DE19840212C2 - Wandleranordnung für teil- oder vollimplantierbare Hörgeräte - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wandleranordnung für teil- oder vollim­ plantierbare Hörgeräte zur direkten mechanischen Anregung des Mittel- oder Innenohres, versehen mit einem am Implantationsort mit Bezug auf den Schädel fixierbaren Gehäuse und einem mit Bezug auf das Gehäuse beweglichen, mecha­ nisch steifen Koppelelement, wobei in dem Gehäuse ein elektromechanischer Wandler untergebracht ist, mit dem sich das Koppelelement in Schwingungen ver­ setzen läßt, die nach erfolgter Implantation der Wandleranordnung auf ein Mittelohr-Ossikel oder direkt auf das Innenohr übertragen werden.

Eine derartige Wandleranordnung ist aus EP 0 499 940 bekannt. Hierbei wird vor­ geschlagen, eine Wand des Gehäuses als schwingfähige Membran auszuführen, die mit einer auf der Innenseite aufgebrachten piezoelektrischen Keramikscheibe ein elektromechanisch aktives Heteromorph-Verbundelement darstellt. Obschon eine derart aufgebaute Hörgeräte-Wandleranordnung problemlos implantiert werden kann und sich damit allgemein gute Ergebnisse erzielen lassen, hat sich jedoch gezeigt, daß das über die piezoelektrisch Keramikscheibe angetriebene Koppelele­ ment bei niedrigen auf das Mittelohr-Ossikel oder direkt auf das Innenohr zu über­ tragenden Frequenzen Auslenkungen bewirkt, die für einen adäquaten Lautstär­ kepegel bei mittleren und größeren Hörverlusten unzureichend sein können. Dies gilt insbesondere bei den für ein Implantat vorgegebenen, geringen elektrischen Spannungen.

Aus US 5 554 096 und US 5 624 376 ist ein auf dem elektromagnetischen Prinzip beruhender Wandler für teil- oder vollimplantierbare Hörgeräte bekannt, bei welchem ein Dauermagnet zusammen mit zwei zugeordneten Polstücken in einem zylindrischen Gehäuse lose aufgehängt ist, während eine mit dem Dauermagneten zusammenwirkende Induktionsspule in einem von den Polstücken begrenzten zylindrischen Luftspalt sitzt und mit einer Gehäusewand fest verbunden ist. Bei Beaufschlagung der Spule mit Wechselspannung wird die aus dem Dauermagneten und den Polstücken bestehende Masse in Schwingungen versetzt. Diese Masse ist mit dem Gehäuse mechanisch gekoppelt, und das Gehäuse ist seinerseits zur An­ bringung an einer schwingfähigen Struktur des Ohres ausgelegt. Wird die Masse in Schwingungen versetzt, soll dies Trägheitsschwingungen des Gehäuses bewirken, um so die schwingfähigen Struktur des Ohres zu stimulieren. Die bei dieser Anord­ nung vorgesehene Lagerung des Gehäuses samt Wandler an einer schwingfähigen Struktur des Ohres, insbesondere auf der Ossikelkette, bringt besondere chirur­ gische Probleme mit sich.

In US 3 870 832 ist eine Wandleranordnung offenbart, bei der eine Spule einer Elektromagnetanordnung mittels eines Halters mit Bezug auf den Schädel fixiert wird. Ein Magnet der Elektromagnetanordnung ist in einem Halter eingebettet und über diesen fest mit dem Kopf des Stapes verbunden. Alternativ wird auf den Hal­ ter verzichtet und der Magnet unmittelbar mit einem Zement am Stapes befestigt. Magnet und Stapes bilden eine Einheit, die gemeinsam bewegbar ist, ohne dass es zu einer Relativbewegung zwischen Magnet und Stapes kommt, um der Gefahr eines Mikrotraumas entgegenzuwirken. Die Implantation erfolgt in zwei Schritten, wobei zuerst der Magnet am Stapes fixiert und anschließend die Spule mit Bezug auf den Schädel festgelegt und dabei so positioniert wird, das sie einen geringen, genau vorbestimmten Abstand zum Magneten einnimmt. Zwischen der Spule und ihrem Halter einerseits und dem Magneten mit den zur Ankopplung an den Stapes vorgesehenen Elementen andererseits besteht keinerlei mechanische Verbindung.

In US 5 558 618 ist ebenfalls ein Wandler beschrieben, bei dem ein mittels eines biokompatiblen Klebstoffs an ein Knöchelchen der Ossikelkette angebundener Magnet von einer Spule in Schwingungen versetzt wird, die sich vom Magneten in einem Abstand von etwa 1 mm befindet, wobei zwischen der Spule und dem Magneten keinerlei Kontakt besteht.

Darüber hinaus beschreibt die DE 42 21 866 C2 eine elektromechanische Wandler­ anordnung, welche die Aufgabe lösen soll, eine besonders einfache und effektive Anregung des Innenohres zu gestatten. Dabei wird insbesondere angestrebt, auf Koppelelemente zu verzichten, da diese dämpfend wirken und einen komplizierten Aufbau erforderlich machen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Flüssigkeits­ schallsender vorgeschlagen, der ohne jeden zusätzlichen Übertragungsmechanis­ mus zwischen dem elektromechanischen Wandler und dem Innenohr auskommt, indem Flüssigkeitsschall unmittelbar in der Cochleaflüssigkeit erzeugt wird. Hier bei kann der Wandler nach dem elektrodynamischen Prinzip arbeiten und einen Dauermagneten und eine Magnetspule umfassen, die beide in einem Gehäuse untergebracht sind. Die Magnetspule ist mittels eines Spulenhalters und eines Stößels an einer Membran festgelegt, die in das Gehäuse eingespannt ist und eine erste Stirnseite desselben bildet. Eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende zweite Stirnseite des Gehäuses wird von einer zweiten Membran verschlossen, an welcher der Magnet über einen Stößel fixiert ist. Der Flüssigkeitsschallsender kann als Ganzes in die Flüssigkeit der Cochlea eintauchen, wobei er von einer elektri­ schen Zuleitung getragen wird, die durch eine Bohrung in der Stapesfußplatte hindurchgeführt ist.

In Fredrickson et al. "Ongoing investigations into an implantable electromagnetic hearing aid for moderate to severe sensorineural hearing loss", Otolaryngolic Clinics of North America, Vol. 28, Nr. 1, Febr. 1995, ist ein implantierbarer Mittel­ ohrwandler erwähnt, bei dem es sich um einen elektromagnetischen Motor handelt, der in einem hermetisch dichten Gehäuse aus rostfreiem Stahl untergebracht ist und der eine biokompatible Sondenspitze antreibt. Die Sondenspitze greift in eine mittels Laserstrahl ausgebildete Öffnung des Incus. Es ist weder erkennbar, wie der elektromagnetische Motor aufgebaut ist, noch wie Schwingungen von dem elektro­ magnetischen Motor auf die Sondenspitze übertragen werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hörgeräte-Wandleranordnung sowie ein eine Wandleranordnung umfassendes voll- oder teilimplantierbares Hörgerät zu schaffen, mittels derer auch relativ niederfrequente Schwingungen zur Übertragung auf ein mit der Wandleranordnung direkt mechanisch gekoppeltes Mittelohr-Ossikel oder direkt auf das Innenohr mit ausreichender Amplitude erzeugt werden können, die gleichwohl mit relativ geringer Energie auskommen und die sich chirurgisch problemlos implantieren lassen.

Diese Aufgabe wird bei einer Hörgeräte-Wandleranordnung der eingangs genann­ ten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse zylindrisch ausgebildet ist und eine Umfangswand sowie zwei im wesentlichen parallel zueinander verlau­ fende, kreisförmige Stirnwände aufweist, von denen die eine die schwingfähige Membran bildet, mir deren Außenseite das Koppelelement verbunden ist, sowie daß der elektromechanische Wandler als Elektromagnetanordnung ausgebildet ist, die eine in dem Gehäuse fest angebrachte elektromagnetische Ringspule sowie einen von der Ringspule in Schwingungen versetzbaren, in eine Mittelöffnung der Ringspule eintauchenden Magnetstift aufweist, der im wesentlichen im Zentrum der die schwingfähige Membran bildenden Gehäusestirnfläche an deren Innenseite befestigt ist.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß die Wandleranordnung entsprechend einfach und problemlos wie der piezoelektrische Wandler gemäß EP 0 499 940 implantiert werden kann, weil sich das Wandlergehäuse mit Bezug auf die Knochenstruktur des Schädels fixieren läßt. Zugleich kann aber wegen der Nutzung des elektromagnetischen Wandlerprinzips ein auch für niedrige Frequen­ zen des Hörbereichs besonders günstiger Frequenzgang des Wandlers erreicht wer­ den, so daß ein adäquater Höreindruck bei ausreichendem Lautstärkepegel mit den bei einem Implantat notwendigerweise geringen elektrischen Spannungen ermög­ licht wird. Des weiteren wird eine Wandleranordnung mit besonders kleiner bewegter Masse erhalten, die Änderungen des an die Magnetspule angelegten elektrischen Signals rasch und getreu folgen kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die oben genannte Aufgabe wird ferner von einem voll- oder teilimplantierbaren Hörgerät gelöst, das mit einer Wandleranordnung der vorliegend offenbarten Art versehen ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Wandlers in einer ersten Ausführungsform; und

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch ein menschliches Ohr mit einem implantierten Hörgerät, das mit einem Wandler gemäß Fig. 1 ausgestattet ist.

In Fig. 1 ist eine implantierbare Wandleranordnung 10 eines Hörgeräts zur direkten mechanischen Anregung des Mittel- oder Innenohrs dargestellt. Zur Schallauf­ nahme dient gemäß Fig. 2 ein als Mikrofon 58 ausgebildeter Aufnehmer, der vor­ zugsweise ebenfalls implantierbar ist. Die Wandleranordnung 10 ist mit einem hermetisch dichten, biokompatiblen, zylindrischen Gehäuse 14, vorzugsweise aus Metall, beispielsweise Titan, Niob, Tantal, Iridium oder deren Legierungen verse­ hen. Das Gehäuse 14 ist mit Inertgas 16 gefüllt. Das Gehäuse 14 weist eine Umfangswand 11 und zwei zu der Umfangswand 11 senkrecht verlaufende, kreis­ förmige Stirnwände 12 und 18 auf. Die eine Stirnwand des Gehäuses 14 ist als dünne, schwingfähige Membran 18 ausgebildet, an deren Außenseite, vorzugs­ weise im Zentrum der Außenseite, ein mechanisch steifes Koppelelement 20 zur mechanischen Schwingungsankopplung an ein Mittelohr-Ossikel oder direkt an das Innenohr angebracht, zum Beispiel angeschweißt oder angeklebt, ist. Die andere Stirnseite 12 ist mit der Umfangswand 11 des Gehäuses einstückig verbunden.

An der Innenseite der Membran 18 ist mittig, zum Beispiel mittels einer Klebever­ bindung, ein stiftförmiger Dauermagnet 30 befestigt, der in eine Mittelöffnung der Ringspule 32 eintaucht und darin verschiebbar ist. Die Spule 32 ist in nicht näher dargestellter Weise mit dem Gehäuse 14 fest verbunden, beispielsweise mit diesem verklebt. In die Stirnwand 12 ist eine elektrisch isolierende, hermetisch dichte Durchführung 26 eingesetzt. Anschlußdrähte 34 der Spule 32 sind mit nach außen aus dem Gehäuse 14 herausgeführten elektrischen Anschlüssen 36 verbunden.

Eine Erregung der Spule 32 durch Anlegen einer Wechselspannung an die Anschlüsse 36 bewirkt eine Verschiebung des Dauermagneten 30 relativ zu der gehäusefesten Spule 32 und damit eine Auslenkung der Membran 18. Diese Aus­ lenkung wird über das Koppelelement 20 auf ein Mittelohr-Ossikel bzw. direkt auf des Innenohr übertragen. Das Koppelelement 20 kann insbesondere als Koppel­ stange ausgebildet und beispielsweise über einen dünnen Draht- oder Hohldrahtbü­ gel oder einen Bügel aus einem kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoff mit der Ossikelkette verbunden sein. Geeignete Anordnungen dieser Art sind in der älteren DE 197 38 587 C1 näher erläutert.

Fig. 2 zeigt ein insgesamt mit 51 bezeichnetes implantiertes Hörgerät, das mit einer Wandleranordnung 10 der vorstehend erläuterten Art ausgestattet ist.

Das Hörgerät 51 weist ferner eine Akkumulatoreinheit 53, eine Ladeempfangsspule 54 und ein Elektronikmodul 55 auf. Die Komponenten 53, 54 und 55 sind in einem hermetisch dichten Gehäuse 56 untergebracht, das im Mastoid 57 implantiert und mit Bezug auf den Schädel fixiert ist. An das Elektronikmodul 55 sind die Wandleranordnung 10 und das Mikrofon 58 über Leitungen 59 beziehungsweise 60 angeschlossen. Das Koppelelement 20 ist mit der Ossikelkette 62 gekoppelt. Zu einer tragbaren Ladeeinheit 63 gehört eine Ladesendespule 64, die zum transkutanen Laden der Akkumulatoreinheit 53 mit der Ladeempfangsspule 54 induktiv gekoppelt werden kann. Eine Fernsteuereinheit ist bei 65 angedeutet. Ein solches Hörgerät ist beispielsweise aus US-PS 5,277,694 bekannt und bedarf daher keiner näheren Beschreibung.

Bezugszeichenliste

10

Wandleranordnung

11

Umfangswand

12

Stirnwand

14

Gehäuse

16

Inertgasfüllung

18

Membran

20

Koppelelement

26

Durchführung

30

Dauermagnet

32

Spule

34

Anschlußdraht

36

elektrische Anschlüsse

52

Hörgerät

53

Akkumulatoreinheit

54

Ladeempfangsspule

55

Elektronikmodul

56

Gehäuse

57

Mastoid

58

Mikrofon

59

,

60

Leitung

62

Ossikelkette

63

Ladeeinheit

64

Ladesendespule

65

Fernsteuereinheit

Claims (5)

1. Wandleranordnung für teil- oder vollimplantierbare Hörgeräte zur direkten mechani­ schen Anregung des Mittel- oder Innenohres, versehen mit einem am Implantations­ ort mit Bezug auf den Schädel fixierbaren Gehäuse (14) und einem mit Bezug auf das Gehäuse beweglichen, mechanisch steifen Koppelelement (20), wobei in dem Gehäuse ein elektromechanischer Wandler (30, 32) untergebracht ist, mit dem sich das Koppelelement in Schwingungen versetzen läßt, die nach erfolgter Implantation der Wandleranordnung auf ein Mittelohr-Ossikel oder direkt auf das Innenohr über­ tragen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (14) zylindrisch ausgebildet ist und eine Umfangswand (11) sowie zwei im wesentlichen parallel zueinander verlaufende, kreisförmige Stirnwände (12, 18) aufweist, von denen die eine die schwingfähige Membran (18) bildet, mit deren Außenseite das Koppelelement (20) verbunden ist, sowie
daß der elektromechanische Wandler als Elektromagnetanordnung (30, 32) ausgebil­ det ist, die eine in dem Gehäuse (14) fest angebrachte elektromagnetische Ringspule (32) sowie einen von der Ringspule in Schwingungen versetzbaren, in eine Mittel­ öffnung (33) der Ringspule eintauchenden Magnetstift (30) aufweist, der im wesent­ lichen im Zentrum der die schwingfähige Membran (18) bildenden Gehäusestirnflä­ che an deren Innenseite befestigt ist.

2. Wandleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14) als hermetisch dichtes und biokompatibles Gehäuse ausgeführt ist.

3. Wandleranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Stirnwand (12) des Gehäuses (14) mit der Umfangswand (11) des Gehäuses ein­ stückig verbunden ist.

4. Wandleranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Koppelelement (20) im wesentlichen im Zentrum der die schwing­ fähige Membran (18) bildenden Gehäusestirnfläche befestigt ist.

5. Voll- oder teilimplantierbares Hörgerät mit einer Wandleranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.