DE102007031114B4 - Hearing implant with multidirectional acting actuator - Google Patents

Abstract

Implantierbares Hörsystem zur direkten oder indirekten hydrodynamischen Kopplung an den Perilymphraum (56) des menschlichen Ohrs (10), mit einem Schallsignalprozessor (38) und einem gleichmäßig in alle Raumrichtungen wirkenden Aktor (42), wobei der Schallsignalprozessor (38) mit dem Aktor (42) zur Signalübertragung in Verbindung steht, wobei der Aktor (42) in Übereinstimmung mit übertragenen Signalen elektrisch in einer vorbestimmten Vorzugsrichtung (51) auslenkbar ist, um Vibrationen an eine Perilymphe zu übertragen, wobei eine Auslenkungsrichtung des Aktors (42) nach erfolgter Implantationsoperation derart in jede beliebige Raumrichtung justierbar ist, dass der Aktor (42) im Wesentlichen in der Vorzugsrichtung (51) ausgelenkt wird.An implantable hearing system for direct or indirect hydrodynamic coupling to the perilymphraum (56) of the human ear (10), comprising a sound signal processor (38) and an actuator (42) acting evenly in all spatial directions, the sound signal processor (38) being connected to the actuator (42 ), wherein the actuator (42) in accordance with transmitted signals in a predetermined preferred direction (51) is deflectable to transmit vibrations to a perilymph, wherein a deflection direction of the actuator (42) after implantation operation in such Any spatial direction is adjustable, that the actuator (42) is deflected substantially in the preferred direction (51).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein implantierbares Hörgerät zur direkten oder indirekten hydrodynamischen Kopplung an den Perilymphraum des menschlichen Ohrs. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Übertragen von Umgebungsschall an das Innenohr eines menschlichen Ohrs.The present invention relates to an implantable hearing aid for direct or indirect hydrodynamic coupling to the perilymphraum of the human ear. The invention further relates to a method for transmitting ambient sound to the inner ear of a human ear.

Schwerhörigkeit stellt ein schwerwiegendes Gesellschaftsproblem dar, da im Durchschnitt etwa 10 bis 20% der Bevölkerung in den Industrienationen davon betroffen sind. Schwerhörigkeit ist in vielen Fällen bis heute nicht heilbar und verursacht dadurch eine Reduktion der Lebensqualität. Implantierbare Hörsysteme bieten hier einen Ausweg.Hearing loss is a serious societal problem, with an average of about 10 to 20% of the population in the developed world affected by it. Hearing loss is in many cases not curable until today, causing a reduction in the quality of life. Implantable hearing aids offer a way out here.

Ein wesentliches Grundproblem heutiger implantierbarer Hörgeräte stellt die Ankopplung an das sogenannte auditorische System dar. Eine mechanische Ankopplung an die Gehörknöchelchenkette ist nicht immer zuverlässig und beschränkt die Anwendung auf Patienten mit einem reizlosen Mittelohr, wodurch Patienten mit z. B. einer chronischen Entzündung sowie solche Patienten mit einer inoperablen Schallleitungsfehlhörigkeit von der Nutzung solcher Hörgeräte ausgeschlossen sind. Außerdem sollte aus audiologischer Sicht eine Ankopplung möglichst nahe am Innenohr oder sogar an die Perilymphe erfolgen.An essential basic problem of today's implantable hearing aids is the coupling to the so-called auditory system. A mechanical coupling to the ossicular chain is not always reliable and limits the application to patients with a non-irritating middle ear, causing patients with z. As a chronic inflammation and those patients with an inoperable conductive hearing loss from the use of such hearing aids are excluded. In addition, from the audiological point of view, coupling should be as close as possible to the inner ear or even to the perilymph.

Typische Ankopplungspunkte für herkömmliche Aktoren, die von außen Impulse an den Gehörnerv übertragen, sind der Körper des Amboss sowie der lange Ambossschenkel, wobei das Implantat entweder über eine Vertiefung im Amboss (vgl. 4) oder durch eine Klippung an den Ambossschenkel (vgl. 5) angekoppelt wird. Ein weiterer typischer Ankopplungspunkt ist der Steigbügelkopf (Ausführungsform nicht dargestellt).Typical coupling points for conventional actuators, which transmit impulses to the auditory nerve from the outside, are the body of the anvil and the long anvil limb, wherein the implant either via a depression in the anvil (see. 4 ) or by clipping on the anvil limb (cf. 5 ) is coupled. Another typical coupling point is the stirrup head (embodiment not shown).

Die DE 100 46 938 A1 offenbart ein teilimplantierbares Hörsystem. Es wird insbesondere ein teilweise implantierbares System zur Rehabilitation einer Hörstörung mit mindestens einem Schall aufnehmenden Sensor, einer elektronischen Anordnung zur Audiosignalverarbeitung und -verstärkung, einer elektrischen Energieversorgungseinheit, welche einzelne Komponenten des Systems mit Strom versorgt, und einer ausgangsseitigen aktorischen Anordnung zur direkten mechanischen Stimulation eines lymphatischen Raums des Innenohrs vorgeschlagen.The DE 100 46 938 A1 discloses a partially implantable hearing system. In particular, a partially implantable system for rehabilitating a hearing disorder with at least one sound-receiving sensor, an electronic arrangement for audio signal processing and amplification, an electrical power supply unit which supplies power to individual components of the system, and an output-side actuator array for direct mechanical stimulation of lymphatic space of the inner ear.

Ein Hauptmerkmal herkömmlicher vibratorischer Hörgeräte ist darin zu sehen, dass elektrische Signale eines Signalprozessors mechanisch auf unterschiedliche Teile des Mittelohrs übertragen werden. Hierzu sind üblicherweise elektromechanische Wandler erforderlich, die elektrische Energie in mechanische Vibrationen wandeln. In einigen herkömmlichen implantierbaren Hörgeräten kommen piezoelektrische und magnetoelektrische Wandler zum Einsatz.A major feature of conventional vibratory hearing aids is that electrical signals from a signal processor are mechanically transmitted to different parts of the middle ear. For this purpose, usually electromechanical transducers are required, which convert electrical energy into mechanical vibrations. Some conventional implantable hearing aids use piezoelectric and magnetoelectric transducers.

Ein bekanntes Hörgerät ist z. B. teilimplantierbar, d. h. einige Komponenten, wie z. B. ein Mikrofon, eine Energieversorgung oder ein Soundprozessor, werden außen an der Kopfhaut direkt über dem Ohr getragen (vgl. 4 und 5), während interne Komponenten, wie z. B. ein Empfängermodul und ein sogenannter „Floating Mass Transuser” (FMT), implantiert sind. Dabei wird ein von dem Soundprozessor generiertes elektrisches Signal transkutan mittels einer Induktionsspule auf das Empfängermodul übertragen, welches es wiederum in ein für den FMT verwertbares Signal umwandelt. Dieses bekannte System ist in 5 schematisch dargestellt. Der FMT besteht aus zwei separat ansteuerbaren Spulen, die einen im Inneren gelagerten Eisenkern in (unidirektionale) Schwingungen versetzen können. Bei der Implantation wird der FMT mit Titanklammern am langen Ambossfortsatz möglichst nahe am Gelenk zwischen Amboss und Steigbügel befestigt. Dieses bekannte Hörsystem ist besonders gut für Patienten mit geringer bis mittlerer Schallempfindungsschwerhörigkeit und relativ niedriger Hörschwelle bei Frequenzen bis 1 kHz geeignet.A well-known hearing aid is z. B. partially implantable, ie some components such. As a microphone, a power supply or a sound processor, are worn outside the scalp directly over the ear (see. 4 and 5 ), while internal components such. B. a receiver module and a so-called "Floating Mass Transuser" (FMT) are implanted. In this case, an electrical signal generated by the sound processor is transmitted transcutaneously by means of an induction coil to the receiver module, which in turn converts it into a signal that can be utilized by the FMT. This known system is in 5 shown schematically. The FMT consists of two separately controllable coils, which can set an iron core inside (unidirectional) oscillations. During implantation, the FMT is attached with titanium clamps to the long incus process as close as possible to the joint between the anvil and the stirrup. This known hearing system is particularly well suited for patients with low to medium sensorineural hearing loss and relatively low hearing threshold at frequencies up to 1 kHz.

Ferner existiert ein weiteres implantierbares Hörgerät, das unter der Bezeichnung MET von der Firma Otologics vertrieben wird. Hier handelt es sich um ein Teil- und Vollimplantat, wobei das Vollimplantat schematisch in 4 dargestellt ist. Ein Mikrofon, ein Schallsignalprozessor und ein Akkumulator sind dabei unter der Kopfhaut platziert. Kernstück dieses Hörgeräts ist ein elektromagnetischer Wandler. Ein Stößel des Wandlers, die sogenannte Koppelstange, wird während einer Operation in eine ca. 1 mm tiefe Mulde im Ambosskörper eingepasst. Die Mulde wird mittels eines Diodenlasers erzeugt. Der Wandler wird mittels eines Kabels mit dem Schallsignalprozessor verbunden, um elektrische Signale in entsprechende Vibrationen umzusetzen, die über die Koppelstange auf die Gehörknöchelchenkette (Ossikelkette) übertragen werden. Der Steigbügel leitet dabei die Schwingungen über das sogenannte ovale Fenster ins Innenohr, wo sie in Nervsignale umgewandelt werden. Im Gegensatz zum zuvor erwähnten Hörsystem beruht die Vibrationserzeugung hier nicht auf der Beschleunigung einer Masse, sondern auf der direkten Kraftübertragung durch den fest verankerten Wandler. Dabei muss beachtet werden, dass aufgrund der losen Verbindung zwischen Koppelstange und Amboss nur Druckkräfte übertragbar sind, d. h. der Wandler muss so platziert werden, dass die Gehörknöchelchenkette unter einer gewissen Vorspannung steht. Dieses Hörsystem ist für Patienten mit mittlerer bis hochgradiger Schallempfindungsschwerhörigkeit geeignet.Furthermore, there is another implantable hearing aid that is sold under the name MET by the company Otologics. This is a partial and full implant, wherein the full implant schematically in 4 is shown. A microphone, a sound signal processor and an accumulator are placed under the scalp. The heart of this hearing aid is an electromagnetic transducer. A pestle of the transducer, the so-called coupling rod, is fitted in an approx. 1 mm deep depression in the anvil body during an operation. The trough is generated by means of a diode laser. The transducer is connected by means of a cable to the sound signal processor to convert electrical signals into corresponding vibrations, which are transmitted via the coupling rod to the ossicular chain (Ossikelkette). The stirrup directs the vibrations via the so-called oval window into the inner ear, where they are converted into nerve signals. In contrast to the hearing system mentioned above, the vibration generation is not based on the acceleration of a mass, but on the direct power transmission through the fixed anchored transducer. It should be noted that due to the loose connection between coupling rod and anvil only compressive forces are transferable, ie the transducer must be placed so that the ossicular chain is under a certain bias. This hearing system is suitable for patients with moderate to severe sensorineural hearing loss.

Ein weiteres Hörsystem, das in einem Artikel mit dem Titel „Implantierbare Hörgeräte für hochgradige Schwerhörigkeit” von K. -B. Hüttenbrink (HNO 10/97, Seiten 742 bis 744) beschrieben ist, beruht auf einem hydraulischen Prinzip (vgl. 6). Ein elektrodynamischer Wandler, z. B. mit einer elektrisch angeregten Spule, wird dabei in der Mastoidhöhle oder in der Temporalschuppe vorgesehen, weil dort ausreichend Platz vorhanden ist. Dieser Ort schließt jedoch eine starre Ankopplung an das Innenohr aus. Deshalb hatten sich die Autoren des Artikels sich dazu entschlossen, die Energieübertragung flexibel über einen flüssigkeitsgefüllten Schlauch zu führen. Dies ist schematisch in 6 dargestellt. Am Ende des Schlauches, der an den hydrodynamischen Wandler gekoppelt ist, ist ein ballonartiger Körper vorgesehen. Während einer Operation wird versucht, den Schlauch bzw. dessen ballonförmiges Ende direkt ankoppelnd an das sogenannte runde Fenster zu platzieren. Das runde Fenster ist ein Ort im Innenrohr ohne knöcherne Bedeckung der Cochlea, nämlich eine Membran. Diese Membran zwischen Mittelohr und Innenohr liegt im Inneren einer Vertiefung, deren Eingangsöffnung (für einen Chirurgen) von Knochen des Mittelohrs verdeckt ist. Diese in der Paukenhöhle liegende Eingangsöffnung der Vertiefung ist für einen Operateur zwar sichtbar, aber wegen der Ausrichtung des Mittelohrs (von außen) schwer zugänglich. Idealerweise soll der Schlauch durch die Zugangsöffnung an der Membran des runden Fensters vollständig eingeführt werden und das ballonförmige Ende anschließend vollständig aufgebläht werden, wie es in 6 gezeigt ist, um die Membran des runden Fensters zu berühren. Darüber hinaus sollte ein axialer Aktor in Bezug auf die Rundfenstermembran idealerweise in einem rechten Winkel zur Rundfenstermembran stehen. Another hearing aid described in an article entitled "Implantable Hearing Aids for Severe Deafness" by K. -B. Hüttenbrink (HNO 10/97, pages 742 to 744) is described, based on a hydraulic principle (see. 6 ). An electrodynamic converter, z. B. with an electrically excited coil, it is provided in the mastoid cavity or in the temporal scale, because there is sufficient space available. However, this location excludes a rigid coupling to the inner ear. Therefore, the authors of the article had decided to lead the energy transfer flexible over a fluid-filled hose. This is schematically in 6 shown. At the end of the hose, which is coupled to the hydrodynamic converter, a balloon-like body is provided. During an operation, an attempt is made to place the hose or its balloon-shaped end directly coupled to the so-called round window. The round window is a place in the inner tube without bony coverage of the cochlea, namely a membrane. This membrane between the middle ear and the inner ear lies inside a depression whose entrance opening (for a surgeon) is covered by bones of the middle ear. This entrance hole located in the tympanic cavity of the well is visible to an operator, but difficult to access because of the alignment of the middle ear (from the outside). Ideally, the tube should be fully inserted through the access opening on the membrane of the round window and then the balloon-shaped end should be fully inflated, as shown in FIG 6 is shown to touch the membrane of the round window. In addition, an axial actuator should ideally be at right angles to the round window membrane with respect to the round window membrane.

In der Praxis wird dieser Idealzustand jedoch nie erreicht. In der Praxis kann das Schlauchende mit dem ballonförmigen Körper nur in die Nähe der Eingangsöffnung geführt werden, aber nicht in diese hinein. Bei einem anschließenden Aufblähen des ballonförmigen Endes koppelt dieses zwar an die knöchernen Ränder der Eingangsöffnung, aber selten direkt an die Membran. Dies ist in der 6 durch eine strichpunktierte Linie angedeutet. Ein weiteres Problem ist in den relativ hohen Energieverlusten (ca. 20 dB) zu sehen, so dass das Ziel einer Anregung von bis zu 140 dB in der Praxis nicht erreicht wird. Darüber hinaus wirft die technische Realisierbarkeit des Schlauchs, insbesondere hinsichtlich der Dichtigkeit, unlösbare Probleme auf. Konstruktiv ist es bisher unmöglich, einen permanent mit einer Flüssigkeit (Wasser) gefüllten ballonförmigen Körper und flexiblen Schlauch vorzusehen, die auf die gesamte Lebensdauer gesehen keine Luftblasen ziehen. Da das Mittelohr luftgefüllt ist und der Schlauch gemäß Vorgabe flexibel sein muss, kann ein Eintritt von Luft in die Übertragungsflüssigkeit (Wasser) innerhalb des Schlauchs auf Dauer nicht unterbunden werden. Sobald zuviel Luft in der Übertragungsflüssigkeit vorhanden ist, lassen sich Signale nicht mehr übertragen. Luft ist im Gegensatz zur Übertragungsflüssigkeit kompressibel und würde somit die Signale (Druckänderungen) in der Flüssigkeit kompensieren, so dass es am ballonförmigen Ende zu keinerlei Signalübertragung mehr käme.In practice, however, this ideal state is never reached. In practice, the hose end with the balloon-shaped body can only be guided into the vicinity of the inlet opening, but not into it. In a subsequent inflation of the balloon-shaped end of this coupled to the bony edges of the inlet opening, but rarely directly to the membrane. This is in the 6 indicated by a dash-dotted line. Another problem can be seen in the relatively high energy losses (about 20 dB), so that the goal of an excitation of up to 140 dB in practice is not achieved. In addition, the technical feasibility of the hose, in particular with regard to the tightness, raises unsolvable problems. In terms of design, it has hitherto been impossible to provide a balloon-shaped body and flexible hose which are permanently filled with a liquid (water) and which do not draw any air bubbles over the entire service life. Since the middle ear is filled with air and the hose has to be flexible as specified, it is not possible in the long term to prevent air from entering the transmission fluid (water) within the hose. As soon as there is too much air in the transmission fluid, signals can no longer be transmitted. In contrast to the transfer fluid, air is compressible and would thus compensate for the signals (pressure changes) in the fluid, so that there would no longer be any signal transmission at the balloon-shaped end.

Darüber hinaus kann die oben genannte ideale axiale Anordnung eines axialen Wandlers senkrecht zur Rundfenstermembran in der Regel nur näherungsweise erreicht werden. Dies liegt an den anatomischen Verhältnissen im Mittelohr, die keine beliebige Anordnung des Wandlers erlauben. Hinzu kommt, dass die axiale Anordnung des Wandlers in Wochen, Monaten und Jahren nach der Operation sich durch Narbenbildung ändern kann. Diese Narbenbildung kann am Implantationsort des Wandlers auftreten und dort seine Wirkachse durch die Verschiebung des Wandlers ändern. Ferner kann durch Narbenbildung am Kabel eine entsprechende Verschiebung hervorgerufen werden. Im Ergebnis ist der axiale Wandler zwar noch voll wirksam, aufgrund seiner veränderten Wirkrichtung kann die Stimulation der Rundfenstermembran aber erheblich nachlassen.In addition, the above-mentioned ideal axial arrangement of an axial transducer perpendicular to the round window membrane can be achieved only approximately, as a rule. This is due to the anatomical conditions in the middle ear, which do not allow any arrangement of the transducer. In addition, the axial placement of the transducer in weeks, months, and years after surgery may change due to scarring. This scar formation can occur at the implantation site of the transducer and there change its axis of action by the displacement of the transducer. Furthermore, scarring on the cable can cause a corresponding displacement. As a result, the axial transducer is still fully effective, but due to its changed direction of action, the stimulation of the round window membrane can be significantly reduced.

Ausgehend von diesen Problemen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein teil- und/oder vollimplantierbares Hörsystem vorzusehen, das die oben erwähnten Nachteile überwindet. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Hörsystems bereitzustellen.Based on these problems, it is an object of the present invention to provide a partially and / or fully implantable hearing system that overcomes the above-mentioned disadvantages. It is a further object of the present invention to provide a method of operating such a hearing system.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein implantierbares Hörsystem zur direkten oder indirekten hydrodynamischen Kopplung an den Perilymphraum des menschlichen Ohrs, mit einem Schallsignalprozessor und einem gleichmäßig in alle Raumrichtungen, insbesondere sphärisch, wirkenden Aktor, wobei der Schallsignalprozessor mit dem Aktor zur Signalübertragung in Verbindung steht, wobei der Aktor in Übereinstimmung mit übertragenen Signalen elektrisch in einer vorbestimmten Vorzugsrichtung auslenkbar ist, um Vibrationen an eine Perilymphe, zu übertragen. Eine Auslenkungsrichtung des Aktors ist nach erfolgter Implantationsoperation derart in jede beliebige Raumrichtung justierbar, dass der Aktor im Wesentlichen in der Vorzugsrichtung ausgelenkt wird.This object is achieved by an implantable hearing system for direct or indirect hydrodynamic coupling to the perilymphraum of the human ear, with a sound signal processor and a uniform in all spatial directions, in particular spherical acting actuator, wherein the sound signal processor is in communication with the actuator for signal transmission the actuator is electrically deflectable in a predetermined preferred direction in accordance with transmitted signals to transmit vibrations to a perilymph. After the implantation operation, a deflection direction of the actuator can be adjusted in any spatial direction in such a way that the actuator is deflected essentially in the preferred direction.

Ein derartiges Hörsystem ermöglicht es, den Aktor ungeachtet einer gewünschten Stimulationsrichtung zu implantieren. Die gewünschte Stimulationsrichtung (Vorzugsrichtung) kann nach erfolgter Implantation von außen erfolgen. Dies erleichtert die Implantation des Aktors wesentlich, insbesondere wenn man bedenkt, dass das menschliche Mittelohr räumlich beengt ist. Bisher ließ sich ein herkömmlicher Aktor auf Grund mangelnden Platzes nicht immer in der gewünschten Stimulationsrichtung einbauen.Such a hearing system makes it possible to implant the actuator regardless of a desired stimulation direction. The desired direction of stimulation (preferred direction) can be done from the outside after implantation. This facilitates the implantation of the actuator substantially, especially considering that the human middle ear spatially cramped. Until now, a conventional actuator could not always be installed in the desired stimulation direction due to lack of space.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass bei einer postoperativen Änderung der Ausrichtung des Aktors relativ zur Cochlea diese Änderung nachträglich einfach elektronisch vorgenommen werden kann.Another advantage is the fact that in a postoperative change in the orientation of the actuator relative to the cochlea, this change can subsequently be easily made electronically.

Außerdem kann der Aktor seine Energie in zahlreiche Raumrichtungen abgeben, ohne dass die Wirkrichtung gesteuert wird. Dabei ist man von gezogenen Luftblasen unabhängig, die bei Systemen auftreten, die auf dem eingangs erwähnten „hydraulischen” Prinzip beruhen.In addition, the actuator can deliver its energy in many spatial directions, without the direction of action is controlled. It is independent of pulled bubbles, which occur in systems based on the aforementioned "hydraulic" principle.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aktor derart dimensioniert, dass der Aktor in die knöcherne Nische des runden Fensters einführbar ist.According to a preferred embodiment, the actuator is dimensioned such that the actuator can be inserted into the bony niche of the round window.

Auf diese Weise ist eine direkte Ankopplung an die Membran des runden Fensters möglich. Selbst bei einer schweren Zugänglichkeit des runden Fensters kann der Aktor direkt an der Membran appliziert werden.In this way, a direct connection to the membrane of the round window is possible. Even with a difficult accessibility of the round window, the actuator can be applied directly to the membrane.

Ferner ist es bevorzugt, wenn der Aktor derart dimensioniert ist, das er in die vom Steigbügel umrandete Öffnung integrierbar ist.Furthermore, it is preferred if the actuator is dimensioned such that it can be integrated into the opening framed by the stirrup.

Der Steigbügel bildet einen bevorzugten Ort, um Vibrationen an die Cochlea zu übertragen, da der Steigbügel das natürliche Kopplungselement repräsentiert.The stirrup is a preferred location for transmitting vibrations to the cochlea because the stirrup represents the natural coupling element.

Auch ist es bevorzugt, wenn der Aktor derart dimensioniert ist, dass der Aktor durch eine in einer Fußplatte des Steigbügels hergestellte Öffnung in den Perilymphraum 56 einführbar ist und dort platzierbar ist.It is also preferred if the actuator is dimensioned such that the actuator is opened by an opening made in a foot plate of the stirrup into the perilymph space 56 is insertable and can be placed there.

Eine direkte hydrodynamische Kopplung an die Perilymphe stellt die beste Kopplungsmethode dar, da es zu keinerlei Energieverlust auf dem Übertragungsweg kommt.A direct hydrodynamic coupling to the perilymph represents the best coupling method, since there is no energy loss on the transmission path.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Aktor eine Vielzahl von individuellen, vorzugsweise unidirektional, wirkenden Aktorelementen, die derart zueinander angeordnet sind, dass gezielte Auslenkungen im Wesentlichen in alle Raumrichtungen möglich sind.According to a further preferred embodiment, the actuator comprises a multiplicity of individual, preferably unidirectionally, acting actuator elements which are arranged relative to one another in such a way that targeted deflections are possible in substantially all spatial directions.

Auf diese Weise ist gewährleistet, dass eine ideale Stimulationsrichtung nachträglich einstellbar ist, und zwar unabhängig von der Ausrichtung des Aktors, wie sie ursprünglich durch die Implantation vorgegeben ist.In this way, it is ensured that an ideal direction of stimulation is subsequently adjustable, regardless of the orientation of the actuator, as it was originally specified by the implantation.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Aktorelemente derart miteinander verbunden, dass sie eine Struktur bzw. Gerüst bilden.According to a further preferred embodiment, the actuator elements are connected to one another in such a way that they form a structure or framework.

Eine Struktur bedingt Ordnung. Ordnung bedingt die Möglichkeit, vorbestimmte Richtungen auszuwählen. An dem Gerüst kann eine Außenhülle angebracht werden. Das Gerüst kann symmetrisch aufgebaut werden, um die Ansteuerung der verschiedenen Raumrichtungen zu vereinfachen.A structure causes order. Order requires the ability to select predetermined directions. An outer shell can be attached to the framework. The framework can be constructed symmetrically in order to simplify the control of the different spatial directions.

Insbesondere kann die Struktur von einer äußeren Hülle umgeben sein, die dicht ist und die an ihrer Außenseite Anschlüsse aufweist, um eine elektrische Spannung derart anzulegen, dass einzelne, vorzugsweise alle, Aktorelemente gezielt ansteuerbar sind.In particular, the structure may be surrounded by an outer shell which is sealed and which has connections on its outer side in order to apply an electrical voltage in such a way that individual, preferably all, actuator elements can be selectively controlled.

Auch hat es sich als Vorteil herausgestellt, wenn die Aktorelemente chaotisch angeordnet sind und von einer äußeren Hülle umgeben sind, insbesondere wenn die Aktorelemente in einem Trägermaterial eingebettet sind.It has also proven to be an advantage if the actuator elements are arranged chaotically and are surrounded by an outer shell, in particular if the actuator elements are embedded in a carrier material.

Mittels des Trägermaterials können die chaotisch angeordneten Aktorelemente z. B. durch Anlegen einer Spannung oder durch Vorsehen eines magnetischen Felds in einer vorbestimmten Richtung ausgerichtet werden, um dann in der idealen Stimulationsrichtung zu schwingen.By means of the carrier material, the chaotically arranged actuator elements z. B. by applying a voltage or by providing a magnetic field in a predetermined direction are aligned, and then to swing in the ideal direction of stimulation.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Hülle zusätzlich mit einem Fluid gefüllt.According to a further embodiment, the shell is additionally filled with a fluid.

Auf diese Weise kann eine Auslenkung eines oder mehrerer Aktorelemente verstärkt an die Hülle übertragen werden.In this way, a deflection of one or more actuator elements can be transmitted to the envelope reinforced.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Aktor eine mit einer elektromagnetischen Flüssigkeit gefüllte Hülle auf, wobei die elektromagnetische Flüssigkeit beim Anlegen einer äußeren Spannung ihre Viskosität und/oder ihre räumliche Ausdehnung ändert.According to a further embodiment, the actuator has a shell filled with an electromagnetic fluid, wherein the electromagnetic fluid changes its viscosity and / or its spatial extent when an external voltage is applied.

Auf diese Weise kann der Aktor in beliebigen Raumrichtungen in Schwingungen versetzt werden, die zum Übertragen von Impulsen an die Cochlea erforderlich sind.In this way, the actuator can be vibrated in any spatial directions required to transmit pulses to the cochlea.

Auch ist es bevorzugt, wenn jedes Aktorelement derart ausgebildet ist, dass durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine Längen- und/oder Volumenänderung hervorgerufen wird.It is also preferred if each actuator element is designed such that a change in length and / or volume is caused by the application of an electrical voltage.

Auf diese Weise kann der Aktor wiederum in Schwingung versetzt werden.In this way, the actuator can be vibrated again.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Aktor aus einer Gruppe auswählbar, die durch Piezoaktoren, Polymeraktoren, Kondensatoraktoren und Memorymetallaktoren gebildet wird. According to a further preferred embodiment, the actuator can be selected from a group which is formed by piezoactuators, polymer actuators, capacitor actuators and memory metal actuators.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Aktor einen maximalen Durchmesser von 2 mm.According to another aspect of the present invention, the actuator has a maximum diameter of 2 mm.

Mit einem maximalen Durchmesser von 2 mm lässt sich der Aktor einfach in die Nische des runden Fensters einführen.With a maximum diameter of 2 mm, the actuator can easily be inserted into the niche of the round window.

Vorzugsweise weist das Hörsystem zusätzlich einen Schallsensor und eine Energiequelle auf.Preferably, the hearing system additionally comprises a sound sensor and an energy source.

Auf diese Weise lässt sich ein Vollimplantat realisieren, da alle dazu nötigen Komponenten des Hörsystems vorhanden sind.In this way, a full implant can be realized because all necessary components of the hearing system are available.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Signalprozessor, insbesondere im Bereich des Außen- oder Mittelohrs, vorzugsweise am oder im Felsenbeinknochen, vorgesehen; es wird ein Aktor vorgesehen, der in beliebige Raumrichtungen elektrisch auslenkbar ist und mittels dem zumindest Energie an den Perilymphraum der Cochlea übertragbar ist; und der Aktor wird in einer vorbestimmten Vorzugsrichtung ausgelenkt, die in jede beliebige Raumrichtung justierbar ist.According to the method of the invention, a signal processor is provided, in particular in the region of the outer or middle ear, preferably on or in the petrous bone; an actuator is provided which is electrically deflectable in any spatial directions and by means of which at least energy can be transmitted to the perilympharium of the cochlea; and the actuator is deflected in a predetermined preferred direction, which is adjustable in any spatial direction.

Auf diese Weise ist es möglich, während der Implantation den Aktor in beliebige Ausrichtung relativ zur Cochlea an bzw. in derselben vorzusehen. Der Aktor kann in der bevorzugten Stimulationsrichtung schwingen. Dies wird erreicht, indem der Aktor entsprechend angeregt wird. Luftblasen können vom System nicht gezogen werden.In this way it is possible to provide the actuator in any orientation relative to the cochlea at or during implantation. The actuator can oscillate in the preferred direction of stimulation. This is achieved by stimulating the actuator accordingly. Air bubbles can not be drawn by the system.

Vorzugsweise wird der Aktor entweder in der Nähe des runden Fensters, in der Nische des runden Fensters, am Steigbügel oder im Perilymphraum angeordnet.Preferably, the actuator is placed either near the round window, in the niche of the round window, on the stirrup or in the perilymphal space.

Zudem ist es bevorzugt, wenn der Aktor aus einer Vielzahl individueller, unidirektionaler Aktorelemente gebildet ist, wobei nur solche Aktorelemente ausgelenkt werden, die im Wesentlichen in der Vorzugsrichtung wirken.In addition, it is preferred if the actuator is formed from a multiplicity of individual, unidirectional actuator elements, with only those actuator elements being deflected which act essentially in the preferred direction.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1A eine schematische Darstellung eines menschlichen Ohrs; 1A a schematic representation of a human ear;

1B ein Blockdiagramm eines Hörgeräts; 1B a block diagram of a hearing aid;

2A bis 2C verschiedene Applikationsorte für einen Aktor gemäß der vorliegenden Erfindung; 2A to 2C various application locations for an actuator according to the present invention;

3A bis 3E verschiedene Aktoren gemäß der vorliegenden Erfindung; 3A to 3E various actuators according to the present invention;

4 ein Hörgerät gemäß dem Stand der Technik; 4 a hearing aid according to the prior art;

5 ein weiteres Hörgerät gemäß dem Stand der Technik; und 5 another hearing aid according to the prior art; and

6 ein noch weiteres Hörgerät gemäß dem Stand der Technik. 6 a still further hearing aid according to the prior art.

In 1A ist ein menschliches Ohr 10 einer normal hörenden Person schematisiert und teilweise geschnitten dargestellt. Schall (Töne und Geräusche) werden durch die Ohrmuschel gebündelt und entlang des Gehörgangs (Außenohr) in Richtung des Trommelfells 12 geleitet. Der Schall trifft auf das Trommelfell 12 und wird in die Cochlea 14 (Innenohrschnecke) über ein System von Knochen 16 (Gehörknöchelchenkette bzw. Ossikelkette) übertragen, die als Hebel dienen, um eine Verstärkung und akustische Anpassungstransformation an einen Stempel bzw. eine Membran 18, genannt das „ovale Fenster”, zu ermöglichen. Die Cochlea 14 ist eine spiralförmig gewundene Röhre ähnlich einem Schneckenhaus, die im abgewinkelten Zustand etwa 35 mm lang ist und die über den größten Teil ihrer gesamten Länge durch eine Zwischenwand unterteilt ist, genannt die „Basilarmembran”. Eine untere Kammer der Cochlea wird „Scala Tympani” genannt, und eine obere Kammer wird „Scala Vestibuli” genannt. Die Cochlea 14 ist mit einem Fluid (Perilymphe) mit einer Viskosität gefüllt, die etwa der Viskosität von Wasser entspricht. Die Scala Tympani ist mit einer weiteren Membran 20, genannt „rundes Fenster”, ausgestattet, das dazu dient, den Versatz des Fluids aufzunehmen, wenn das ovale Fenster 18 ausgelenkt wird.In 1A is a human ear 10 a normally hearing person schematized and shown partially cut. Sounds (sounds and noises) are bundled through the auricle and along the ear canal (outer ear) in the direction of the eardrum 12 directed. The sound hits the eardrum 12 and gets into the cochlea 14 (Inner abalone) over a system of bones 16 (Ossicular chain or ossicular chain), which serve as a lever to a gain and acoustic adaptation transformation to a stamp or a membrane 18 , called the "oval window", to allow. The cochlea 14 is a spiral-wound tube resembling a snail shell, about 35 mm long in the angled condition and divided over most of its entire length by an intermediate wall called the "basilar membrane". A lower chamber of the cochlea is called "Scala tympani", and an upper chamber is called "Scala vestibuli". The cochlea 14 is filled with a fluid (perilymph) having a viscosity which is about the viscosity of water. The Scala Tympani is with another membrane 20 , called "round window", which serves to accommodate the offset of the fluid when the oval window 18 is deflected.

Wenn das ovale Fenster 18 akustisch über die Gehörknöchelchen 16 betätigt wird, so wird korrespondierend dazu die Basilarmembran versetzt und diese vibriert durch die Bewegung des Fluids in der Cochlea. Der Versatz der Basilarmembran regt Haarzellen (Sinneszellen) an, die in einer besonderen Struktur auf der Basilarmembran liegen (nicht gezeigt). Bewegungen dieser Sinneshaare erzeugen elektrische Entladungen in Fasern des Hörnervs 22, und zwar durch die Vermittlung von Zellen des Spiralganglion, die in der Modiolus- oder Modiolarwand positioniert sind.If the oval window 18 acoustically over the auditory ossicles 16 is actuated, the basilar membrane is correspondingly displaced and vibrates by the movement of the fluid in the cochlea. The displacement of the basilar membrane stimulates hair cells (sensory cells) that lie in a particular structure on the basilar membrane (not shown). Movements of these sensory hairs generate electrical discharges into fibers of the auditory nerve 22 by the mediation of spiral ganglion cells positioned in the modiolus or modiolar wall.

Das menschliche Ohr 10 lässt sich grob in drei Bereiche unterteilen, nämlich ein Außenohr 24, ein Mittelohr 26 und ein Innenohr 28.The human ear 10 can be roughly divided into three areas, namely an outer ear 24 , a middle ear 26 and an inner ear 28 ,

Ein Druck der Gehörknöchelchen 16 auf das ovale Fenster 18 läuft also als Schwingung die Scala Vestibuli hinauf zur Spitze der Schnecke 14 und über ein Schneckenloch (nicht dargestellt) entlang der Scala Tympani wieder hinab zum runden Fenster 20, das den eingetragenen Druck durch Dehnung bzw. Schwingung ausgleichen kann. A pressure of the ossicles 16 on the oval window 18 So runs as a vibration the Scala Vestibuli up to the top of the snail 14 and over a snail hole (not shown) along the Scala Tympani back down to the round window 20 , which can balance the registered pressure by stretching or vibration.

In 1B ist ein stark vereinfachtes Blockdiagramm eines Hörsystems bzw. -geräts 30 veranschaulicht. Einige der dargestellten Systemkomponenten sind nahezu allen Hörgeräten gemein. Umgebungsschall 32 wird über ein Sensorelement 34 (z. B. ein Mikrofon) aufgenommen. Dabei entstehende elektrische Signale 36 werden an einen (Schall-)Signalprozessor 38 weitergeleitet. Dort werden sie verarbeitet und in solche elektrische Signale 40 umgewandelt, die ein Übertragungselement 42 an das Ohr 10 bzw. den Gehörnerv 22 weiterleiten kann. Zur Signalverarbeitung und Signalübertragung ist Energie von einer Energiequelle 44 notwendig, die z. B. durch einen Akkumulator bereitgestellt werden kann. Je nachdem, ob alle Komponenten des Hörgeräts 30 im bzw. am Schädel des Patienten angeordnet sind, spricht man von Vollimplantaten bzw. Teilimplantaten. Bei Vollimplantaten sind alle Komponenten in den Kopf des Patienten integriert. Die vorliegende Erfindung lässt sich sowohl auf Teil- als auch Vollimplantate anwenden. Es ist aber bevorzugt, so viel wie möglich herkömmliche und bekannte Komponenten – mit Ausnahme des Übertragungselementes – zu verwenden. Auf diese Weise lässt sich eine flächendeckende technische Versorgung und Unterstützung gewährleisten. So ist es z. B. denkbar, dass man bekannte Sensorelemente und Signalprozessoren verwendet, die entsprechende klinische Studien bereits erfolgreich durchlaufen haben. Die vorliegende Entwicklung beschäftigt sich im Wesentlichen mit zwei Themenkomplexen, nämlich mit der Signal- und Energieübertragung vom Prozessor zum Wandler bzw. Aktor und mit der Ausgestaltung des Aktors als solchen.In 1B is a highly simplified block diagram of a hearing system or device 30 illustrated. Some of the system components shown are common to almost all hearing aids. ambient sound 32 is via a sensor element 34 (eg a microphone). Resulting electrical signals 36 are sent to a (sound) signal processor 38 forwarded. There they are processed and in such electrical signals 40 converted, which is a transfer element 42 to the ear 10 or the auditory nerve 22 can forward. For signal processing and signal transmission is energy from an energy source 44 necessary, the z. B. can be provided by an accumulator. Depending on whether all components of the hearing aid 30 are arranged in or on the skull of the patient, one speaks of full implants or partial implants. For full implants, all components are integrated into the patient's head. The present invention is applicable to both partial and full implants. However, it is preferred to use as much as possible conventional and known components, with the exception of the transmission element. In this way, comprehensive technical support and support can be guaranteed. So it is z. B. conceivable that one uses known sensor elements and signal processors, the corresponding clinical trials have already passed successfully. The present development is essentially concerned with two topics, namely with the signal and energy transfer from the processor to the converter or actuator and with the configuration of the actuator as such.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein vibratorisches Hörgerät 30, das zumindest einen Signalprozessor 38 und ein Übertragungselement bzw. einen Aktor 42 umfasst. Elektrische Signale des Signalprozessors 38 werden mechanisch auf unterschiedliche Teile des Mittelohrs 20 übertragen. Dazu ist ein Wandler erforderlich, der elektrische Energie in mechanische Vibrationen umwandelt. Hier könnten z. B. piezoelektrische oder magnetoelektrische Wandler eingesetzt werden.The present invention relates to a vibratory hearing aid 30 that has at least one signal processor 38 and a transmission element or an actuator 42 includes. Electrical signals of the signal processor 38 are mechanically applied to different parts of the middle ear 20 transfer. This requires a converter that converts electrical energy into mechanical vibrations. Here could z. B. piezoelectric or magnetoelectric converter can be used.

Die vorliegende Erfindung beschreitet aber einen etwas anderen Weg, und zwar aus Gründen, die im Zusammenhang mit den 2A bis 2C klarer werden.However, the present invention takes a somewhat different route, and for reasons associated with the 2A to 2C become clearer.

Vorliegend wird ein – im Gegensatz zum bekannten unidirektional wirkenden Aktor – multidirektional wirkender Aktor 42 vorgeschlagen, der indirekt oder direkt hydrodynamisch an einen Perilymphraum (vgl. Bezugszeichen 56 im 2) ankoppelt. Vorzugsweise wird ein annähernd sphärischer oder sphäroider Aktor 42 verwendet, der an verschiedenen Orten angeordnet werden kann.In the present case, in contrast to the known unidirectionally acting actuator, a multidirectionally acting actuator 42 proposed indirectly or directly hydrodynamically to a perilymphraum (see reference numeral 56 in the 2 ). Preferably, an approximately spherical or spherical actuator 42 used, which can be arranged in different places.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird der Aktor 42 in der Nahe des runden Fensters 20 (vgl. auch 1A) in der Paukenhöhle des Mittelohrs befestigt. Der Aktor 42 ist insbesondere so dimensioniert, dass er in die Eingangsöffnung der Nische zum runden Fenster 20 (vgl. 6) passt, d. h. er hat vorzugsweise einen Durchmesser von 1,5 bis 2,5 mm. Die Form des Aktors 42 ist in 2A als Kugel durch eine Strichlinie angedeutet. Wie es nachfolgend noch detaillierter erläutert werden wird, stellt die Kugel jedoch nur eine spezielle Form von vielen für einen Aktor dar, der prinzipiell in alle Raumrichtungen wirken, d. h. schwingen bzw. vibrieren, kann.According to a first embodiment, the actuator 42 near the round window 20 (see also 1A ) in the tympanic cavity of the middle ear. The actor 42 is particularly dimensioned so that it enters the entrance opening of the niche to the round window 20 (see. 6 ), ie it preferably has a diameter of 1.5 to 2.5 mm. The shape of the actuator 42 is in 2A indicated as a sphere by a dashed line. However, as will be explained in more detail below, the ball represents only one particular form of many for an actuator, which in principle can act in all spatial directions, ie vibrate.

Der Aktor 42 ist ein elektromechanischer Wandler, der durch elektrische Impulse zu Längen- und/oder Volumenänderungen angeregt wird. Dazu ist der Aktor 42 mit einer Leitung 48 z. B. mit einem Empfänger 50 verbunden, wenn er nicht direkt mit dem Signalprozessor 38 in Verbindung steht. In diesem Fall erfolgt die Kommunikation zwischen Aktor und Prozessor drahtlos.The actor 42 is an electromechanical transducer, which is excited by electrical impulses to length and / or volume changes. This is the actor 42 with a line 48 z. B. with a receiver 50 connected when not directly to the signal processor 38 communicates. In this case, the communication between the actuator and processor takes place wirelessly.

Es versteht sich, dass der Aktor 42 auch direkt an die Membran des runden Fensters 20 koppeln kann. Eine Vorzugsrichtung ist mit einem Pfeil 51 veranschaulicht. Die Vorzugsrichtung 51 steht senkrecht auf der Membran des runden Fensters 20 und stellt die Richtung dar, in der am meisten Energie an die Cochlea 14 übertragen wird. Wenn Energie in der Vorzugsrichtung 51 an die Cochlea 14 übertragen wird, hört der Träger des Hörgeräts 30 am besten bzw. lautesten.It is understood that the actuator 42 also directly to the membrane of the round window 20 can couple. A preferred direction is with an arrow 51 illustrated. The preferred direction 51 is perpendicular to the membrane of the round window 20 and represents the direction in which the most energy to the cochlea 14 is transmitted. If energy in the preferred direction 51 to the cochlea 14 is transmitted, hears the wearer of the hearing aid 30 best or loudest.

Bezug nehmend auf 2B ist eine Situation gezeigt, bei der der Aktor 42 innerhalb der Steigbügelschenkel auf einer künstlichen Öffnung 47 des Steigbügels 46 angeordnet ist. Auch hier steht die Vorzugsrichtung 51 senkrecht auf einer Steigbügelfußplatte 52, die an ihrem äußeren Rand über ein dünnes Häutchen (nicht dargestellt) mit der Cochlea 14 verbunden ist. Dieses Häutchen stellt die Membran des ovalen Fensters 18 dar. Energie wird am besten in Richtung der Vorzugsrichtung 51 übertragen.Referring to 2 B is shown a situation where the actor 42 inside the stirrup legs on an artificial opening 47 of the stirrup 46 is arranged. Again, the preferred direction 51 perpendicular to a stirrup footplate 52 , which at its outer edge over a thin Häutchen (not shown) with the Cochlea 14 connected is. This cuticle represents the membrane of the oval window 18 Energy is best in the direction of the preferred direction 51 transfer.

Da der Aktor 42 der vorliegenden Erfindung äußerst klein dimensioniert werden kann, wie es detaillierter im Zusammenhang mit den 3A bis 3E noch erläutert werden wird, kann eine Öffnung 54 von z. B. 0,6 mm Durchmesser in die Steigbügelfußplatte 52 künstlich hergestellt werden, um den entsprechend dimensionierten Aktor 42 in den Perilymphraum 56 zur direkten hydrodynamischen Kopplung an die Perilymphe zu integrieren. Nach erfolgter Integration des Aktors 42 in den Perilymphraum 56 wird die Öffnung wieder verschlossen, um das „System” 56 wieder abzudichten.Because the actor 42 of the present invention can be extremely small, as described in more detail in connection with the 3A to 3E will be explained, may be an opening 54 from Z. B. 0.6 mm diameter in the stapes 52 be made artificially to the appropriately sized actuator 42 into the perilymphraum 56 for direct hydrodynamic coupling to the perilymph. After integration of the actuator 42 into the perilymphraum 56 the opening is closed again to the "system" 56 to seal again.

Für die Applikationsorte, wie sie in den 2A bis 2C und insbesondere in der 2C dargestellt sind, musste der Aktor 42 entsprechend miniaturisiert werden. Mit Bezug auf die 3A bis 3E werden nachfolgend miniaturisierte Aktoren 42 erläutert werden, die diese Vorgabe (Durchmesser vorzugsweise kleiner 2 mm) erfüllen.For the application sites, as in the 2A to 2C and in particular in the 2C represented, the actor had to 42 be miniaturized accordingly. With reference to the 3A to 3E are subsequently miniaturized actuators 42 are explained that meet this requirement (diameter preferably less than 2 mm).

In 3A ist ein erster Aktor 42' (hier lediglich zweidimensional) schematisch dargestellt, der aus einer Vielzahl von Aktorelementen 60 _i (i = 1, ..., n; hier n = 6) gebildet ist. Es versteht sich, dass ein Winkel zwischen zwei benachbarten Aktorelementen 60 beliebig gewählt werden kann. Je mehr Aktorelemente 60 verwendet werden, desto geringer wird der Winkel zwischen ihnen und desto größer wird eine Genauigkeit, mit der eine vorbestimmte Raumrichtung, insbesondere die Vorzugsrichtung 51 der 2, zum Schwingen angeregt werden kann.In 3A is a first actor 42 ' (here only two-dimensional) shown schematically, which consists of a plurality of actuator elements 60 _i (i = 1, ..., n, here n = 6) is formed. It is understood that an angle between two adjacent actuator elements 60 can be chosen arbitrarily. The more actuator elements 60 are used, the lower the angle between them and the greater becomes an accuracy with which a predetermined spatial direction, in particular the preferred direction 51 of the 2 , can be stimulated to swing.

Ferner versteht es sich, dass die in der 3A zweidimensional dargestellte Struktur 61, die einem Fachwerk ähnelt, sich auch in die dritte Dimension erstreckt.Furthermore, it is understood that in the 3A two-dimensional structure 61 , which resembles a framework, extends also into the third dimension.

Die Aktorelemente 60 können durch Anlegen einer Spannung in Schwingung versetzt werden, wie es exemplarisch durch einen Doppelpfeil 62 angedeutet ist. Die Aktorelemente 60 schwingen dabei entlang ihren Längsachsen. Die Kontaktierung der jeweiligen Aktorelemente 60 erfolgt derart, dass die Aktorelemente einzeln und vorzugsweise in sich gegenüberliegenden Paaren (z. B. 60 ₆ und 60 ₃) ansteuerbar sind. Um die einzelnen Elemente ansteuern zu können, müssen z. B. bei kugelsymmetrischen Aktoren 42 lediglich zwei Parameter (in Kugelkoordinaten die Winkel ϕ und θ) geändert werden, um ein spezielles Aktorelement 60 ₁ anwählen zu können.The actuator elements 60 can be vibrated by applying a voltage, as exemplified by a double arrow 62 is indicated. The actuator elements 60 swinging along their longitudinal axes. The contacting of the respective actuator elements 60 takes place such that the actuator elements individually and preferably in opposite pairs (eg. 60 ₆ and 60 ₃ ) are controllable. In order to control the individual elements, z. B. in spherically symmetric actuators 42 only two parameters (in spherical coordinates the angles φ and θ) are changed to a special actuator element 60 ₁ to be able to select.

Der große Vorteil eines Aktors 42, der dazu in der Lage ist, in allen beliebigen Raumrichtungen zu schwingen, ist darin zu sehen, dass während einer Implantation des Aktors nicht darauf geachtet werden muss, wie der Aktor 42 relativ zum gewünschten Ankopplungspunkt (z. B. rundes Fenster, ovales Fenster, Steigbügel) orientiert ist. Der Aktor kann einfach eingesetzt werden, was im Hinblick auf die äußerst beengten räumlichen Verhältnisse eine unschätzbare Vereinfachung der Implantation darstellt. Nach erfolgter Implantation kann der Träger des Hörgeräts selbst bestimmen, unter welchen Bedingungen er am besten hört. Dazu können die Aktorelement 60 nacheinander getrennt angesteuert und ausgelenkt werden, wobei der Träger des Hörsystems entsprechende Rückantworten gibt.The big advantage of an actuator 42 , which is able to vibrate in any spatial directions, can be seen in the fact that during an implantation of the actuator does not have to pay attention to how the actuator 42 oriented relative to the desired coupling point (eg round window, oval window, stirrup). The actuator can be easily used, which, in view of the extremely tight spatial conditions, represents an invaluable simplification of the implantation. After implantation, the wearer of the hearing aid can determine for himself under what conditions he hears best. These can be the actuator element 60 be controlled separately and deflected separately, the wearer of the hearing system gives corresponding answers.

Diese Vorgehensweise hat den weiteren Vorteil, dass bei einer nachträglichen Änderung der Orientierung des Aktors 42 relativ zum Perilymphraum 56, wie es z. B. bei einer postoperativen Narbenbildung regelmäßig der Fall ist, die bevorzugte Auslenkungsrichtung nachträglich jederzeit verändert werden kann. Bei einem herkömmlichen, unidirektional wirkenden Aktor war diese Möglichkeit nicht gegeben. Kam es zu einer Fehlausrichtung – entweder während der Implantation oder nachträglich durch Narbenbildung – so konnte diese nachträglich nicht mehr geändert werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, dass man die Richtung, in der Energie bevorzugt an die Cochlea übertragen wird, jederzeit beliebig ändern und einstellen kann.This approach has the further advantage that in a subsequent change in the orientation of the actuator 42 relative to the perilymphraum 56 as it is z. B. in a postoperative scar formation is the case regularly, the preferred direction of deflection can be subsequently changed at any time. In a conventional, unidirectional acting actuator this possibility was not given. If there was a misalignment - either during implantation or later by scarring - so this could not be changed later. The present invention makes it possible to change and adjust the direction in which energy is preferably transmitted to the cochlea at any time.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass der Aktor äußerst klein baut. Er baut mitunter so klein, dass er direkt in die Nische des runden Fensters 20 integriert werden kann. Vorzugsweise wird der Aktor direkt in den Perilymphraum 56 eingeführt, wie es exemplarisch in 2C dargestellt ist. In diesem Fall koppelt der Aktor direkt hydrodynamisch mit der Perilymphe.Another advantage of the present invention is the fact that the actuator is extremely small. He builds sometimes so small that he directly into the niche of the round window 20 can be integrated. Preferably, the actuator is directly in the perilymphraum 56 introduced as exemplified in 2C is shown. In this case, the actuator directly couples hydrodynamically with the perilymph.

Bezug nehmend auf 3D ist eine weitere Ausführungsform eines Aktors 42'' gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.Referring to 3D is another embodiment of an actuator 42 '' shown in accordance with the present invention.

Der Aktor 42'' umfasst eine Vielzahl von Polymeraktoren 66. Solche Polymeraktoren sind z. B. detailliert in der deutschen Patentanmeldung DE 102 44 312 A1 offenbart, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.The actor 42 '' includes a variety of polymer actuators 66 , Such polymer actuators are z. B. detailed in the German patent application DE 102 44 312 A1 discloses, the contents of which are hereby incorporated by reference.

Die Aktoren 42 können optional eine äußere Hülle 64 aufweisen, die die Aktorelemente (60 oder 66) umgibt, dicht ist und vorzugsweise flexibel ist. Im Fall des Aktors 42'' der 3B kann die Hülle mit einem elastischen Füllmaterial 68 gefüllt sein, in das auch die Polymeraktoren 66 eingebettet sind. Das elastische Füllmaterial ermöglicht es, dass sich der Aktor 42'' an seinen Applikationsort (vgl. 6) anpassen kann. Wird der Aktor 42'' z. B. in die Nische des runden Fensters eingeführt, so ermöglicht das elastische Füllmaterial 68 zusammen mit der elastischen Hülle eine Anpassung der Oberfläche des Aktors 42'' an die Innenfläche der Nische. Das Füllmaterial 68 kann zusätzlich die Eigenschaft aufweisen, dass mittels eines elektrischen oder magnetischen Felds, das nach einer Implantation von außen aufgebaut wird, die Polymeraktoren 66 in der Vorzugsrichtung 51 (vgl. 2A und 2B) ausgerichtet wird. Idealerweise schwingen alle Polymeraktoren 66 dann im Wesentlichen parallel zur Vorzugsrichtung 51.The actors 42 can optionally have an outer shell 64 having the actuator elements ( 60 or 66 ), is dense and preferably flexible. In the case of the actor 42 '' of the 3B Can the shell with an elastic filling material 68 be filled, in which also the polymer actuators 66 are embedded. The elastic filling material allows the actuator 42 '' at its application site (cf. 6 ). Will the actor 42 '' z. B. introduced into the niche of the round window, so allows the elastic filler 68 together with the elastic sheath an adaptation of the surface of the actuator 42 '' to the inner surface of the niche. The filling material 68 may additionally have the property that by means of an electric or magnetic field, which is built up after an implantation from the outside, the polymer actuators 66 in the preferred direction 51 (see. 2A and 2 B ) is aligned. Ideally, all polymer actuators vibrate 66 then substantially parallel to the preferred direction 51 ,

In 3C ist eine weitere Möglichkeit dargestellt, wie ein Aktor 42''' aufgebaut sein könnte, um multidirektional schwingen zu können. Es versteht sich, dass aus Gründen der Darstellung hier lediglich zwei Dimensionen dargestellt sind, eine dritte Dimension jeweils ohne weiteres hinzugefügt werden kann.In 3C another possibility is presented, like an actor 42 ''' could be built to swing multidirectionally. It will be understood that for purposes of illustration, only two dimensions are shown herein, a third dimension may be readily added.

In 3C ist ein zentral angeordnetes Zahnrad 70 dargestellt, das mit einer Vielzahl von Zahnstangen 72 zusammenwirkt. Das Zahnrad 70 kann mittels eines oder mehrerer miniaturisierter Motoren, wie in 3C mit 74 bezeichnet und mit einer Strichlinie dargestellt, mittels einer Welle 76 verbunden sein.In 3C is a centrally located gear 70 shown with a variety of racks 72 interacts. The gear 70 can by means of one or more miniaturized motors, as in 3C With 74 designated and represented by a dashed line, by means of a shaft 76 be connected.

In 3D ist eine weitere Ausführungsform eines Aktors 42'''' gezeigt.In 3D is another embodiment of an actuator 42 '''' shown.

Der Aktor 42'''' umfasst einen elektrisch aufladbaren inneren Kern 80 und ein aus einer Vielzahl von Hüllenelementen 78i bestehende Außenhülle 78, die ebenfalls elektrisch geladen werden kann. Jedes oder mehrere der Hüllenelemente 78 kann separat angesteuert werden, um den Aktor 42'''' in eine vorbestimmte Richtung schwingen zu lassen.The actor 42 '''' includes an electrically rechargeable inner core 80 and one of a plurality of sheath elements 78i existing outer shell 78 , which can also be charged electrically. Each or more of the shell elements 78 can be controlled separately to the actuator 42 '''' to swing in a predetermined direction.

Eine weitere Ausführungsform eines Aktors ist in 3E gezeigt. Dieser Aktor besteht aus einer mit einer elektromagnetischen wechselwirkenden Flüssigkeit gefüllten Hülle 64. Auch diese Hülle 64 ist vorzugsweise dicht und elastisch. Die Hülle 64 kann mit einem elektrisch leitenden Gitter 82 umgeben werden, wobei Gitterpunkte 84 derart (separat) ansteuerbar sind, dass eine Gesamtmasse des Aktors in eine vorbestimmte Richtung zum Schwingen angeregt werden kann.Another embodiment of an actuator is shown in FIG 3E shown. This actuator consists of a shell filled with an electromagnetic interacting fluid 64 , Also this shell 64 is preferably dense and elastic. The case 64 can with an electrically conductive grid 82 are surrounded, where grid points 84 in such a way (separately) can be controlled that a total mass of the actuator can be excited in a predetermined direction to vibrate.

Zusätzlich sind die genannten Ausführungsformen eines Aktors geeignet, selbst im Falle eines Gaseintritts störungsfrei zu funktionieren. Aus diesem Grunde können die Aktoren auch in einer vereinfachten (preiswerten) Version angewendet werden, die eine Energieabgabe in zahlreiche Raumrichtungen ermöglicht und diese Raumrichtungen nach einer Implantation beibehält, ohne dass eine bevorzugte Raumrichtung nachträglich justiert werden kann.In addition, the mentioned embodiments of an actuator are suitable to function without interference even in the case of a gas inlet. For this reason, the actuators can also be applied in a simplified (inexpensive) version, which allows energy delivery in many directions in space and maintains these spatial directions after implantation, without a preferred spatial direction can be adjusted later.

Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Materialien eingesetzt werden kann, um einen elektromechanischen Aktor bzw. Wandler vorzusehen. Ein erfindungsgemäßer Aktor ist dazu in der Lage, in einer (nachträglich zu bestimmenden) Vorzugsrichtung zu schwingen. Diese Vorzugsrichtung wird aus einer Vielzahl von Richtungen ausgewählt, in denen der Aktor grundsätzlich schwingen kann. Dazu ist der Aktor derart elektrisch ansteuerbar, dass er vorzugsweise im Wesentlichen nur entlang der Vorzugsrichtung schwingt je nach Aufbau des Aktors können Raumwinkel grob oder fein angesteuert werden. Im Beispiel der 3A sind mindestens drei Linearaktoren 60 erforderlich, um nahezu alle Raumrichtungen anregen zu können. In diesem Fall sind die linear wirkenden Aktorelemente entlang den Einheitsvektoren eines kartesischen Koordinatensystem orientiert. Die Aktorelemente können unterschiedlich stark zum Schwingen angeregt werden, so dass durch Überlagerung nahezu jeder beliebige Raumwinkel, was die Schwingungsrichtung betrifft, ausgewählt werden kann.It is understood that a variety of materials can be used to provide an electromechanical actuator or transducer. An actuator according to the invention is able to oscillate in a (subsequently to be determined) preferred direction. This preferred direction is selected from a variety of directions in which the actuator can basically swing. For this purpose, the actuator is electrically driven such that it preferably oscillates substantially only along the preferred direction depending on the structure of the actuator, solid angles can be roughly or finely controlled. In the example of 3A are at least three linear actuators 60 required to stimulate almost all spatial directions. In this case, the linearly acting actuator elements are oriented along the unit vectors of a Cartesian coordinate system. The actuator elements can be excited to vibrate to different degrees so that by overlaying almost any solid angle can be selected as far as the oscillation direction is concerned.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht also Stimulationsrichtungen, die mit herkömmlichen unidirektionalen Aktoren auf Grund deren Größe und einer damit verbundenen chirurgischen Unmöglichkeit der Anordnung des Aktors in der Stimulationsrichtung nicht möglich waren.The present invention thus enables stimulation directions that were not possible with conventional unidirectional actuators due to their size and associated surgical impossibility of arranging the actuator in the direction of stimulation.

Ferner versteht es sich, dass die eingesetzten Materialien grundsätzlich biokompatibel sind.Furthermore, it is understood that the materials used are basically biocompatible.

Ferner kann herkömmliche Hörgerättechnologie eingesetzt werden, was die Signalverarbeitung betrifft. Dies resultiert in einem erheblichen Kostenvorteil. Das erfindungsgemäße Implantat kann von jedem Hörgeräteakustiker (für herkömmliche Hörgeräte) an das Hörvermögen des Benutzers angepasst werden. Auf diese Weise ist eine flächendeckende Versorgung bei der Anpassung gewährleistet.Furthermore, conventional hearing aid technology can be used in terms of signal processing. This results in a considerable cost advantage. The implant according to the invention can be adapted by each hearing care professional (for conventional hearing aids) to the hearing of the user. In this way, a nationwide supply is guaranteed in the adjustment.

Claims (17)

Implantierbares Hörsystem zur direkten oder indirekten hydrodynamischen Kopplung an den Perilymphraum (56) des menschlichen Ohrs (10), mit einem Schallsignalprozessor (38) und einem gleichmäßig in alle Raumrichtungen wirkenden Aktor (42), wobei der Schallsignalprozessor (38) mit dem Aktor (42) zur Signalübertragung in Verbindung steht, wobei der Aktor (42) in Übereinstimmung mit übertragenen Signalen elektrisch in einer vorbestimmten Vorzugsrichtung (51) auslenkbar ist, um Vibrationen an eine Perilymphe zu übertragen, wobei eine Auslenkungsrichtung des Aktors (42) nach erfolgter Implantationsoperation derart in jede beliebige Raumrichtung justierbar ist, dass der Aktor (42) im Wesentlichen in der Vorzugsrichtung (51) ausgelenkt wird.Implantable hearing system for direct or indirect hydrodynamic coupling to the perilymphraum ( 56 ) of the human ear ( 10 ), with a sound signal processor ( 38 ) and an actuator acting evenly in all spatial directions ( 42 ), wherein the sound signal processor ( 38 ) with the actuator ( 42 ) is in communication with the signal transmission, the actuator ( 42 ) in accordance with transmitted signals electrically in a predetermined preferred direction ( 51 ) is deflectable to transmit vibrations to a perilymph, wherein a deflection direction of the actuator ( 42 ) after the implantation operation is adjustable in any spatial direction such that the actuator ( 42 ) essentially in the preferred direction ( 51 ) is deflected. Hörsystem nach Anspruch 1, wobei der Aktor (42) derart dimensioniert ist, dass der Aktor (42) in die knöcherne Nische des runden Fensters (20) einführbar ist.Hearing system according to claim 1, wherein the actuator ( 42 ) is dimensioned such that the actuator ( 42 ) into the bony niche of the round window ( 20 ) is insertable. Hörsystem nach Anspruch 1, wobei der Aktor (42) derart dimensioniert ist, dass er in die vom Steigbügel (46) umrandete Öffnung (47) integrierbar ist.Hearing system according to claim 1, wherein the actuator ( 42 ) is dimensioned such that it in the stirrup ( 46 ) edged opening ( 47 ) is integrable. Hörsystem nach Anspruch 1, wobei der Aktor (42) derart dimensioniert ist, dass der Aktor (42) durch eine in einer Fußplatte (52) des Steigbügels (46) hergestellte Öffnung (54) in den Perilymphraum (56) einführbar und dort platzierbar ist.Hearing system according to claim 1, wherein the actuator ( 42 ) is dimensioned such that the actuator ( 42 ) by one in a foot plate ( 52 ) of the stirrup ( 46 ) prepared opening ( 54 ) into the perilymphraum ( 56 ) and can be placed there. Hörsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (42) eine Vielzahl von individuellen, vorzugsweise unidirektional wirkenden Aktorelementen (60; 66; 72) aufweist, die derart zueinander angeordnet sind, dass gezielte Auslenkungen im Wesentlichen in alle Raumrichtungen möglich sind. Hearing system according to one of the preceding claims, wherein the actuator ( 42 ) a plurality of individual, preferably unidirectionally acting actuator elements ( 60 ; 66 ; 72 ), which are arranged to each other such that targeted deflections are possible in substantially all directions. Hörsystem nach Anspruch 5, wobei die Aktorelemente derart miteinander verbunden sind, dass sie eine Struktur (61) bilden.Hearing system according to claim 5, wherein the actuator elements are connected to each other in such a way that they have a structure ( 61 ) form. Hörsystem nach Anspruch 6, wobei die Struktur (61) von einer äußeren Hülle (64) umgeben ist, die dicht ist und die an ihrer Außenseite Anschlüsse aufweist, um eine elektrische Spannung derart anzulegen, dass einzelne, vorzugsweise alle, Aktorelemente (60) gezielt ansteuerbar sind.Hearing system according to claim 6, wherein the structure ( 61 ) from an outer shell ( 64 ) which is sealed and which has connections on its outside in order to apply an electrical voltage such that individual, preferably all, actuator elements ( 60 ) are targeted to control. Hörsystem nach Anspruch 5, wobei die Aktorelemente (66) chaotisch angeordnet sind und von einer äußeren Hülle (64) umgeben sind.Hearing system according to claim 5, wherein the actuator elements ( 66 ) are arranged chaotically and from an outer shell ( 64 ) are surrounded. Hörsystem nach Anspruch 8, wobei die Aktorelemente (66) in einem Trägermaterial (68) eingebettet sind.Hearing system according to claim 8, wherein the actuator elements ( 66 ) in a carrier material ( 68 ) are embedded. Hörsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Hülle (64) zusätzlich mit einem Fluid gefüllt ist, um eine Auslenkung eines oder mehrerer Aktorelemente (60; 66) an die Hülle (64) verstärkt zu übertragen.Hearing aid according to one of claims 7 to 9, wherein the sheath ( 64 ) is additionally filled with a fluid to a deflection of one or more actuator elements ( 60 ; 66 ) to the shell ( 64 ) transfer more. Hörsystem nach Anspruch 1, wobei der Aktor (42) eine mit einer elektromagnetischen Flüssigkeit gefüllte Hülle (64) aufweist, wobei die elektromagnetische Flüssigkeit beim Anlegen einer äußeren Spannung ihre Viskosität und/oder ihre räumliche Ausdehnung ändert.Hearing system according to claim 1, wherein the actuator ( 42 ) a shell filled with an electromagnetic fluid ( 64 ), wherein the electromagnetic fluid changes its viscosity and / or its spatial extent when an external voltage is applied. Hörsystem nach Anspruch 5, wobei jedes Aktorelement derart ausgebildet ist, dass durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine Längen- und/oder Volumenänderung hervorgerufen wird.Hearing system according to claim 5, wherein each actuator element is designed such that by applying an electrical voltage, a change in length and / or volume is caused. Hörsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (42) aus einer aus Piezoaktoren, Polymeraktoren, Kondensatoraktoren und Memorymetallaktoren gebildeten Gruppe auswählbar ist.Hearing system according to one of the preceding claims, wherein the actuator ( 42 ) can be selected from a group consisting of piezoactuators, polymer actuators, capacitor actuators and memory metal actuators. Hörsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (42) einen maximalen Durchmesser von 2 mm hat.Hearing system according to one of the preceding claims, wherein the actuator ( 42 ) has a maximum diameter of 2 mm. Hörsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen Schallsensor (34) und eine Energiequelle (44) aufweist.Hearing system according to one of the preceding claims, further comprising a sound sensor ( 34 ) and an energy source ( 44 ) having. Verfahren zum Übertragen von Umgebungsschall an das Innenohr (28) eines menschlichen Ohrs (10), mit den folgenden Schritten: – Vorsehen eines Signalprozessors (38); – Vorsehen eines Aktors (42), der in beliebige Raumrichtungen elektrisch auslenkbar ist und mittels dem zumindest Energie an den Perilymphraum (56) der Cochlea (14) übertragbar ist; und – Auslenken des Aktors (42) in einer vorbestimmten Vorzugsrichtung (51), die in jede beliebige Raumrichtung justierbar ist.Method for transmitting ambient sound to the inner ear ( 28 ) of a human ear ( 10 ), comprising the following steps: - providing a signal processor ( 38 ); - Provision of an actuator ( 42 ) which is electrically deflectable in any spatial directions and by means of which at least energy to the perilymphraum ( 56 ) of the cochlea ( 14 ) is transferable; and - deflecting the actuator ( 42 ) in a predetermined preferred direction ( 51 ), which is adjustable in any spatial direction. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Aktor (42) aus einer Vielzahl individueller, unidirektionaler Aktorelemente gebildet ist, wobei nur solche Aktorelemente ausgelenkt werden, die im Wesentlichen in der Vorzugsrichtung (51) wirken.The method of claim 16, wherein the actuator ( 42 ) is formed from a plurality of individual, unidirectional actuator elements, wherein only such actuator elements are deflected, which are substantially in the preferred direction ( 51 ) Act.

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