DE1616149A1 - Hearing aid - Google Patents
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- DE1616149A1 DE1616149A1 DE1968M0076819 DEM0076819A DE1616149A1 DE 1616149 A1 DE1616149 A1 DE 1616149A1 DE 1968M0076819 DE1968M0076819 DE 1968M0076819 DE M0076819 A DEM0076819 A DE M0076819A DE 1616149 A1 DE1616149 A1 DE 1616149A1
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Description
M 233?M 233?
Medtronic Ince / liinneapolis / Minnesota /USAMedtronic Ince / liinneapolis / Minnesota / USA
"Höriiilfe gerät""Hearing aid device"
Die Erfindung betrifft ein zur Binpflanzung in den Körper geeignetes Hörhilfegerät, um Vibrationen auf ein oder mehrere Teile des Hörsystems des Innenohres mittels eines piezoelektrischen Elementes weiterzugeben.The invention relates to one for implantation in the body Suitable hearing aid device to vibrate one or more parts of the hearing system of the inner ear by means of a piezoelectric To pass on the element.
Auf dem Gebiet der medizinischen Slektronik sind Hörhilfegeräte seit langem bekannt» Im allgemeinen sind diese bekannten Hörhilfegeräte aus sen am Körper befestigt und erteilen einem nahe dem äusseren Abschnitt des Trommelfells befestigten G-erät Vibrationen, Während die bekannten Hörhilfegeräte für einige Anwendungsfälle befriedigen, versagen sie, wenn, das uehörsystem des Innenohres unbrauchbar oder stark beeinträchtigt ist, Ss wurden bereits Versuche durchgeführt, um ein einpflanzbares HörMlfegerät zu erhalten, , durch das die unbrauchbaren Teile des G-ehörsystama überbrückt werden, können, Biese bekannten Systeme verwen-Hearing aids are in the field of medical slectronics known for a long time »In general, these are known Hearing aids attached to the body from the outside and give one close to the outer section of the eardrum attached device vibration, while the well-known hearing aids for some applications satisfy, fail If so, the auditory system of the inner ear becomes unusable or is severely impaired, attempts have already been made to obtain an implantable hearing aid, through which the unusable parts of the hearing system can be bridged, these known systems can be used
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den eine Technik, bei der die Vibration in Schallwellen umgesetzt und die vibrierende Luft dem Innenohr zugeleitet wird· Diese Systeme haben den Nachteil, dass sie bei vielen allgemeinen Problemen der Unwirksamkeit des Gehörsystems, wie bei defekten Genörknöchelchen, unwirksam und zur Überwindung dieser Probleme nicht anwendbar sind·one technique in which the vibration is converted into sound waves and the vibrating air is fed to the inner ear · These systems have the disadvantage that they are common in many Problems of the ineffectiveness of the auditory system, such as defective gnarobones, ineffective and to overcome them Problems are not applicable
Um diese Nachteile auszuschalten, sieht das Gerät nach der Erfindung ein piezoelektrisches Element vor, das zum Einpflanzen in den Innenohr auf bau des Körpers geeignet ist. Auf diese Weise kann das Gehörsystem, wie die Gehörknöchelchen oder das ovale Fenster, direkt mit mechanischen Vibrationen beaufschlagt werden, oder die Vibrationen können in einem vorherbestimmten Abstand von dem gewünschten Element des Gehör sy st ems erzeugt werden«In order to eliminate these disadvantages, the device according to the invention provides a piezoelectric element for planting in the inner ear on construction of the body is suitable. In this way, the auditory system, like the ossicles or the oval window, mechanical vibrations can be applied directly, or the vibrations can be combined in one predetermined distance from the desired element of hearing sy st ems are generated "
Die vorliegende Erfindung schafft ein Hörhilfegerät, das eine 3ohaltungseinheit zum Erzeugen elektrischer Signale umfasst, welche von Schallwellen abgeleitet sind und diese darstellen, und das einem Teil des Innenaufbaus eines Ohres benachbart befestigt werden kann*The present invention creates a hearing aid device which comprises a holding unit for generating electrical signals, which are derived from and represent sound waves and which are attached adjacent to a part of the internal structure of an ear can be*
Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Hörhilfegerät mit elektrischen Schaltungen zum Erzeugen von Schallwellen darstellenden elektrischen Signalen, mit piezoelektrischen Vorrichtungen zum Umsetzen der elektrischen Signale in mechanische Vibrationen, elektrisch leitenden Mitteln, die die genannten Schaltungen mit den piezoelektrischen Vorrichtungen verbinden, wobei alle Teile in eine Substanz eingekapselt sind, die gegenThe present invention also provides a hearing aid device electrical circuits for generating electrical signals representative of sound waves using piezoelectric devices for converting the electrical signals into mechanical vibrations, electrically conductive means, the said Connect circuits to the piezoelectric devices, with all parts encapsulated in a substance that acts against
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Körperflüssigkeit und Körpergewebe inaktiv ist, und wobei das eingekapselte piezoelektrisoh© Element einem Teil des Ohraufbaus benachbart angebraoht werden kann, um Ylbratio- * nen an ihn weiterzugeben.Body fluid and body tissue is inactive, and the encapsulated piezoelectric element is part of the Adjacent to the ear structure can be applied to Ylbratio- * to pass on to him.
Das Gerät nach der Erfindung weist ein piezoelektrisches Element auf, das in seiner bevorzugten Ausführungsform als bimorphes a&ikretallelement beschrieben und zum Übertragen elektrischer Signale in mechanische Vibrationen geeignet ist, Bas piezoelektrische Element ist elektrisch mit einer elektrischen Schaltung verbunden, die elektrische Signale für das piezoelektrische Element erzeugt, welche die Schallwellen darstellen, die gehört werden sollen. Die elektrische Schaltung «afaeet und das piezoelektrische Element sind in eine gegen Körperflüssigkeiten und Körpergewebe inaktive Substanz eingekapselt, um schädliche Wirkungen der Einpflanzung in den Körper zu vermeiden. Die elektrische Schaltung kann ein Empfänger, der elektrische Signale von einem aussen am Körper angeordneten Sender aufnimmt, oder eine vollständige Einheit sein, die Schallwellen über vollständig eingepflanzte Schaltungen aufnimmt, um sie auf das piezoelektrische Element zu übertragen. Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:The device according to the invention has a piezoelectric element which, in its preferred embodiment, is described as a bimorphic a & ikretallelement and is suitable for transmitting electrical signals in mechanical vibrations, the piezoelectric element is electrically connected to an electrical circuit that generates electrical signals for the piezoelectric element which represent the sound waves to be heard. The electrical circuit "afaeet and the piezoelectric element are encapsulated in an inactive against body fluids and body tissue substance to adverse effects of implantation to avoid in the body. The electrical circuit can be a receiver that receives electrical signals from a transmitter arranged on the outside of the body, or a complete unit that receives sound waves via completely implanted circuits in order to transmit them to the piezoelectric element. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. Show it:
Pig, 1 eine Ansicht einer vollständig eingekapselten Ausführungsform des G-erätes nach der Erfindung,Pig, Fig. 1 is a view of a completely encapsulated embodiment of the device according to the invention,
Fig, 2 eine Schnittansicht eines Teils der Ausführungsform nach Fig, 1, die ein eingekapseltes piezoelektrisches Element erkennen lässt, FIG. 2 shows a sectional view of part of the embodiment according to FIG. 1, which shows an encapsulated piezoelectric element,
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Pig, 3 eine schematisohe Schaltungszeichnung der Ausftthrungsform nach Fig, 1 undPig, 3 a schematic circuit drawing of the embodiment according to Fig, 1 and
Fig» 4 ein Blockschaltbild eines äusseren Senders, der mit der Schaltung nach Pig, 3 verwendet werden kann.4 shows a block diagram of an external transmitter which can be used with the circuit according to Pig, 3.
In Fig« 1 ist ein einpflanzbares, allgemein mit 10 bezeichnetes Hörhilfegerät dargestellt. Das Hörhilfegerät 10 umfasst einen Kopfteil 1I1 einen Stielabschnitt 12 und ein Schwanz ende 13, Der Kopf 11 enthält eine elektrische Schaltung, wie einen Empfänger, der Stielabsohnitt 12 enthält elektrische Zuleitungen und das Sohwanzende 13 enthält einen Wandler, Alle Elemente sind in eine Substanz eingekapselt, die gegen Körperflüssigkelten und Körpergewebe inaktiv ist, um eine ordnungsgemäß se Einpflanzung in den Körper des Patienten zu ermöglichen,In FIG. 1, an implantable hearing aid device, generally designated 10, is shown. The hearing aid device 10 includes a head portion 1I 1 a stem portion 12 and a tail end 13, The head 11 contains an electric circuit, such as a receiver Stielabsohnitt 12 includes electrical leads and the Sohwanzende 13 includes a transducer, all elements are encapsulated in a substance which is inactive against body fluids and body tissue to enable proper implantation in the patient's body,
Pig· 2 ist eine Schnitt ansicht des Schwanzendes 13 und des SbLeI-ab schnitt es 12· Innerhalb des Schwanzendes 13 befindet sloh ein piezoelektrischer Wandler 15, der hier als bimorphes keramisches Element dargestellt ist und den in phonographischen Abtastern, wie dem Fachmann bekannt ist, verwendeten Zweikristallelementen ähnlich, ist· Sin Paar Leitungen 16 und 17 sind mit dem piezoelektrischen Element 15 verbunden und erstrecken sich durch denPig · 2 is a sectional view of the tail end 13 and the SbLeI-ab cut it 12 · sloh located inside the tail end 13 piezoelectric transducer 15, here as a bimorph ceramic Element is shown and the two crystal elements used in phonographic scanners, as is known to those skilled in the art Similarly, · Sin pair of leads 16 and 17 are connected to the piezoelectric Element 15 connected and extend through the
InIn
Stielabsohnitt 12, Bas Element 15 ist/Epoxydmasse 18 eingeschlossen· Das Element 15 und die Epoxydummantelung 18 sind, wie die Leitungen 16 und 17 in einer Substanz 19 eingekapselt, die gegen Körperflüssigkeit en and Körpergewebe im wesentlichen inaktiv ist, wie Silikonkautschuk, Torzugeweise 1st die Substanz um das Schwänzende 13 ausreichend dünn, um eine wirksame Obertragung von Vibrationsbewegung von dem Wandler 15 auf das Hör-Stem section 12, base element 15 is / epoxy compound 18 included Element 15 and epoxy jacket 18 are like that Lines 16 and 17 encapsulated in a substance 19 which is essentially inactive against body fluids and body tissue, such as silicone rubber, the substance is gate-related around the tail 13 sufficiently thin to allow effective transmission of vibratory movement from the transducer 15 to the hearing
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system des Innenohres zu ermöglichen, wie im folgenden noch näher beschrieben wird.system of the inner ear, as will be described in more detail below.
Zur Verdeutlichung sind die Abmessungen in den Figuren 1 und α nicht genau und nicht maßstabsgerecht. Beispielsweise war das piezoelektrische Element 15 bei einer erfolgreich getesteten Ausfuhrungsfοrm der Erfindung 7,62 bis 12,7 mm (0,3 bis 0,5 Zoll) lang, 1,27 mm (0,05 Zoll) breit und 0,65 mm (0,025 Zoll) diok (einsohliesslieh beider Schiohtdioken eines bimorphen äeielementkristalls), sie Ipoxydummantelung 18 um das Element 15 war etwa 0,25 mm bis 0,38 mm (0,01 bis 0,015 Zoll) dick und die Substanz 19 bestand aus einer 0,25 mm (0,01ZoIl) dicken Schicht, Die vorstehenden Abmessungen sind Näherungswerte, For the sake of clarity, the dimensions in FIGS. 1 and α are not exact and are not to scale. For example, in a successfully tested embodiment of the invention, the piezoelectric element 15 was 7.62 to 12.7 mm (0.3 to 0.5 inches) long, 1.27 mm (0.05 inches) wide, and 0.65 mm ( 0.025 inch) diok (comprised of both layers of a bimorphic element crystal), the epoxy coating 18 around element 15 was about 0.25 mm to 0.38 mm (0.01 to 0.015 inch) thick, and substance 19 consisted of a 0.25 inch mm (0.01 inch) thick layer, the dimensions above are approximate,
In Pig, ό ist eine Spule 20 für die Aufnahme von Signalen dargestellt. Sin Kondensator 21 ist der Spule 20 parallelgeschaltet , Parallel zu dem Kondensator 21 ist eine Diode 22 und ein Widerstand 23 in Serie geschaltet» Die Leitung 16 führt von dem piezoelektrischen Slement 15 an einen zwischen der Diode 22 und einem Ende des Widerstandes 23 befindlichen Punkt, Die Leitung 17 verbindet das Element lö mit der anderen Seite des Widerstandes 23,Pig, ό shows a coil 20 for receiving signals. A capacitor 21 is connected in parallel to the coil 20, a diode 22 and a resistor 23 are connected in series in parallel with the capacitor 21 »The line 16 leads from the piezoelectric element 15 to a point between the diode 22 and one end of the resistor 23, The line 17 connects the element lö with the other side of the resistor 23,
Die Fig, 4 zeigt ein Beispiel eines Blooksohaltbildes für einen Sender, der dazu verwendet wird, Signale für die Spule 20 nach Fig« 3 zu erzeugen« la ist ein Mikrophon 24 dargestellt, dessen Auegangeeignal in einem Νϊ-Yo rrer stärker gelangt. DerFig. 4 shows an example of a blooksoft image for one Transmitter which is used to generate signals for the coil 20 according to FIG. 3. A microphone 24 is shown in FIG. whose Aueganguitable gets stronger in a Νϊ-yo rrer. Of the
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Vorverstärker 25 gibt dann ein Signal für einen Modulator 26 ab, der das modulierte Signal an einen HF-Oszillator a7 liefert. Das Ausgangssignal des Oszillators 27 wird mittels der Sendespule 28 auf die Spule 20 naoh Pig, 3 übertragen.Preamplifier 25 then gives a signal for a modulator 26 which supplies the modulated signal to an RF oscillator a7. The output signal of the oscillator 27 is by means of the Transmission coil 28 is transferred to coil 20 naoh Pig, 3.
Bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist das piezo elektrische Element 15 ein bimorphes Element, d.h. es ist ein keramisches Element, das aus wenigstens zwei Schienten zusammengesetzt ist. Wenn eine Spannung an die zwei Schichten, d.h. quer über das bimorphe Element, angelegt wird, sucht sich eine Schicht auszudehnen, während sich die andere zusammenzieht. Auf diese Weise wird eine Verbiegung erhalten. Bs ist also ersichtlich, dass das Anlegen einer sich ändernden Signalspannung, wie einer Schallwellen darstellenden Spannung, ein Verbiegen oder Vibrieren des Elementes 15 ansprechend auf die sich ändernde Signal spannung bewirkt. Das Blement ist; so ausgewählt, dass es im Hörfrequenzbereich anspricht oder vibriert, um so einzigartig als elektromeohanlsoher Wandler in einem eingepflanzten Hörhilfegerät zu wirken,In the preferred embodiment described, the piezoelectric element 15 is a bimorph, i.e., it is a ceramic element composed of at least two splints. When a tension is applied to the two layers, i. across the bimorph element, is looking for one Expanding layer while the other is contracting. In this way a bow is obtained. It can therefore be seen that the application of a changing signal voltage, such as a voltage representing sound waves, bending or vibrating of the element 15 in response to the changing signal voltage causes. The blement is; chosen so that it responds or vibrates in the audible frequency range, all the more unique as an electro-magnetic converter in a planted one The hearing aid to work,
Sie Vibrations- oder Biegungsart ist ähnlich wie bei einem gewöhnlichen Tauohsprungbrett, wenn das verwendete Element im wesentlichen »einteckig 1st, wie in der bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Wie oben erwähnt, kann das Blement 15 so aasgewählt werden, dass sein frequenzmässiges Anspreohverhalten den Hörfrequenzbereioh überdeckt. Der Betrag dee Verbiegens oder Vibrierens ist vernal tnismässig klein und der Amplitude des angelegten Signals proportional, Sie Biegekraft eines dem Uernent 15 entsprechenden llementes steht la Zusammenhang mit den atoma-The type of vibration or bending is similar to that of an ordinary rope springboard if the element used is in the is essentially one-sided, as shown in the preferred embodiment. As mentioned above, the element 15 can be selected so that its frequency-wise response behavior Hearing frequency range covered. The amount of bending or Vibration is negligibly small and proportional to the amplitude of the applied signal 15 corresponding elements, la is related to the atomic
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reu Bindekräften und ist daher relativ gross und kann Dämpfungswirkungen überwinden, die durch die Epoxydschioht 18 und die Silikonkautschukummantelung 19 verursacht sein können.reu binding forces and is therefore relatively large and can overcome damping effects caused by the Epoxydschioht 18 and the Silicone rubber coating 19 can be caused.
Die Epoxydschicht 18 ist hier als Teil der bevorzugten Ausrührungsform für weitere Sohutzfunkcionen, wie zusätzlichen Feuchtigkeitsschutz, des eingepflanzten Gerätes nach der Erfindung dargestellt. Das Gerät nach der Erfindung arbeitet auch ohne die Epoxy ds chicht 18. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemässen Gerätes steigt, wenn der das Element 15 und die Umhüllung 18 in dem Schwanz ende 13 des Gerätes IO einkapselnde Teil der Substanz 19 verhältnismässig dünn ist, um übermässige Dämpfungswirkungen zu vermeiden.The epoxy layer 18 is here as part of the preferred embodiment for further protection functions, such as additional ones Moisture protection, shown the planted device according to the invention. The device according to the invention works even without the epoxy layer 18. The efficiency of the device according to the invention increases when the element 15 and the Sheath 18 in the tail end 13 of the device IO encapsulating part of the substance 19 is relatively thin in order to avoid excessive damping effects.
Beim Befestigen des Gerites 10 in einem Körper ist es vorzuziehen, ein Ende des Elementes 15 (Schwänzend· 13) in einem Bereioh zu befestigen, der eine stabile Plattform ermöglicht, wie der Mastoidknochen. Das andere Ende des Elementes 15 wird dann nahe an einem der Teile des Gehörsystems des Innenohres plaziert, wie an einem der Gehörknöohelchen oder an dem ovalen Fenster. Das freie oder vibrierende Ende des Elementes 15 kann den Teil des Gehörsystems erforderlichenfalls berühren oder davon getrennt sein.When securing the device 10 in a body, it is preferable to have one end of the element 15 (tail x 13) in one Ready to be attached, which enables a stable platform, like the mastoid bone. The other end of the element 15 is then placed close to one of the parts of the auditory system of the inner ear, such as one of the ossicles or the oval one Window. The free or vibrating end of the element 15 can touch or touch the part of the auditory system if necessary be separated from it.
Aus den Figuren 3 und 4 ist zu er seilen, dass das Mikrophon 24 Schallwellen in elektrische Signale umsetzt, die in dem Vorverstärker 25 verstärkt, im Modulator 26 moduliert und dann durch den HF-Oszillator 27 geführt werden, von wo sie durch die Spule 28 ausgesendet werden« Das Gerät nach Fig· 4 ist bei der bevorzugten Ausführungsform ausserhalb des KörpersIt can be seen from FIGS. 3 and 4 that the microphone 24 Converts sound waves into electrical signals, which are amplified in the preamplifier 25, modulated in the modulator 26 and then through the RF oscillator 27, from where they are transmitted by the coil 28. The device according to FIG. 4 is in the preferred embodiment outside the body
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angeordnet♦ Wie unten beschrieben, ist es jedoch möglich, die-' ses gesamte Hörhilfegerät innerhalb einer einpflanzbaren Anordnung einzubauen« arranged ♦ As described below, however, it is possible to use the- ' to install the entire hearing aid device within an implantable arrangement «
Bio Spule 28 sendet ein moduliertes HF-Signal aus, das von der die Empfangsspule 20 und den Kondensator 21 aufweisenden Schaltung aufgenommen wird· Der resultierende Spannungsabfall am Kondensator 21 entsteht auch parallel zu der Diode 22 und dem Widerstand 23· Die Diode 22 ergibt eine Gleichrichtung oder Demodulation des HP-Signals, und die Kombination des Widerstandes 23 mit der Parallelkapazität des Elementes 15 ergibt eine Ausfilterung des HF-Signals, wobei das Modulationssignal an dem Element 15 verbleibt. Wenn sich daher das übertragene Signal entsprechend des veränderlichen Schallwellen, die von dem Mikrophon 24 aufgenommen werden, verändert, ergibt sioh an dem llement 15 eine proportionale Signalspannung* Diese verursacht Verbiegung oder Vibration des Elementes 15, die mechanisch direkt auf den Gehörknoehen oder das ovale Fenster oder ein anderes Teil des G-ehörsystems des Innenohres tibertragen wird.Bio coil 28 sends out a modulated RF signal which is picked up by the circuit comprising the receiving coil 20 and the capacitor 21 · The resulting voltage drop across the capacitor 21 also arises parallel to the diode 22 and the resistor 23 · The diode 22 results in a rectification or demodulation of the HP signal, and the combination of the resistor 23 with the parallel capacitance of the element 15 results in a filtering out of the RF signal, the modulation signal remaining at the element 15. Therefore, if the transmitted signal changes in accordance with the variable sound waves picked up by the microphone 24, this results in a proportional signal voltage at the element 15 * This causes bending or vibration of the element 15, which mechanically directly affects the auditory bone or the oval window or another part of the hearing system of the inner ear is transmitted.
Falls erwünsoht, kann das Mikrophon 24 und der Verstärker 25 innerhalb des Kopfes U des Gerätes 10 angeordnet werden, so dass das geamte Hörhilfegerät eingepflanzt wird· Dies ermöglicht, dass die Sende- und die Smpfangespule 28 und 20 ebenso wie der Modulator 26 und der Oszillator 27 und die zugeordneten elektronischen Komponenten, die oben beschrieben sind, entfallen können, was dem Faahmann geläufig 1st, Obwohl ein piezo-If so desired, the microphone 24 and the amplifier 25 be arranged within the head U of the device 10 so that the entire hearing aid device is implanted This enables that the transmitting and receiving coils 28 and 20 as well such as the modulator 26 and the oscillator 27 and the associated electronic components, which are described above, are omitted can do what is familiar to the Faahmann, although a piezo
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elektrisches Element, wie das Element 15, auch als Mikrophon dienen kann, kann das Mikrophon 24 ein weiteres piezoelektrisches Element, wie ein bimorphes Zweikristall element aufweisen, das mechanische Vibrationen in elektrische Signale umsetzt«electrical element, such as element 15, also serve as a microphone can, the microphone 24 can have a further piezoelectric element, such as a bimorph two-crystal element, which converts mechanical vibrations into electrical signals "
Das Gerät nach Hqt Erfindung kann auch verwendet werden, wenn es notwendig ist, die Gehörknöchelohen des Innenohres vollständig zu entfernen. Dies ist ein weiteres Beispiel, bei dem es erwünscht sein kann, das vibrierende Element 15 nahe an dem ovalen Fenster anzubringen»The apparatus of HQT invention can also be used when it is necessary to completely remove the Gehörknöchelohen the inner ear. This is another example where it may be desirable to place the vibrating element 15 close to the oval window »
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Claims (9)
dass das/piezoelektrische Element aus einem zweitensecond
that the / piezoelectric element consists of a second
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |