögen weitestgehend erhalten bleibt, wenn das
elektronische Implantatsystem nicht in Betrieb ist. Die Erhaltung des Resthörvermögens ist
hier so zu verstehen, daß die über das Außenohr einfallende Schallenergie möglichst unver
mindert über das Trommelfell aufgenommen und als mechanische Schwingungsenergie an
das Innenohr weitergeleitet wird.
Mögliche Lösungsvorschläge hierzu sind den älteren Patentanmeldungen DE 199 23 403 A1
und DE 199 35 029 A1 angegeben, bei denen das schwingende Ausgangselement eines elek
tromechanischen Wandlers mit hoher mechanischer Ausgangsimpedanz nicht direkt
metallisch hart an das Zielossikel gekoppelt wird, sondern eine Ankopplung über Adhäsions
kräfte oder über eine entropieelastische Zwischenschicht, wie zum Beispiel Silikone, erfolgt.
Dadurch wird die mechanische Quellimpedanz des Wandlers reduziert. Ein weiterer Vorteil
einer solchen zum Beispiel Adhäsionskopplung ist, daß das Ossikel nicht hauptsächlich in
Schwingungsrichtung des antreibenden Wandlers "zwangsgeführt" wird, was zu einer nicht
optimalen Schwingungsform der Steigbügelfußplatte im ovalen Fenster führen kann
(optimale Schwingungsform: kolbenförmige Schwingung der Steigbügelfußplatte senkrecht
zu ihrer Ebene), sondern seine (frequenzabhängige) Schwingungsrichtung selbst aufgrund
der dynamischen Eigenschaften des intakten Mittelohres einstellt. Dieser Vorteil gilt auch bei
nicht-intakter, (teil-)abgebauter Ossikelkette und Ankopplung an den dem Innenohr zuge
wandten "Rest" der Kette auch im Extremfall bei nur verbleibendem Steigbügel oder nur
Steigbügelfußplatte, da diese(r) durch das so genannte Ligament (elastisches Ringband, das
den Steigbügel im ovalen Fenster "hält") aufgehängt ist. Praktische Erfahrungen dazu liegen
jedoch noch nicht vor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mindestens teilweise implantierbares
Hörsystem zu schaffen, das auf besonders zuverlässige Weise ein Resthörvermögen des
Hörsystemträgers bei nicht in Betrieb befindlichem elektronischem Implantatsystem
aufrechterhält.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem mindestens teilweise implantierbaren
Hörsystem mit mindestens einem schallaufnehmenden Sensor zur Aufnahme von
Schallsignalen und deren Umwandlung in entsprechende elektrische Signale, einer
elektronischen Signalverarbeitungseinheit zur Audiosignalverarbeitung und -verstär
kung, einer elektrischen Energieversorgungseinheit, die einzelne Komponenten des
Systems mit Strom versorgt, sowie mindestens einem ein aktives elektromechanisches
Element aufweisenden, von einer treibenden Elektronikbaugruppe der Signalverarbeitungs
einheit angesteuerten ausgangsseitigen elektromechanischen Wandler zur Stimulation eines
beliebigen Mittelohr-Zielossikels über ein passives Koppelelement, erfindungsgemäß
zwischen dem aktiven elektromechanischen Element des Wandlers und dem passiven
Koppelelement eine schaltbare Kupplungsanordnung vorgesehen ist, die im inaktiven
Zustand der den Wandler treibenden Elektronikbaugruppe das passive Koppelelement von
dem ausgangsseitigen Teil des elektromechanischen Wandlers so weitgehend abkoppelt, daß
die mechanische Ausgangsimpedanz des Wandlers keinen oder nur einen geringfügigen
Einfluß auf die natürliche Schwingfähigkeit der Ossikelkette des Mittelohres hat und somit
die natürliche Resthörfähigkeit für Luftschall möglichst weitgehend erhalten bleibt.
Ist bei dem Hörsystem nach der Erfindung das elektronische Implantatsystem aus welchen
Gründen auch immer inaktiv (das heißt nicht in Betrieb), wird über die schaltbare Kupp
lungsanordnung das aktive elektromechanische Element des Wandlers von dem passiven
Koppelelement und damit von der Ossikelkette abgekoppelt. Auf diese Weide wird vermie
den, daß auf akustische Signale zurückgehende Schwingungen der Ossikelkette von dem
sonst, das heißt im normalen Betrieb des Hörsystems, mit der Ossikelkette mechanisch direkt
gekoppelten elektromechanischen Wandler be- oder verhindert werden oder, mit anderen
Worten, über das Trommelfell eingestrahlte akustische Energie in beträchtlichem Umfang an
der Ankoppelstelle reflektiert wird. Die über das Außenohr einfallende und von dem
Trommelfell aufgenommene Schallenergie wird so im wesentlichen unvermindert an das
Innenohr weitergeleitet. Infolgedessen bleibt das Resthörvermögen des Hörsystemträgers
weitestgehend erhalten.
Der erfindungsgemäßen Lösung kommt vor allem dann besondere Bedeutung zu, wenn die
mechanische Ausgangsimpedanz des Hörsystems höher ist als die mechanische Lastimpedanz
der angekoppelten biologischen Mittel- und/oder Innenohrstruktur.
Der vorliegend im Zusammenhang mit der Kupplungsanordnung verwendete Begriff
"schaltbar" ist weitfassend zu verstehen. Er ist keineswegs auf eine kraft- und/oder form
schlüssige Verbindung im "eingeschalteten" Zustand und ein vollständiges Trennen des
aktiven elektromechanischen Wandlerelements von dem passiven Koppelelement im
"ausgeschalteten" Zustand der Kupplungsanordnung beschränkt, sondern soll allgemein alle
Fälle umfassen, bei welchen zwischen dem "eingeschalteten" und dem "ausgeschalteten"
Zustand der "schaltbaren" Kupplungsanordnung ein wesentlicher Unterschied hinsichtlich der
mechanischen Ausgangsimpedanz des ausgangsseitigen Wandlers - bezogen auf die vom
Wandler abliegende Seite der Kupplungsanordnung - vorliegt. Vorzugsweise ist die schalt
bare Kupplungsanordnung so ausgeführt, daß zwischen dem eingeschalteten und dem
ausgeschalteten Zustand der Kupplungsanordnung ein mechanischer Impedanzunter
schied von mindestens 10 dB besteht.
Die schaltbare Kupplungsanordnung ist im Hinblick auf die beengten Platzverhältnisse am
Implantationsort und zum Kleinhalten der schwingenden Massen vorzugsweise mikrosys
temtechnisch hergestellt. Sie weist zweckmäßig ein elektromechanisch aktives Bauele
ment, insbesondere ein Piezoelement, auf. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind
das aktive elektromechanische Element des Wandlers und die schaltbare Kupplungsan
ordnung in einem gemeinsam Gehäuse untergebracht. Dies vereinfacht die Ansteuerung
der Kupplungsanordnung und vermeidet ein zusätzliches Kupplungsgehäuse.
Das passive Koppelelement kann in an sich bekannter Weise mit dem aktiven elektromecha
nischen Element des Wandlers über eine Koppelstange in mechanischer Verbindung
stehen. Dabei kann die schaltbare Kupplungsanordnung in die Koppelstange eingefügt
oder zwischen dem aktiven elektromechanischen Element des Wandlers und dem dem
Wandler zugewendeten Ende der Koppelstange angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Signalverarbeitungseinheit
auch zur Ansteuerung der schaltbaren Kupplungsanordnung ausgelegt. Die
Signalverarbeitungseinheit weist vorteilhaft einen digitalen Signalprozessor zum Verar
beiten der Schallsensorsignale und/oder zum Generieren von digitalen Signalen für eine
Tinnitusmaskierung sowie zum Ansteuern der schaltbaren Kupplungsanordnung auf.
Der Signalprozessor kann statisch in der Weise ausgelegt sein, daß entsprechende
Softwaremodule aufgrund wissenschaftlicher Erkenntnisse einmalig in einem Programm
speicher des Signalprozessors abgelegt werden und unverändert bleiben. Liegen dann
aber später zum Beispiel aufgrund neuerer wissenschaftlicher Erkenntnisse verbesserte
Algorithmen zur Sprachsignalaufbereitung und -verarbeitung vor und sollen diese
genutzt werden, muß durch einen invasiven, operativen Patienteneingriff das gesamte
Implantat oder das Implantatmodul, das die entsprechende Signalverarbeitungseinheit
enthält, gegen ein neues mit der veränderten Betriebssoftware ausgetauscht werden.
Dieser Eingriff birgt erneute medizinische Risiken für den Patienten und ist mit hohem
Aufwand verbunden.
Diesem Problem kann dadurch begegnet werden, daß in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung dem Signalprozessor zur Aufnahme und Wiedergabe eines Betriebspro
gramms eine wiederholt beschreibbare, implantierbare Speicheranordnung zugeordnet
ist, und mindestens Teile des Betriebsprogramms durch von einer externen Einheit über
eine Telemetrieeinrichtung übermittelte Daten geändert oder ausgetauscht werden kön
nen. Auf diese Weise läßt sich nach Implantation des implantierbaren Systems die
Betriebssoftware, einschließlich von Software zur Ansteuerung der vorstehend erläu
terten schaltbaren Kupplungsanordnung, als solche verändern oder auch vollständig
austauschen.
Bevorzugt ist die Auslegung so beschaffen, daß darüber hinaus bei vollimplantierbaren
Systemen auch in an sich bekannter Weise Betriebsparameter, das heißt patientenspezifi
sche Daten, wie beispielsweise audiologische Anpaßdaten, oder veränderbare Implantat
systemparameter (zum Beispiel als Variable in einem Softwareprogramm zur Ansteue
rung der schaltbaren Kupplungsanordnung oder zur Regelung einer Batterienachladung)
nach der Implantation transkutan, das heißt drahtlos durch die geschlossene Haut, in das
Implantat übertragen und damit verändert werden können. Dabei sind die Softwaremo
dule bevorzugt dynamisch, oder mit anderen Worten lernfähig, ausgelegt, um zu einer
möglichst optimalen Rehabilitation der jeweiligen Hörstörung zu kommen. Insbesondere
können die Softwaremodule adaptiv ausgelegt sein, und eine Parameteranpassung kann
durch "Training" durch den Implantatträger und weitere Hilfsmittel vorgenommen
werden.
Weiterhin kann die Signalverarbeitungselektronik ein Softwaremodul enthalten, das eine
möglichst optimale Stimulation auf der Basis eines lernfähigen neuronalen Netzwerkes
erreicht. Das Training dieses neuronalen Netzwerks kann durch den Implantatträger
erfolgen und/oder unter Zuhilfenahme weiterer externer Hilfsmittel.
Die Speicheranordnung zum Speichern von Betriebsparametern und die Speicheranord
nung zur Aufnahme und Wiedergabe des Betriebsprogramms können als voneinander
unabhängige Speicher implementiert sein; es kann sich jedoch auch um einen einzigen
Speicher handeln, in dem sowohl Betriebsparameter als auch Betriebsprogramme
abgelegt werden können.
Die vorliegende Lösung erlaubt eine Anpassung des Systems an Gegebenheiten, die erst
nach Implantation des implantierbaren Systems erfaßbar sind. So sind beispielsweise bei
einem mindestens teilweise implantierbaren Hörsystem zur Rehabilitation einer monau
ralen oder binauralen Innenohrstörung sowie eines Tinnitus mit mechanischer Stimula
tion des Innenohres die sensorischen (Schallsensor beziehungsweise Mikrofon) und
aktorischen (Ausgangsstimulator) biologischen Schnittstellen immer abhängig von den
anatomischen, biologischen und neurophysiologischen Gegebenheiten, zum Beispiel von
dem interindividuellen Einheilprozeß. Diese Schnittstellenparameter können individuell
insbesondere auch zeitvariant sein. So können beispielsweise das Übertragungsverhalten
eines implantierten Mikrofons aufgrund von Gewebebelagen und das Übertragungsver
halten eines an das Innenohr angekoppelten elektromechanischen Wandlers aufgrund
unterschiedlicher Ankopplungsqualität interindividuell und individuell variieren. Solche
Unterschiede der Schnittstellenparameter, die sich bei den aus dem Stand der Technik
bekannten Vorrichtungen nicht einmal durch den Austausch des Implantats mindern
beziehungsweise eliminieren ließen, können vorliegend durch Veränderung beziehungs
weise Verbesserung der Signalverarbeitung des Implantats optimiert werden.
Bei einem mindestens teilweise implantierbaren Hörsystem kann es sinnvoll oder
notwendig werden, nach Implantation verbesserte Signalverarbeitungsalgorithmen zu
implementieren. Dabei sind insbesondere zu nennen:
- - Sprachanalyseverfahren (zum Beispiel Optimierung einer Fast-Fourier-Transfor mation (FFT)),
- - statische oder adaptive Störschallerkennungsverfahren,
- - statische oder adaptive Störschallunterdrückungsverfahren,
- - Verfahren zur Optimierung des systeminternen Signal-Rauschabstandes,
- - optimierte Signalverarbeitungsstrategien bei progredienter Hörstörung,
- - ausgangspegelbegrenzende Verfahren zum Schutz des Patienten bei Implantat fehlfunktionen beziehungsweise externen Fehlprogrammierungen,
- - Verfahren zur Vorverarbeitung mehrerer Sensor-(Mikrofon-)signale, insbeson dere bei binauraler Positionierung der Sensoren,
- - Verfahren zur binauralen Verarbeitung zweier oder mehrerer Sensorsignale bei binauraler Sensorpositionierung, zum Beispiel Optimierung des räumlichen Hörens beziehungsweise Raumorientierung,
- - Phasen- beziehungsweise Gruppenlaufzeit-Optimierung bei binauraler Signalverar beitung,
- - Verfahren zur optimierten Ansteuerung der Ausgangsstimulatoren, insbesondere bei binauraler Positionierung der Stimulatoren.
Mit dem vorliegenden System lassen sich auch nach der Implantation unter anderem die
folgenden Signalverarbeitungsalgorithmen implementieren:
- - Verfahren zur Rückkopplungsunterdrückung beziehungsweise -minderung,
- - Verfahren zur Optimierung des Betriebsverhaltens des beziehungsweise der Ausgangswandler (zum Beispiel Frequenz- und Phasengangoptimierung, Verbes serung des Impulsübertragungsverhaltens),
- - Sprachsignal-Kompressionsverfahren bei Innenohrschwerhörigkeiten,
- - Signalverarbeitungsmethoden zur Recruitment-Kompensation bei Innenohr schwerhörigkeiten.
Des weiteren ist bei Implantatsystemen mit einer sekundären Energieversorgungseinheit,
das heißt einem nachladbaren Akkumulatorsystem, aber auch bei Systemen mit primärer
Batterieversorgung davon auszugehen, daß diese elektrischen Energiespeicher mit vor
anschreitender Technologie immer größere Lebensdauern und damit steigende Verweil
zeiten im Patienten ermöglichen. Es ist davon auszugehen, daß die Grundlagen- und
Applikationsforschung für Signalverarbeitungsalgorithmen schnelle Fortschritte macht.
Die Notwendigkeit oder der Patientenwunsch einer Betriebssoftwareanpassung
beziehungsweise -veränderung wird daher voraussichtlich vor Ablauf der Lebensdauer
der implantatinternen Energiequelle eintreten. Das vorliegend beschriebene System
erlaubt eine derartige Anpassung der Betriebsprogramme des Implantats auch im bereits
implantierten Zustand.
Vorzugsweise ist ferner eine Zwischenspeicheranordnung vorgesehen, in welcher von
der externen Einheit über die Telemetrieeinrichtung übermittelte Daten vor dem Weiter
leiten an den Signalprozessor zwischengespeichert werden können. Auf diese Weise läßt
sich der Übertragungsvorgang von der externen Einheit zu dem implantierten System
abschließen, bevor die über die Telemetrieeinrichtung übermittelten Daten an den
Signalprozessor weitergeleitet werden.
Des weiteren kann eine Überprüfungslogik vorgesehen sein, die in der Zwischenspei
cheranordnung gespeicherte Daten vor dem Weiterleiten an den Signalprozessor einer
Überprüfung unterzieht. Es kann ein Mikroprozessorbaustein, insbesondere ein
Mikrocontroller, zum implantatinternen Steuern des Signalprozessors und der schaltba
ren Kupplungsanordnung über einen Datenbus vorgesehen sein, wobei zweckmäßig die
Überprüfungslogik und die Zwischenspeicheranordnung in dem Mikroprozessorbaustein
implementiert sind und wobei über den Datenbus und die Telemetrieeinrichtung auch
Programmteile oder ganze Softwaremodule zwischen der Außenwelt, dem Mikropro
zessorbaustein und dem Signalprozessor übermittelt werden können.
Dem Mikroprozessorbaustein ist vorzugsweise eine implantierbare Speicheranordnung
zum Speichern eines Arbeitsprogramms für den Mikroprozessorbaustein zugeordnet,
und mindestens Teile des Arbeitsprogramms für den Mikroprozessorbaustein können
durch von der externen Einheit über die Telemetrieeinrichtung übermittelte Daten
geändert oder ausgetauscht werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können mindestens zwei Speicherbereiche zur
Aufnahme und Wiedergabe mindestens des Betriebsprogramms des Signalprozessors
vorgesehen sein. Dies trägt zur Fehlersicherheit des Systems bei, indem durch das mehr
fache Vorhandensein des Speicherbereichs, welcher das beziehungsweise die Betriebs
programme enthält, beispielsweise nach einer Übertragung von extern oder aber beim
Einschalten des Implantats eine Überprüfung der Fehlerfreiheit der Software durch
geführt werden kann.
Analog hierzu kann auch die Zwischenspeicheranordnung mindestens zwei Speicherbe
reiche zur Aufnahme und Wiedergabe von von der externen Einheit über die Telemetrie
einrichtung übermittelten Daten aufweisen, so daß nach einer Datenübertragung von der
externen Einheit noch im Bereich des Zwischenspeichers eine Überprüfung der Fehler
freiheit der übermittelten Daten vorgenommen werden kann. Die Speicherbereiche
können zur beispielsweise komplementären Ablage der von der externen Einheit über
mittelten Daten ausgelegt sein. Mindestens einer der Speicherbereiche der Zwischen
speicheranordnung kann aber auch zur Aufnahme nur eines Teils der von der externen
Einheit übermittelten Daten ausgelegt sein, wobei in diesem Fall die Überprüfung der
Fehlerfreiheit der übermittelten Daten abschnittsweise erfolgt.
Um zu gewährleisten, daß bei Übertragungsfehlern ein erneuter Übertragungsvorgang
gestartet werden kann, kann dem Signalprozessor ferner ein vorprogrammierter, nicht
überschreibbarer Festspeicherbereich zugeordnet sein, in welchem die für einen
"Minimalbetrieb" des Systems erforderlichen Anweisungen und Parameter gespeichert
sind, beispielsweise Anweisungen, die nach einem "Systemabsturz" zumindest einen
fehlerfreien Betrieb der Telemetrieeinrichtung zum Empfang eines Betriebsprogramms
sowie Anweisungen zum Einspeichern desselben in die Steuerlogik gewährleisten.
Wie bereits erwähnt, ist die Telemetrieeinrichtung in vorteilhafter Weise außer zum
Empfang von Betriebsprogrammen von der externen Einheit auch zur Übermittlung von
Betriebsparametern zwischen dem implantierbaren Teil des Systems und der externen
Einheit ausgelegt, so daß einerseits solche Parameter von einem Arzt, einem Hörgeräte
akustiker oder dem Träger des Systems selbst eingestellt werden können (zum Beispiel
Lautstärke), andererseits das System aber auch Parameter an die externe Einheit
übermitteln kann, beispielsweise um den Status des Systems zu überprüfen.
Ein vollständig implantierbares Hörsystem der vorliegend erläuterten Art kann implan
tatseitig neben der aktorischen Stimulationsanordnung und der Signalverarbeitungsein
heit mindestens einen implantierbaren Schallsensor und ein nachladbares elektrisches
Speicherelement aufweisen, wobei in einem solchen Fall eine drahtlose, transkutane
Ladevorrichtung zum Laden des Speicherelements vorgesehen sein kann. Es versteht
sich jedoch, daß zur Energieversorgung auch eine Primärzelle oder eine andere
Energieversorgungseinheit vorhanden sein kann, die keine transkutane Nachladung
benötigt. Dies gilt insbesondere, wenn man berücksichtigt, daß in naher Zukunft vor
allem durch Weiterentwicklung der Prozessortechnologie mit wesentlicher Verminde
rung des Energiebedarfs für elektronische Signalverarbeitung zu rechnen ist, so daß für
implantierbare Hörsysteme neue Energieversorgungsformen praktisch anwendbar
werden, zum Beispiel eine den Seebeck-Effekt nutzende Energieversorgung. Vorzugs
weise ist auch eine drahtlose Fernbedienung zur Steuerung der Implantatfunktionen
durch den Implantatträger vorhanden.
Bei teilimplantierbarer Ausbildung des Hörsystems sind mindestens ein Schallsensor, die
elektronische Signalverarbeitungseinheit, die Energieversorgungseinheit sowie eine
Modulator/Sender-Einheit in einem extern am Körper, vorzugsweise am Kopf über dem
Implantat, zu tragenden externen Modul enthalten. Das Implantat weist den ausgangs
seitigen elektromechanischen Wandler und die schaltbare Kupplungsanordnung auf, ist
aber energetisch passiv und empfängt seine Betriebsenergie und Steuerdaten für den
ausgangsseitigen Wandler und die schaltbare Kupplungsanordnung über die Modula
tor/Sender-Einheit im externen Modul.
Das beschriebene System kann bei vollimplantierbarer Auslegung ebenso wie bei teilim
plantierbarem Aufbau monaural oder binaural ausgelegt sein. Ein binaurales System zur
Rehabilitation einer Hörstörung beider Ohren weist zwei Systemeinheiten auf, die
jeweils einem der beiden Ohren zugeordnet sind. Dabei können die beiden System
einheiten einander im wesentlichen gleich sein. Es kann aber auch die eine Systemeinheit
als Master-Einheit und die andere Systemeinheit als von der Master-Einheit gesteuerte
Slave-Einheit ausgelegt sein. Die Signalverarbeitungsmodule der beiden Systemeinheiten
können auf beliebige Weise, insbesondere über eine drahtgebundene implantierbare
Leitungsverbindung oder über eine drahtlose Verbindung, vorzugsweise eine bidirek
tionale Hochfrequenzstrecke, eine körperschallgekoppelte Ultraschallstrecke oder eine
die elektrische Leitfähigkeit des Gewebes des Implantatträgers ausnutzende Datenüber
tragungsstrecke, so miteinander kommunizieren, daß in beiden Systemeinheiten eine
optimierte binaurale Signalverarbeitung und Wandler-Array-Ansteuerung erreicht wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Hörsystems beziehungsweise
möglicher teil- und vollimplantierbarer Gesamtsysteme sind nachstehend unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 beispielhaft ein piezoelektrisches ausgangsseitiges Wandlersystem zur
Stimulation eines Mittelohr-Zielossikels mit elektrisch betätigter
Kupplungsanordnung,
Fig. 2 beispielhaft eine mögliche Ausführungsform der schaltbaren Kupplungs
anordnung unter Verwendung eines aktiven Piezoelementes,
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines teil- oder vollimplantierbaren Hörsystems,
Fig. 4 ein vollimplantierbares Hörsystem mit einem elektromechanischen Wandler
zur Mittelohranregung sowie mit Fernbedienung und Ladegerät, sowie
Fig. 5 ein teilimplantierbares System mit einem elektromechanischen Wandler zur
Mittelohranregung.
Der in Fig. 1 dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete implantierbare ausgangsseitige
elektromechanische Wandler weist ein biokompatibles, zylindrisches Gehäuse 11 aus elek
trisch leitendem Material, beispielsweise Titan, auf, das mit Inertgas gefüllt ist. In dem
Gehäuse 11 ist eine schwingungsfähige, elektrisch leitende Membran 12 angeordnet. Die
Membran 12 ist vorzugsweise kreisrund, und sie ist an ihrem Außenrand mit dem Gehäuse
11 fest verbunden. An der in Fig. 1 unteren Seite der Membran 12 sitzt eine dünne Scheibe
13 aus piezoelektrischem Material, zum Beispiel Blei-Zirkonat-Titanat (PZT). Die der
Membran 12 zugewendete Seite der Piezoscheibe 13 steht mit der Membran 12 in elektrisch
leitender Verbindung, und zwar zweckmäßig über eine elektrisch leitende Klebeverbindung.
Auf der von der Membran 12 abgewendeten Seite ist die Piezoscheibe 13 mit einem dünnen,
flexiblen Draht kontaktiert, der Teil einer Signalleitung 14 ist und der seinerseits über eine
hermetische Gehäusedurchführung 15 mit einer außerhalb des Gehäuses 11 liegenden
Wandlerzuleitung 16 verbunden ist. Bei 17 ist in Fig. 1 ein Polymerverguß zwischen der
Außenseite des Gehäuses 11, der Gehäusedurchführung 15 und der Wandlerzuleitung 16
angedeutet. Ein Masseanschluß 18 ist von der Wandlerzuleitung 16 über die Gehäusedurch
führung 15 an die Innenseite des Gehäuses 11 geführt.
Das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen die Signalleitung 14 und den Mas
seanschluß 18 bewirkt ein Durchbiegen des Hetero-Verbundes aus Membran 12 und
Piezoscheibe 13 und führt somit zu einer Auslenkung der Membran 12. Auch bei der
vorliegenden Anordnung vorteilhaft anwendbare Einzelheiten eines solchen piezoelektrischen
Wandlers sind im übrigen in der bereits oben genannten US-PS 5 277 694 erläutert. Ein
ausgangsseitiger elektromechanischer Wandler dieser Art hat typischerweise eine relativ hohe
mechanische Ausgangsimpedanz, insbesondere eine mechanische Ausgangsimpedanz, die
höher ist als die mechanische Lastimpedanz der im implantierten Zustand an den Wandler
angekoppelten biologischen Mittel- und/oder Innenohrstruktur.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind zum Verbinden des Wandlers 10 mit
einem beliebigen Mittelohr-Ossikel eine Koppelstange 20 und ein passives Koppelelement 21
vorgesehen, das an dem von dem Wandler 10 abliegenden Ende der Koppelstange 20
angebracht ist oder von diesem Koppelstangenende selbst gebildet wird. Die direkte
Ankopplung der Ausgangsseite des Wandlers 10 an das Zielossikel erfolgt dabei über eine
schaltbare Kupplungsanordnung 22, die mit der in Fig. 1 oberen Seite der Membran 12,
vorzugsweise im Zentrum der Membran, in mechanischer Verbindung steht. Die Kupplungs
anordnung 22 kann mit ihrem membranseitigen Ende unmittelbar an der Membran 12 und
mit ihrem anderen Ende an dem membranseitigen Ende der Koppelstange 20 angreifen; sie
kann aber auch in die Koppelstange 20 eingefügt sein.
Die Koppelstange 20 erstreckt sich bei der dargestellten Ausführungsform mindestens
näherungsweise senkrecht zu der Membran 12 durch eine elastisch nachgiebige Polymer
dichtung 23 hindurch von außen in das Innere des Gehäuses 11. Die Polymerdichtung 23 ist
so beschaffen, daß sie im implantierten Zustand Axialschwingungen der Koppelstange 20
zuläßt. Die Kupplungsanordnung 22 ist innerhalb des Gehäuses 11 untergebracht. Eine
Steuerleitung 24 führt von der Wandlerzuleitung 16 über die Gehäusedurchführung 15 und
eine gehäuseinterne Durchführung 25 zu der Kupplungsanordnung 22. Letztere steht ferner
über einen Masseanschluß 26 mit dem Gehäuse 11 und über dieses Gehäuse mit dem
Masseanschluß 18 in elektrisch leitender Verbindung.
Im normalen Betrieb eines mit der Anordnung gemäß Fig. 1 ausgestatteten Hörsystems ist
die Kupplungsanordnung 22 unter dem Einfluß eines über die Steuerleitung 24 angelegten
Signals eingeschaltet. Unter "eingeschaltet" soll dabei verstanden werden, daß die Kupp
lungsanordnung 22 für eine mindestens näherungsweise kraft- und/oder formschlüssige
Verbindung zwischen der Membran 12 und der Koppelstange 20 bezüglich der für einen
adäquaten Höreindruck notwendigen, durch elektrische Signale auf der Signalleitung 14
bewirkte Schwingungsbewegungen sorgt.
Aufgrund der im Vergleich zu der mechanischen Lastimpedanz der an den Wandler
angekoppelten biologischen Mittel- und/oder Innenohrstruktur relativ hohen mechani
schen Ausgangsimpedanz des Wandlers 10 werden aber die Ossikel durch den Wandler
10 "festgebremst", wenn das Hörsystem aus irgendeinem Grund inaktiv ist, zum Beispiel
die Energieversorgung des Hörsystems erschöpft ist, ein Defekt des Hörsystems vorliegt
oder das Hörsystem absichtlich ausgeschaltet ist. Das bedeutet, daß in einem solchen
Fall, das Hörsystem ein möglicherweise vorhandenes Resthörvermögen des Implantat
trägers behindert oder ganz unterdrückt.
Dem kann vorliegend mittels der Kupplungsanordnung 22 wirkungsvoll begegnet
werden, indem bei inaktivem Hörsystem die Kupplungsanordnung 22 ausgeschaltet und
damit der Wandler 10 von der biologischen Mittel- und/oder Innenohrstruktur abgekup
pelt wird. Unter "ausgeschalteter" Kupplungsanordnung beziehungsweise "abgekuppel
tem" ausgangsseitigem Wandler soll vorliegend ein Zustand verstanden werden, bei dem
die mechanische Ausgangsimpedanz des Wandlers keinen oder nur einen geringfügigen
Einfluß auf die natürliche Schwingfähigkeit der Ossikelkette des Mittelohres hat. Bei
ausgeschalteter Kupplungsanordnung 22 bleibt daher die natürliche Resthörfähigkeit für
Luftschall weitgehend erhalten. Vorzugsweise ist die Kupplungsanordnung 22 so
ausgeführt, daß zwischen ein- und ausgeschaltetem Zustand ein mechanischer Impe
danzunterschied von mindestens 10 dB besteht.
Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer in die Koppelstange 20 eingefügten
Kupplungsanordnung 22. Die Koppelstange 20 weist zwei axial miteinander fluchtende,
in geringem Axialabstand voneinander liegende Koppelstangenteile 28 und 29 auf.
Einander zugewendete Endabschnitte 30 beziehungsweise 31 der Koppelstangenteile 28,
29 sind rohrförmig mit gleichem Innen- und Außendurchmesser ausgeführt. Die beiden
rohrförmigen Endabschnitte 30, 31 nehmen ein aktives Piezoelement 33 auf, das im
vorliegenden Ausführungsbeispiel einen kreisringförmigen Querschnitt hat. Die Längen
der Endabschnitte 30, 31 und des Piezoelements 33 sind so bemessen, daß die freien
Enden des Piezoelements 33 axial in Abstand von dem Übergang der Endabschnitte 30,
31 zu dem daran jeweils anschließenden massiv ausgebildeten Abschnitt der Koppel
stangenteile 28, 29 gehalten sind. Der Außendurchmesser des Piezoelements 33 ist nur
geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der rohrförmigen Endabschnitte 30, 31 der
Koppelstange. Der verbleibende Zwischenraum ist mit einem komprimierbaren Polymer
34 ausgefüllt, das im nicht komprimierten Zustand weich ist und somit eine geringe
mechanische Impedanz aufweist. Wird das Piezoelement 33 elektrisch aktiviert, das
heißt die Kupplungsanordnung 22 eingeschaltet, dehnt sich das Piezoelement 33 aus und
erzeugt eine hohe radiale Kraft auf das Polymer 34, das somit stark komprimiert wird.
Das Material des Polymers 34 wird so gewählt, daß es im komprimierten Zustand eine
deutlich höhere Steifigkeit und damit höhere mechanische Impedanz aufweist als im
nicht komprimierten Zustand bei nicht elektrisch aktiviertem Piezoelement 33 (ausge
schalteter Kupplungsanordnung 22).
Für den Fachmann versteht es sich, daß die Ausbildung der schaltbaren Kupplungsan
ordnung in mannigfacher Weise abgewandelt werden kann, wobei die Kupplung
vorzugsweise mikrosystemtechnisch hergestellt wird.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines mit einer Anordnung gemäß den
Fig. 1 und 2 ausgestatteten, mindestens teilweise implantierbaren Hörsystems zur
Rehabilitation einer Mittelohr- und/oder Innenohrstörung oder eines Tinnitus mit
direkter mechanischer Stimulation eines Mittelohrossikels.
Über einen oder mehrere Schallsensoren (Mikrofone) 38a bis 38n wird das externe
Schallsignal aufgenommen und in analoge elektrische Signale umgewandelt. Im Falle
einer Implantatrealisierung zur ausschließlichen Rehabilitation eines Tinnitus durch
Maskierung oder Noiserfunktion ohne zusätzliche Hörgerätefunktion entfallen diese
Sensorfunktionen. Die elektrischen Sensorsignale werden an eine Einheit 39 geleitet, die
Teil eines implantierbaren Elektronikmoduls 40 ist und in welcher das oder die Sensor
signale ausgewählt, vorverarbeitet und in Digitalsignale umgewandelt werden (A/D-
Wandlung). Die Vorverarbeitung kann beispielsweise in einer analogen linearen oder
nicht-linearen Vorverstärkung und Filterung (zum Beispiel Antialiasing-Filterung)
bestehen. Das beziehungsweise die digitalisierten Sensorsignale werden einem digitalen
Signalprozessor (DSP) 41 zugeführt, der die bestimmungsgemäße Funktion des
Hörimplantates ausführt, wie zum Beispiel Audiosignalverarbeitung bei einem System
für Innenohrschwerhörigkeiten und/oder Signalgenerierung im Fall eines Tinnitus
maskierers oder Noisers. Der Signalprozessor 41 enthält einen nicht überschreibbaren
Festspeicherbereich S0, in welchem die für einen "Minimalbetrieb" des Systems
erforderlichen Anweisungen und Parameter gespeichert sind, sowie einen Speicherbe
reich S1, in dem die Betriebssoftware der bestimmungsgemäßen Funktion beziehungs
weise Funktionen des Implantatsystems abgelegt sind. Vorzugsweise ist dieser Spei
cherbereich doppelt vorhanden sein (S1 und S2). Der wiederholt beschreibbare
Programmspeicher zur Aufnahme der Betriebssoftware kann auf EEPROM-Basis oder
RAM-Zellen basieren, wobei in diesem Fall dafür gesorgt sollte, daß dieser RAM-
Bereich immer durch das implantatinterne Energieversorgungssystem "gepuffert" ist.
Die digitalen Ausgangssignale des Signalprozessors 41 werden in einem Digital-Analog-
Wandler (D/A) 43 in Analogsignale umgewandelt. Dieser D/A-Wandler kann je nach
Implantatfunktion auch mehrfach ausgelegt sein beziehungsweise völlig entfallen, wenn
zum Beispiel im Falle eines Hörsystems mit elektromagnetischem Ausgangswandler
direkt ein zum Beispiel pulsweitenmoduliertes, serielles digitales Ausgangssignal des
Signalprozessors 41 direkt an den Ausgangswandler übermittelt wird. Das analoge
Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 43 ist dann zu einer Treibereinheit 44
geführt, die je nach Implantatfunktion den ausgangsseitigen elektromechanischen
Wandler 10 zur Stimulation des Mittel- beziehungsweise Innenohres ansteuert. Ein
anderes Ausgangssignal des Signalprozessors 41 steuert über einen weiteren Digital-
Analog-Wandler 45 und eine zugeordnete Treibereinheit 46 die im Gehäuse 11 des
Wandlers 10 untergebrachte schaltbare Kupplungsanordnung 22.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform werden die Signalbearbeitungskompo
nenten 39, 41, und 43 bis 46 durch einen Mikrocontroller 48 (µC) mit einem oder zwei
zugehörigen Speichern S4 beziehungsweise S5 über einen bidirektionalen Datenbus 49
gesteuert. In dem beziehungsweise den Speicherbereichen S4 und S5 können insbeson
dere die Betriebsoftwareanteile des Implantatmanagementsystems abgelegt sein, zum
Beispiel Verwaltungsüberwachungs- und Telemetriefunktionen. In den Speichern S1
und/oder S2 können auch von außen veränderliche, patientenspezifische wie zum
Beispiel audiologische Anpaßparameter abgelegt sein. Ferner weist der Mikrocontroller
48 einen wiederholt beschreibbaren Speicher S3 auf, in welchem ein Arbeitsprogramm
für den Mikrocontroller 48 abgelegt ist.
Der Mikrocontroller 48 kommuniziert über einen Datenbus 50 mit einem Telemetrie-
System (TS) 51. Dieses Telemetriesystem 51 kommuniziert seinerseits durch die bei 52
angedeutete geschlossene Haut beispielweise über eine nicht dargestellte induktive
Spulenkopplung drahtlos bidirektional mit einem externen Programmiersystem (PS) 53.
Das Programmiersystem 53 kann vorteilhaft ein PC-basiertes System mit entsprechen
der Programmier-, Bearbeitungs-, Darstellungs- und Verwaltungssoftware sein. Über
diese Telemetrieschnittstelle wird die zu verändernde beziehungsweise ganz auszutau
schende Betriebssoftware des Implantatsystems übertragen und zunächst in dem
Speicherbereich S4 und/oder S5 des Mikrocontrollers 48 zwischengespeichert. So kann
zum Beispiel der Speicherbereich S5 für eine komplementäre Ablage der von dem
externen System übermittelten Daten benutzt werden, und eine einfache Verifikation der
Softwareübertragung durch einen Lesevorgang über die Telemetrieschnittstelle kann
durchgeführt werden, um die Koinzidenz der Inhalte der Speicherbereiche S4 und S5 zu
überprüfen, bevor der Inhalt des wiederholt beschreibbaren Speicher S3 geändert oder
ausgetauscht wird.
Die Betriebssoftware des mindestens teilweise implantierbaren Hörsystems soll gemäß
der vorliegend verwendeten Nomenklatur sowohl die Betriebssoftware des Mikro
controllers 48 (zum Beispiel Housekeeping-Funktionen, wie Energiemanagement oder
Telemetriefunktionen) als auch die Betriebssoftware des digitalen Signalprozessors 41
umfassen. So kann zum Beispiel eine einfache Verifikation der Softwareübertragung
durch einen Lesevorgang über die Telemetrieschnittstelle durchgeführt werden, bevor
die Betriebssoftware oder die entsprechenden Signalverarbeitungsanteile dieser Software
in den Programmspeicherbereich S1 des digitalen Signalprozessors 41 über den
Datenbus 49 übertragen werden. Ferner kann auch das Arbeitsprogramm für den
Mikrocontroller 48, das beispielsweise in dem wiederholt beschreibbaren Speicher S3
eingespeichert ist, über die Telemetrieschnittstelle 51 ganz oder teilweise mit Hilfe der
externen Einheit 53 geändert oder ausgetauscht werden.
Alle elektronischen Komponenten des Implantatsystems werden durch eine primäre oder
sekundäre Batterie 54 mit elektrischer Betriebsenergie versorgt.
Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau eines vollständig implantierbaren Hörsystems, das
als aktorische Stimulationsanordnung einen ausgangsseitigen elektromechanischen
Wandler 10, beispielsweise den Wandler gemäß Fig. 1, aufweist. Der ausgangsseitige
elektromechanische Wandler kann allgemein als beliebiger elektromagnetischer,
elektrodynamischer, piezoelektrischer, magnetostriktiver oder dielektrischer (kapaziti
ver) Wandler ausgebildet sein. Unter anderem kann der in Fig. 1 dargestellte Wandler
auch dahingehend modifiziert sein, daß an der in Fig. 1 unteren Seite der piezoelektri
schen Keramikscheibe 13 ein Permanentmagnet angebracht ist, der nach Art eines
elektromagnetischen Wandlers mit einer Elektromagnetspule zusammenwirkt. Ein
solcher kombinierter piezoelektrischer/elektromagnetischer Wandler ist besonders im
Hinblick auf ein breites Frequenzband und auf die Erzielung relativ großer Schwin
gungsamplituden mit verhältnismäßig kleiner zugeführter Energie von Vorteil. Bei dem
ausgangsseitigen elektromechanischen Wandler kann es sich ferner um eine elektromag
netische Wandleranordnung handeln. In jedem Fall ist zusätzlich die vorliegend
erläuterte schaltbare Kupplungsanordnung 22 vorgesehen.
Zum Ankoppeln des elektromechanischen Wandlers 10 an das Mittel- oder Innenohr
eignen sich besonders Koppelanordnungen, bei denen ein Koppelelement außer einem
Ankoppelteil für den betreffenden Ankoppelort eine Crimphülse aufweist, die zunächst
lose auf einen mit rauher Oberfläche versehenen stabförmigen Teil einer Koppelstange
aufgeschoben ist, die in der zuvor erläuterten Weise mit dem Wandler verbunden ist.
Beim Implantieren kann die Crimphülse gegenüber der Koppelstange einfach verschoben
und gedreht werden, um das Ankoppelteil des Koppelelementes mit dem beabsichtigten
Ankoppelort exakt auszurichten. Dann wird die Crimphülse fixiert, indem sie mittels
eines Crimpwerkzeuges plastisch kaltverformt wird. Alternativ kann das Koppelelement
mit Bezug auf die Koppelstange auch mittels einer zuziehbaren Bandschlaufe festgelegt
werden.
Es kann auch ein Koppelelement vorgesehen werden, das an seinem Ankoppelende eine
Kontaktfläche aufweit, die eine an die Oberflächenform der Ankoppelstelle anpaßbare
oder angepaßte Oberflächenform sowie eine solche Oberflächenbeschaffenheit und
Oberflächengröße aufweist, daß es durch Anlegen des Ankoppelendes an die Ankoppel
stelle zu einer dynamischen Zug-Druck-Kraftkopplung von Koppelelement und
Ossikelkette durch Oberflächenadhäsion kommt, die für eine sichere gegenseitige
Verbindung von Koppelelement und Ossikelkette ausreicht. Das Koppelelement kann
mit einem im implantierten Zustand an der Ankoppelstelle anliegenden Dämpfungsglied
mit entropieelastischen Eigenschaften versehen sein, um eine optimale Schwingungsform
der Steigbügelfußplatte oder einer das runde Fenster oder ein artifizielles Fenster in der
Cochlea, im Vestibulum oder im Labyrinth abschließenden Membran zu erreichen und
das Risiko einer Beschädigung der natürlichen Strukturen im Bereich der Ankoppelstelle
während und nach der Implantation besonders gering zu halten.
Das Koppelelement kann des weiteren mit einer Stellvorrichtung zum wahlweisen
Verstellen des Koppelelements zwischen einer Offenstellung, in welcher das Koppelele
ment in und außer Eingriff mit der Ankoppelstelle bringbar ist, und einer Schließstellung
versehen sein, in welcher das Koppelelement im implantierten Zustand mit der Ankop
pelstelle in Kraft- und/oder Formschlußverbindung steht.
Zum mechanischen Ankoppeln des elektromechanischen Wandlers an eine vorgewählte
Ankoppelstelle an der Ossikelkette eignet sich ferner eine Koppelanordnung, die eine
von dem Wandler in mechanische Schwingungen versetzbare Koppelstange sowie ein
mit der vorgewählten Ankoppelstelle in Verbindung bringbares Koppelelement aufweist,
wobei die Koppelstange und das Koppelelement über wenigstens eine Kupplung
miteinander verbunden sind und zumindest ein im implantierten Zustand an der
Ankoppelstelle anliegender Abschnitt des Koppelelements zur verlustarmen Schwin
gungseinleitung in die Ankoppelstelle ausgelegt ist, wobei eine erste Kupplungshälfte
der Kupplung eine Außenkontur mit mindestens näherungsweise der Gestalt einer
Kugelkalotte aufweist, die in einer zur Außenkontur wenigstens teilweise komplementä
ren Innenkontur einer zweiten Kupplungshälfte aufnehmbar ist, und wobei die Kupplung
gegen Reibkräfte reversibel verschwenk- und/oder drehbar, jedoch bei im implantierten
Zustand auftretenden dynamischen Kräften im Wesentlichen starr ist. Entsprechend einer
abgewandelten Ausführungsform einer solchen Koppelanordnung hat eine erste
Kupplungshälfte der Kupplung eine Außenkontur mit mindestens näherungsweise
zylindrischer, vorzugsweise kreiszylindrischer, Gestalt, die in einer zur Außenkontur
wenigstens teilweise komplementären Innenkontur einer zweiten Kupplungshälfte
aufnehmbar ist, wobei ein im implantierten Zustand an der Ankoppelstelle anliegender
Abschnitt des Koppelelements zur verlustarmen Schwingungseinleitung in die Ankop
pelstelle ausgelegt ist, wobei im implantierten Zustand eine Übertragung von dynami
schen Kräften zwischen den beiden Kupplungshälften der Kupplung im Wesentlichen in
Richtung der Längsachse der ersten Kupplungshälfte erfolgt, und wobei die Kupplung
reversibel an- und abkuppelbar sowie reversibel linear und/oder rotatorisch mit Bezug
auf eine Längsachse der ersten Kupplungshälfte verstellbar, jedoch bei im implantierten
Zustand auftretenden dynamischen Kräften starr ist.
Zu dem in Fig. 4 dargestellten vollständig implantierbaren Hörsystem gehören ferner ein
implantierbares Mikrofon (Schallsensor) 38, eine drahtlose Fernbedienung 56 zur
Steuerung der Implantatfunktionen durch den Implantatträger sowie ein drahtloses,
transkutanes Ladesystem mit einem Ladegerät 57 und einer Ladespule 58 zur Nachla
dung der im Implantat befindlichen sekundären Batterie 54 (Fig. 3) zur Energieversor
gung des Hörsystems.
Das Mikrofon 38 kann vorteilhaft mit einer Mikrofonkapsel, die in einem Gehäuse
allseitig hermetisch dicht untergebracht ist, sowie mit einer elektrischen Durchführungs
anordnung zum Durchführen mindestens eines elektrischen Anschlusses von dem
Innenraum des Gehäuses zu dessen Außenseite versehen sein, wobei das Gehäuse
mindestens zwei Schenkel aufweist, die in einem Winkel mit Bezug aufeinander
ausgerichtet sind, wobei der eine Schenkel die Mikrofonkapsel aufnimmt und mit einer
Schalleintrittsmembran versehen ist, wobei der andere Schenkel die elektrische
Durchführungsanordnung enthält und gegenüber der Ebene der Schalleintrittsmembran
zurückversetzt ist, und wobei die Geometrie des Mikrofongehäuses so gewählt ist, daß
bei Implantation des Mikrofons in der Mastoidhöhle der die Schalleintrittsmembran
enthaltende Schenkel vom Mastoid aus in eine artifizielle Bohrung in der hinteren,
knöchernen Gehörgangswand hineinragt und die Schalleintrittsmembran die Haut der
Gehörgangswand berührt. Zur Festlegung des implantierten Mikrofons 38 kann
zweckmäßig ein Fixationselement vorgesehen sein, das eine Manschette aufweist, die
mit einem zylindrischen Gehäuseteil den die Schalleintrittsmembran enthaltenden
Schenkel umschließt und mit gegen die der Gehörgangshaut zugewendete Seite der
Gehörgangswand anlegbaren, vorspringenden, elastischen Flanschteile versehen . ist.
Dabei beinhaltet das Fixationselement vorzugsweise eine Halterung, welche die
genannten Flanschteile vor der Implantation entgegen einer elastischen Rückstellkraft
der Flanschteile in einer das Durchstecken durch die Bohrung der Gehörgangswand
erlaubenden umgebogenen Stellung hält.
Die an den Ausgang des Ladegerätes 57 angeschlossene Ladespule 58 bildet vorzugs
weise Teil eines Sende-Serienresonanzkreises, der mit einem nicht veranschaulichten
Empfangs-Serienresonanzkreis induktiv gekoppelt werden kann. Der Empfangs-
Serienresonanzkreis kann Teil eines implantierbaren Elektronikmoduls 34 (Fig. 2) sein
und eine Konstantstromquelle für die Batterie 25 (Fig. 2) bilden. Dabei liegt der
Empfangs-Serienresonanzkreis in einem Batterie-Ladestromkreis, der in Abhängigkeit
von der jeweiligen Phase des in dem Ladestromkreis fließenden Ladestromes über den
einen oder den anderen Zweig einer Vollweg-Gleichrichterbrücke geschlossen wird.
Das Elektronikmodul 40 ist bei der Anordnung nach Fig. 4 über eine Mikrofonleitung 59
an das Mikrofon 38 und über die Wandlerzuleitung 16 an den elektromechanischen
Wandler 10 und die vorzugsweise gleichfalls in dem Wandlergehäuse untergebrachte
schaltbare Kupplungsanordnung 22 angeschlossen.
Fig. 5 zeigt schematisch den Aufbau eines teilimplantierbaren Hörsystems. Bei diesem
teilimplantierbaren System sind ein Mikrofon 38, ein Elektronikmodul 62 für eine
elektronische Signalverarbeitung weitestgehend entsprechend Fig. 3 (aber ohne das
Telemetriesystem 51), die Energieversorgung (Batterie) 54 sowie eine Modula
tor/Sender-Einheit 63 in einem extern am Körper, vorzugsweise am Kopf über dem
Implantat, zu tragenden externen Modul 64 enthalten. Das Implantat ist wie bei
bekannten Teilimplantaten energetisch passiv. Sein Elektronikmodul 65 (ohne Batterie
54) empfängt Betriebsenergie und Steuersignale für den Wandler 10 und die
Kupplungsanordnung 22 über die Modulator/Sender-Einheit 63 im externen Teil 64.
Sowohl das vollimplantierbare als auch das teilimplantierbare Hörsystem können
monoaural (wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt) oder binaural ausgelegt sein. Ein
binaurales System zur Rehabilitation einer Hörstörung beider Ohren weist zwei
Systemeinheiten auf, die jeweils einem der beiden Ohren zugeordnet sind. Dabei können
die beiden Systemeinheiten einander im wesentlichen gleich sein. Es kann aber auch die
eine Systemeinheit als Master-Einheit und die andere Systemeinheit als von der Master-
Einheit gesteuerte Slave-Einheit ausgelegt sein. Die Signalverarbeitungsmodule der
beiden Systemeinheiten können auf beliebige Weise, insbesondere über eine drahtgebun
dene implantierbare Leitungsverbindung oder über eine drahtlose Verbindung, vorzugs
weise eine bidirektionale Hochfrequenzstrecke, eine körperschallgekoppelte Ultra
schallstrecke oder eine die elektrische Leitfähigkeit des Gewebes des Implantatträgers
ausnutzende Datenübertragungsstrecke, so miteinander kommunizieren, daß in beiden
Systemeinheiten eine optimierte binaurale Signalverarbeitung erreicht wird.
Folgende Kombinationsmöglichkeiten sind vorsehbar:
- - Beide Elektronikmodule können jeweils einen digitalen Signalprozessor gemäß vorstehender Beschreibung enthalten, wobei die Betriebssoftware beider Prozesso ren wie beschrieben transkutan veränderbar ist. Dann sorgt die Verbindung beider Module im wesentlichen für den Datenaustausch zur optimierten binauralen Signal verarbeitung zum Beispiel der Sensorsignale.
- - Nur ein Modul enthält den beschriebenen digitalen Signalprozessor, wobei dann die Modulverbindung neben der Sensordatenübertragung zur binauralen Schallanalyse und -verrechnung auch für die Ausgangsignalübermittlung zu dem kontralateralen Wandler sorgt, wobei in dem kontralateralen Modul der elektronische Wandlertrei ber untergebracht sein kann. In diesem Fall ist die Betriebssoftware des gesamten binauralen Systems nur in einem Modul abgelegt und wird auch nur dort transkutan über eine nur einseitig vorhandene Telemetrieeinheit von extern verändert. In die sem Fall kann auch die energetische Versorgung des gesamten binauralen Systems in nur einem Elektronikmodul untergebracht sein, wobei die energetische Versor gung des kontralateralen Moduls drahtgebunden oder drahtlos geschieht.
Claims (26)
1. Mindestens teilweise implantierbares Hörsystem mit mindestens einem
schallaufnehmenden Sensor (38) zur Aufnahme von Schallsignalen und deren
Umwandlung in entsprechende elektrische Signale, einer elektronischen
Signalverarbeitungseinheit (40, 62, 65) zur Audiosignalverarbeitung und -
verstärkung, einer elektrischen Energieversorgungseinheit (54), die einzelne
Komponenten des Systems mit Strom versorgt, sowie mindestens einem ein
aktives elektromechanisches Element (12, 13) aufweisenden, von einer treibenden
Elektronikbaugruppe (44) der Signalverarbeitungseinheit angesteuerten
ausgangsseitigen elektromechanischen Wandler (10) zur Stimulation eines beliebigen
Mittelohr-Zielossikels über ein passives Koppelelement (21), dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem aktiven elektromechanischen Element (12, 13)
des Wandlers (10) und dem passiven Koppelelement (21) eine schaltbare
Kupplungsanordnung (22) angeordnet ist, die im inaktiven Zustand der den Wandler
treibenden Elektronikbaugruppe (44) das passive Koppelelement von dem
ausgangsseitigen Teil (12) des Wandlers (10) so weitgehend abkuppelt, daß die
mechanische Ausgangsimpedanz des Wandlers im wesentlichen keinen Einfluß auf
die natürliche Schwingfähigkeit der Ossikelkette des Mittelohres hat und somit die
natürliche Resthörfähigkeit für Luftschall weitgehend erhalten bleibt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörsystem eine
mechanische Ausgangsimpedanz hat, die höher ist als die mechanische Lastimpedanz
der im implantierten Zustand angekoppelten biologischen Mittel- und/oder
Innenohrstruktur.
3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
schaltbare Kupplungsanordnung (22) so ausgeführt ist, daß zwischen dem
eingeschalteten und dem ausgeschalteten Zustand der Kupplungsanordnung ein
mechanischer Impedanzunterschied von mindestens 10 dB besteht.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die schaltbare Kupplungsanordnung (22) ein elektromechanisch aktives Bauelement
(33) aufweist.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromechanisch aktive
Bauelement (33) der schaltbaren Kupplungsanordnung (22) als Piezoelement
ausgeführt ist.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
schaltbare Kupplungsanordnung (22) mikrosystemtechnisch hergestellt ist.
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das aktive elektromechanische Element (12, 13) des Wandlers (10) und die
schaltbare Kupplungsanordnung (22) gemeinsam in einem Wandlergehäuse (11)
untergebracht sind.
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das passive Koppelelement (21) mit dem aktiven elektromechanischen Element (12,
13) des Wandlers (10) über eine Koppelstange (20) in mechanischer Verbindung
steht.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare
Kupplungsanordnung (22) in die Koppelstange (20) eingefügt ist.
10. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare
Kupplungsanordnung (22) zwischen dem aktiven elektromechanischen Element (12,
13) des Wandlers (10) und dem dem Wandler zugewendeten Ende der Koppelstange
(20) sitzt.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische
Signalverarbeitungseinheit (40, 62, 65) auch zur Ansteuerung der schaltbaren
Kupplungsanordnung (22) ausgelegt ist.
12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Signalverarbeitungseinheit (40, 62, 65) einen digitalen Signalprozessor (41) zum
Verarbeiten der Schallsensorsignale und/oder zum Generieren von digitalen Signalen
für eine Tinnitusmaskierung sowie zum Ansteuern der schaltbaren
Kupplungsanordnung (22) aufweist.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Signalprozessor (41)
zur Aufnahme und Wiedergabe eines Betriebsprogramms eine wiederholt
beschreibbare, implantierbare Speicheranordnung (S1, S2) zugeordnet ist, und
mindestens Teile des Betriebsprogramms durch von einer externen Einheit (53) über
eine Telemetrieeinrichtung (51) übermittelte Daten geändert oder ausgetauscht
werden können.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Zwischen
speicheranordnung (S4, S5) vorgesehen ist, in welcher von der externen Einheit (53)
über die Telemetrieeinrichtung (51) übermittelte Daten vor dem Weiterleiten an den
Signalprozessor (41) zwischengespeichert werden können.
15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Überprü
fungslogik (48) vorgesehen ist um in der Zwischenspeicheranordnung (S4, S5)
gespeicherte Daten vor dem Weiterleiten an den Signalprozessor (41) einer Über
prüfung zu unterziehen.
16. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch einen
Mikroprozessorbaustein (44), insbesondere einen Mikrocontroller, zum implan
tatinternen Steuern des Signalprozessors (42) und der schaltbaren Kupplungsan
ordnung (22) über einen Datenbus (49).
17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprü
fungslogik und die Zwischenspeicheranordnung (S4, S5) in dem Mikroprozessorbau
stein (48) implementiert sind.
18. System nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß über den
Datenbus (49) und die Telemetrieeinrichtung (51) auch Programmteile oder
ganze Softwaremodule zwischen der Außenwelt, dem Mikroprozessorbaustein
(48) und dem Signalprozessor (41) übermittelbar sind.
19. System nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Mikroprozessorbaustein (48) eine implantierbare Speicheranordnung (S3) zum
Speichern eines Arbeitsprogramms für den Mikroprozessorbaustein zugeordnet ist,
und mindestens Teile des Arbeitsprogramms für den Mikroprozessorbaustein durch
von der externen Einheit (53) über die Telemetrieeinrichtung (51) übermittelte Daten
geändert oder ausgetauscht werden können.
20. System nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, mindes
tens zwei Speicherbereiche (S1, S2,) zur Aufnahme und Wiedergabe mindestens
des Betriebsprogramms des Signalprozessors (41) vorgesehen sind.
21. System nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwischenspeicheranordnung mindestens zwei Speicherbereiche (S4, S5) zur
Aufnahme und Wiedergabe von von der externen Einheit (53) über die Tele
metrieeinrichtung (51) übermittelten Daten aufweist.
22. System nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Signalprozessor (41) ferner ein vorprogrammierter, nicht überschreibbarer Fest
speicherbereich (S0) zugeordnet ist.
23. System nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die
Telemetrieeinrichtung (51) zur Übermittlung auch von Betriebsparametern
zwischen dem implantierbaren Teil des Systems und der externen Einheit (53)
ausgelegt ist.
24. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß es vollimplantierbar ausgebildet und mit mindestens einem implantierbaren
Schallsensor (38) versehen ist, die elektrische Energieversorgungseinheit
implantatseitig ein nachladbares elektrisches Speicherelement (54) aufweist und
eine drahtlose, transkutane Ladevorrichtung (57, 58) zum Laden des Speicher
elements vorgesehen ist.
25. System nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine drahtlose Fernbedienung
(56) zur Steuerung der Implantatfunktionen durch den Implantatträger.
26. System nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß es
teilimplantierbar ausgebildet ist, wobei mindestens ein Schallsensor (38), die
elektronische Signalverarbeitungseinheit (62) zur Audiosignalverarbeitung und
-verstärkung, die Energieversorgungseinheit (54) sowie eine Modulator/Sender-
Einheit (63) in einem extern am Körper, vorzugsweise am Kopf über dem
Implantat (65), zu tragenden externen Modul (64) enthalten sind, sowie das
Implantat energetisch passiv ist und seine Betriebsenergie und Steuerdaten für
den ausgangsseitigen Wandler (10) und die schaltbare Kupplungsanordnung (22)
über die Modulator/Sender-Einheit im externen Modul empfängt.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PHONAK AG, STAEFA, CH |
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: SCHWAN SCHWAN SCHORER, 81739 MUENCHEN |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130301 |