DE3780245T2

DE3780245T2 - Implantierbare hoerhilfe.

Info

Publication number: DE3780245T2
Application number: DE8787111028T
Authority: DE
Inventors: Donald W Schaefer
Original assignee: MEDICAL DEVICES Inc
Current assignee: Envoy Medical Inc
Priority date: 1986-08-11
Filing date: 1987-07-30
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2007-07-31
Also published as: DE3780245D1; FI873460A; FI93507C; EP0263254B1; FI873460A0; EP0263254A1; ES2033265T3; FI93507B; DK167793B1; DK415887D0; NO171090C; NO873328L; NO873328D0; DK415887A; US4729366A; NO171090B

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Verbesserung des geschädigten Hörvermögens einer Person, und spezieller auf ein völlig implantierbares Hörhilfegerät.
In einem anatomisch normalen menschlichen Gehörapparat werden Schallwellen, die akustische Energie darstellen, durch das Außenohr (Pinna) in einen Gehörgang gelenkt und treffen auf das Trommelfell, welches am Ende des Gehörgangs zwischen diesem und dem Mittelohrraum liegt. Der Druck der Schallwellen bewirkt Trommelfellschwingungen im Trommelfell, die sich dann als mechanische Energie auswirken. Die mechanische Energie in Form von Trommelfellschwingungen wird dem Innenohr durch eine Folge von im Mittelohr gelegenen, zusammenhängenden Knochen übermittelt, die im allgemeinen als Gehörknöchelchenkette bezeichnet werden. Die Gehörknöchelchenkette muß intakt sein, wenn die beim Trommelfell vorhandene akustische Energie als mechanische Energie an das Innenohr weitergeleitet werden soll.
Die Gehörknöchelchenkette besteht aus drei Hauptkomponenten, dem Hammer (Malleus), dem Amboß (Incus) und dem Steigbügel (Stapes). Der Hammer beinhaltet einen oberen Teil (Manubrium), Hals - und Kopfbereiche. Der obere Teil des Hammers ist an einem Punkt, der als Umbo bekannt ist, mit dein Trommelfell verbunden. Der Kopf des Hammers, durch den Halsbereich mit dem oberen Teil verbunden, ist mit einem Ende des Amboß gelenkig verbunden, was einen Übertragungsweg für die mechanische Energie induzierter Schwingungen vom Hammer zum Steigbügel darstellt. Der Steigbügel beinhaltet einen Köpfchenbereich (Capitulum), der durch ein Stützkreuz mit einem Fußbereich verbunden ist, und liegt innerhalb und gegen eine von einer Membran bedeckten Öffnung zum Innenohr, die als ovales Fenster bezeichnet wird. Der Amboß ist gelenkig mit dem Köpfchen des Steigbügels verbunden, um so den mechanischen Übertragungsweg zu vervollständigen.
Normalerweise werden Trommelfellschwingungen mechanisch durch Hammer, Amboß und Steigbügel zu dem ovalen Fenster und dadurch in das Innenohr (Schnecke) geleitet. Diese mechanischen Schwingungen erzeugen eine Flüssigkeitsbewegung (übermittelt als hydraulische Energie) innerhalb der Schnecke. Die durch die Flüssigkeitsbewegung in der Schnecke erzeugten Druckzustände werden von einer zweiten, mit einer Membran bedeckten Öffnung zwischen Innen- und Mittelohr, die als rundes Fenster bezeichnet wird, aufgenommen. Die Schnecke übersetzt die Flüssigkeitsbewegung in neurale Impulse für die Interpretation als Klangwahrnehmung im Gehirn. Jedoch können verschiedene Störungen des Trommelfells, der Gehörknöchelchenkette und/oder des Innenohrs auftreten und das normale Hörvermögen unterbrechen oder beeinträchtigen.
In Zusammenhang mit der rekonstruktiven Chirurgie des Mittelohres sind verschiedene mechanische Gehörknöchelchenprothesen und Implantationstechniken entwickelt worden. Vgl. G. J. Jako, "Biomediacal Engineering in Ear Surgery", Otolaryngologic Clinics of North America, Band 5, Nr. 1. Feb. 1972, und G. J. Jako et al, "Conservative Tympanoplasty", American Academy of Opthalmology and Otolarynology, Course 319, vorgestellt am 1. Oktober 1966.
Elektronische Hörhilfen in Miniaturformat, die Hörstörungen beheben, sind im allgemeinen ebenfalls bekannt. Verschiedene solcher Geräte sind so konzipiert, ganz im Gehörgang aufgenommen zu werden oder ganz oder teilweise im Schädel der Person implantiert zu werden. Beispiele solcher Geräte sind in folgenden U.S. Patenten veröffentlicht: Nr. 3,170,046, am 16. Februar 1965 erteilt an L. P. Leale; Nr. 3,712,962, am 23. Januar 1973 an J. M. Epley erteilt; Nr. 3,764,748, am 9. Oktober 1973 an J. P. Branch et al. erteilt; Nr. 3,346,704 und Nr. 3,557,775, am 10. Oktober 1967 bzw. am 26. Januar 1971 an J. L. Mahoney erteilt; Nr. 3, 870,832, am 11. März 1975 an J. M. Fredrickson erteilt; Nr. 4, 150,262, am 17. April 1979 an H. Ono erteilt; und Nr. 4,284,856 und Nr. 4,357,497, am 18. August 1981 bzw. am 2. November 1982 an I. J. Hochmaier et al. erteilt. Eine weitere Beschreibung solcher Geräte findet man in T. Ohnos "The Implantable Hearing Aid" (Teil I) Audecibel, Herbst 1984 und Aritmo et al., "Audiological Assessment of Vibratory Hearing", welches beim 17. Internationalen Kongreß für Audiologie in Santa Barbara, Kalifornien, vorgestellt wurde.
Das interessanteste der oben erwähnten U.S. Patente ist das Patent Nr. 3,764,748, welches sich auf implantierbare Hörhilfen einschließlich solcher bezieht, die prinzipiell zur Einbringung innerhalb des Mittelohrraumes konstruiert sind. Dieses Dokument wurde bei der Formulierung des ersten Anspruches verwendet. Der dort vorgeschlagene Ansatz sieht einen Wandler vor, wobei es sich um einen Piezokristall-Wandler handeln kann, der mechanische Schwingungen innerhalb der Gehörknöchelchenkette in eine Ausgabesspannung umzuwandeln vermag. Diese Ausgabesspannung kann auf den Bereich des ovalen Fensters angewandt werden, um es elektrisch zu stimulieren, und es kann eine Diode vorhanden sein, um den variablen Spannungsausgang des Wandlers in eine gepulste Gleichspannung gleichzurichten, um den Gehörnerv zu stimulieren. In einer anderen Variante schlagen die Patentinhaber die Eingliederung eines Piezokristalls in den Bereich des ovalen Fensters vor, der die variablen Spannungssignale von dem Wandler empfängt und schwingt, um den Gehörnerv zu stimulieren. In jedem dieser Ansätze nutzt das vorgeschlagene System jedoch auch das, was die Patentinhaber als die natürliche verzerrungsfreie Übertragung des Klanges durch die Gehörknöchelchenkette, wo immer möglich, betrachten. Sie führen aus, daß aufgrund der intakt belassenen Gehörknöchelchenkette, die auf das Trommelfell auftreffende akustische Energie unverzerrt durch die Gehörknöchelchenkette hindurch gelangt, wodurch die von ihnen beschriebene schallbetriebene Hörhilfe dem Hörprozeß nur minimale Unterstützung leisten muß. In dem '748-er Patent wird die Beschreibung mit der Feststellung fortgesetzt, daß alternativ der Steigbügel entfernt und die Hörhilfe physikalisch an seiner Stelle angebracht werden kann, wo die Umstände dies zulassen. Unter diesen Umständen - also mit entferntem Steigbügel - ist das Ende des Amboß freistehend und die Hörhilfe ist physikalisch damit verbunden, so zum Beispiel durch Klemmringe oder dergleichen. So dient die Hörhilfe auf jeden Fall als ein integraler Bestandteil der mechanischen Verbindung in der Kräfteübertragung vom Trommelfell zum ovalen Fenster, unabhängig davon, ob die Einheit oder Kontinuität der Gehörknöchelchenkette unbeschädigt bleibt. Angesichts dessen ist eine mechanische Rückkopplung durch die Gehörknöchelchenkette eine wahrscheinliche Konsequenz und die Wirksamkeit des vorgeschlagenen Ansatzes im Ganzen wird verringert.
Ein weiteres Beispiel einer implantierbaren Hörhilfe wird in U.S. Patent Nr. 3,882,285 beschrieben, welches am 6. Mai 1975 an J. A. Nunley et al. erteilt wurde und auf den gleichen Inhaber wie die vorliegende Erfindung übertragen ist. Gemäß der Erfindung von Nunley et al. wird ein separates Miniaturhörgerät in den Schädel genau hinter das Ohr (Pinna) implantiert. Das Gerät beinhaltet einen Wandler, wie z. B. ein Mikrofon, eine Mikrofondurchlaßöffnung, einen Verstärker und einen Wandler, der auf den vom Mikrofon empfangenen Schall ansprechend eine Ausgabe liefert. Die Mikrofondurchlaßöffnung liegt im Gehörgang. Der Wandler des von Nunley et al. bevorzugten Beispiels verwendet einen Piezokristall, der mit der Gehörknöchelchenkette in Verbindung steht, vorzugsweise mit dem Steigbügel.
Die im Stand der Technik beschriebenen Systeme lassen jedoch Raum für Verbesserungen insofern, als diese bekannten Geräte anfällig für Störungen durch äußere Geräusche und/oder Verzerrungen des Klangs sind, der letztlich von der Person wahrgenommen wird. Darüber hinaus beinhalten bestimmte bekannte Systeme externe oder permanent durch die Haut, perkutan laufende Komponenten. Solche Geräte mit externen Komponenten sind ästhetisch unangenehm und äußeren Kräften ausgesetzt. Typisch für durch die Haut gehende Elemente ist die Verwendung von Induktionsspulen, die leicht in eine falsche Position geraten und weiterhin viel Energie verbrauchen. Durch die Haut gehende Elemente wie Draht oder Röhren, die aus der Haut hervorstehen, stellen eine Infektionsgefahr dar. Andere vorveröffentlichte Systeme verwenden luftinduzierte Mikrofone, die zur Erzeugung eines elektrischen Signals auf Schallwellen reagieren, aus dem die Anregung an das Innenohr letztlich gebildet wird. Die Nachteile von luftinduzierten Mikrofonen sind darin zu sehen, daß das Mikrofon entweder außerhalb des Schädels liegt oder ein durch die Haut gehendes Element wie zum Beispiel eine Mikrofondurchlaßöffnung oder einen Verbindungsdraht benötigt. Darüber hinaus bietet die Frequenzcharakteristik luftinduzierter Mikrophone einen nicht ausreichenden Frequenzbereich, um eine realistische Wiedergabe zu ermöglichen, und es ist typisch für solche Mikrofone, daß sie keine konstante Empfindlichkeit über ihr Frequenzband haben.
In der zuvor erwähnten Darstellung "Conservative Tympanoplasty" von Jako et al. wurde vorgeschlagen, einen relativ großen Piezokristall-Tonaufnehmer-Wandler an die Stelle des Trommelfells zu implantieren und direkt einen kleineren Piezokristall Ausgabe-Wandler anzutreiben, der sich im ovalen Fenster befindet. Vgl. Jako et al., supra, auf den Seiten 53 - 54. Jedoch ist das System von Jako et al. niemals nachgewiesenermaßen praktisch angewandt worden, und die Anwendbarkeit des Systems wurde von den Autoren selber als fraglich bezeichnet (vgl. Seite 53).

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht ein implantierbares Gerät zur Verbesserung des Hörvermögens einer hörgeschädigten Person vor. Die Person hat ein Trommelfell, das so ausgebildet ist, daß in Reaktion auf darauf auftreffende Schallwellen mechanische Trommelfellschwingungen erzeugt werden, und eine Gehörknöchelchenkette, die die Trommelfellschwingungen an das Innenohr der Person weiterleitet. Das implantierbare Gerät enthält eine elekromagnetische Wandler-Einrichtung mit einer ersten und einer zweiten Wandler-Einrichtung, wobei die erste Wandler-Einrichtung zum Zusammenwirken mit dem Trommelfell geeignet ist, um die mechanischen Trommelfellschwingungen aufzunehmen und diese in dafür charakteristische elektrische Signale umzuwandeln, und die zweite Wandler-Einrichtung zum Zusammenwirken mit dem Innenohr geeignet ist, um die elektrischen Signale aufzunehmen und diese in mechanische Schwingungen umzuwandeln, die die Trommelfellschwingungen repräsentieren. Das Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Wandler-Einrichtung mechanisch unabhängig und entfernt voneinander angeordnet sind und durch Übertragungsmittel miteinander verbunden sind, die die elektrischen Signale zwischen der ersten und der zweiten Wandler-Einrichtung übertragen, und dadurch jegliche verbleibende mechanische Verbindung der Gehörknöchelchenkette oder eines Teils davon zwischen dem Trommelfell und dem Innenohr ersetzen.
Das Gerät benötigt keine durch die Haut gehenden Elemente und zeigt eine Frequenzempfindlichkeit, die der des normalen Hörvermögens entspricht. Die durch das Trommelfell verursachten mechanischen Schwingungen werden durch einen ersten Wandler in elektrische Signale umgewandelt. Danach werden die elektrischen Signale so verstärkt, daß sie dem Ausmaß der Hörschädigung und der elektromechanischen Emfindlichkeit des implantierten Gerätes gerecht werden. Dann werden die elektrischen Signale durch einen zweiten Wandler in mechanische Energie (Schwingungen) zurückverwandelt und an das Innenohr weitergeleitet. Diese Wandler-Einrichtungen sind mechanisch unabhängig und in der Lage, die durch den ersten Wandler umgewandelten Schwingungen durch elektrische Signale zum zweiten Wandler zu übertragen und dabei jegliche noch bestehende mechanische Verbindung zwischen Trommelfell und Innenohr zu vermeiden.
In einer bevorzugten Variante der vorliegenden Erfindung beinhaltet das implantierte Gerät als erste Wandler-Einrichtung eine Eingabe-Wandler-Einrichtung, welche am oder nahe dem Trommelfell zum Emfang von mechanischen Schwingungen vom Trommelfell und zur Umwandlung in elektrische Signale, welche für die mechanischen Schwingungen charakteristisch sind, befestigt ist. Diese Signale werden geeigneten elektronischen Schaltkreisen zugeführt, um sie zu verstärken und vielleicht anderweitig so zu steuern oder formen, wie sie benötigt werden. Eine zweite oder Ausgabe-Wandler-Einrichtung ist verbunden mit oder befindet sich in der Nähe des Innenohres, bevorzugt bei oder in der Nähe des ovalen Fensters, jedoch unter Umständen wunschgemäß nahe des runden Fensters, zum Emfang von verstärkten elektrischen Signalen und zu deren Umwandlung in mechanische Schwingungen, die die Trommelfellschwingungen, welche die auslösende akustische Energie repräsentieren, naturgetreu wiedergeben. Von dort werden diese mechanischen Schwingungen in der Schnecke auf genau die gleiche Art und Weise verarbeitet, wie mechanische Schwingungen normalerweise bei völlig funktionierender Gehörknöchelchenkette verarbeitet würden; die Stärke der Schwingungsenergie an diesem Punkt wird von dem Grad der Verstärkung gesteuert, die innerhalb des implantierten Gerätes eingebaut ist. Die Wandler können jede beliebige passende und wirksame Konstruktion aufweisen, inklusive piezoelektrische Membranwandler, Piezokristall-Kraft-Wandler, piezoelektrische Beschleunigungsmesser, oder elektromagnetische Wandler. Bevorzugt werden piezoelektrische Wandler in einer Beschleunigungsmesser-Anordnung.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden hiernach in Zusammenhang mit der angefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezeichnungen für gleiche Elemente stehen; es zeigen:
Figur 1 einen schematischen Schnitt durch einen Bereich des Schädels der Person in der Nähe des Ohres, was die Gestaltung eines Ausführungsbeispiels einer implantierbaren Hörhilfe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figuren 2 bis 5 schematische Illustrationen von jeweiligen alternativen mechanischen Verbindungen zwischen den Wandlern und dem Gehörapparat der Person;
Figur 6 eine schematische Illustration eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das piezoelektrische Polymer-Membran-Wandler verwendet; und
Figur 7 eine schematische Illustration, in teilweisem Schnitt, eines bevorzugten anderen Ausführungsbeispiels mit einem Wandler in einer Beschleunigungsmesser-Anordnung.

Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Bezugnehmend auf Figur 1 wird ein erstes Ausführungsbeispiel 10 eines implantierbaren Hörgerätes gemäß vorliegender Erfindung gezeigt, das in einer operativ gebildeten Höhlung 12 in dem Mastoid-Knochen des Schädels 14 der Person liegt und in Verbindung mit dem Mittelohrraum 16 der Person steht. Das Gerät 10 in diesem Ausführungsbeispiel enthält eine Energiequelle 18, einen Verstärker 20, einem mechanisch-zu-elektrisch-wandelnden Eingabe-Wandler 22 und einem elektrisch-zu-mechanisch-wandelnden Ausgabe-Wandler 24.
Kurz bezugnehmend auf Figur 2, enthalten der Eingabe-Wandler 22 und der Ausgabe-Wandler 24 zweckmäßigerweise jeder ein piezoelektrisches Element 202, welches mit der elastischen Membran 204 zusammenarbeitet. Ein Verbindungsteil 208, befestigt auf und gehalten von der Membran 204, ist mit dem piezoelektrischen Element 202 verbunden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verbindungsteil 208 um einen rostfreien Stahldraht von 0.005 Inch Durchmesser. (Die jeweiligen Drähte 208, die mit Eingabe-Wandler 22 und Ausgabe-Wandler 24 verbunden sind, werden als 208A bzw. 208B bezeichnet.) Eine Manschette 206, befestigt an dem Gehäuse 204, und der bewegliche Haltedraht 208 können verwandt werden, um ein seitliche Bewegung zu verhindern und jegliche falschen Schwingungen zu dämpfen.
Eingabe-Wandler 22 wirkt mit dem Trommelfell 26 zusammen und konvertiert die dem Schall entsprechenden Trommelfellschwingungen in elektrische Signale. Eingabe-Wandler 22 verwendet infolgedessen Trommelfell 26 in einer Art und Weise, die der Membran eines Mikrofons ähnlich ist. Bezugnehmend auf Figuren 1 und 2 ist der Eingabe-Wandler 22 mechanisch an das Trommelfell 26 gekoppelt, am zweckmäßigsten indem ein steifer Draht 208A an dem Hammer der Person angebracht wird. Der Verbindungsdraht 208A kann an dem Hammer 30 unter Einsatz chirurgischer Techniken, die denen in der rekonstruktiven Gehörknöchelchenchirurgie verwendeten ähnlich sind, oder anderer wünschenswerter Techniken angebracht werden. Beispiele von Verbindungsmechanismen werden im Zusammenhang mit Figuren 3 bis 5 beschrieben. Treffen Schallwellen, allgemein mit 60 bezeichnet, auf das Trommelfell 26, so werden entsprechende Trommelfellschwingungen ausgelöst. Die Schwingungen werden an den Hammer 30 weitergeleitet, und von dort gelangen sie durch Draht 208A zum Eingabe-Wandler 22. Das piezoelektrische Element 202 (Figur 1) wandelt mechanische Schwingungen in elektrische Signale um. Die elektrischen Signale werden dann als Eingabessignale dem Verstärker 20 zugeführt.
Die wirkungsmäßige Verbindung zwischen Trommelfell und Eingabe-Wandler ist besonders vorteilhaft. Ständig durch die Haut gehende Elemente, z. B. Drähte, Durchlaßöffnungen zum Gehörgang, etc., die typischerweise mit anderen Eingabemechanismen wie luftinduzierten Mikrofonen verbunden sind, werden vermieden. Weiterhin ist die Frequenzempfindlichkeit des Eingabe-Wandlers hauptsächlich durch das Tromelfell und andere Eigenschaften des Gehörapparates des Individuums bestimmt und nähert sich daher stärker der Frequenzempfindlichkeit des normalen Gehörapparates der Person an.
Der Verstärker 20 wirkt auf die elektrischen Ausgabesignale des Eingabe-Wandlers ein, um entsprechend verstärkte Eingabesignale an den Ausgabe-Wandler zu liefern, die stark genug sind, das Ausgabe-Wandlerelement 202 zu betreiben, und die Störungen der Frequenzwahrnehmung der Person ausgleichen. Der Verstärker 20 ist typischerweise vom Dünnschichttyp und enthält vorteilhaft einen konventionellen Verstärkerschaltkreis mit elektrischen Eingabe- und Ausgabeimpedanzen gemäß den elektrischen Impedanzen der Wandler. Die Frequenzempfindlichkeit des Verstärkerschaltkreises ist, wie vorbekannt, so angelegt, daß die Frequenzwahrnehmungsstörungen der Person ausgeglichen werden. Die Stärke des Ausgabesignals von Verstärker 20 ist ebenfalls auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt, um eine mögliche Verletzung (akustisches Trauma) des Innenohres zu verhindern. Die Energiequelle 18 für den Verstärker 20 ist vorzugsweise eine langlebige Lithiumbatterie.
Der Ausgabe-Wandler 24 wird verwendet, um die verstärkten elektrischen Signale, die Troznmelfellschwingungen darstellen, in mechanische Schwingungen zur Anwendung auf das Innenohr 28 der Person umzuwandeln. Die verstärkten elektrischen Signale werden als Eingabe-Signale auf das piezoelektrische Element 202 des Ausgabe-Wandlers 24 angewandt und in entsprechende mechanische Schwingungen verwandelt. Die Schwingungen werden durch eine mechanische Verbindung zwischen dem Draht 208B und dem ovalen Fenster 50 oder dem runden Fenster 56 an das Innenohr weitergeleitet und gelangen so zur Schnecke 51. Die Verbindung zwischen dem Draht 208B und dem Innenohr kann in einer Weise hergestellt werden, die den in der rekonstruktiven Chirurgie verwendeten Techniken unter Verwendung von passiven mechanischen Prothesenvorrichtungen oder anderen passenden Mechanismen ähnlich ist. Exemplarische Verbindungen werden in Zusammenhang mit den Figuren 3 bis 5 beschrieben.
Wie oben erwähnt, werden die mechanischen Verbindungen zwischen Eingabe-Wandler 22 und Trommelfell 26 und zwischen Ausgabe-Wandler 24 und Innenohr 23 mit Hilfe von operativen Techniken, die den in der rekonstruktiven Gehörknöchelchenchirurgie angewandten Techniken oder anderen gewünschten Methoden entsprechen, hergestellt. Die Verbindungen werden am besten durch Anbringen des entfernten Endes des steifen Drahtes 208 an einen geeigneten Bereich der Gehörknöchelchenkette hergestellt, und ein Teil der Gehörknöchelchenkette wird dann als ein integraler Bestandteil der mechanischen Verbindung verwendet.
Was den Eingabe-Wandler 22 betrifft, so ist das entfernte Ende von Draht 208A an dem Hammer 30 der Person angebracht, und zwar vorzugsweise am Kopf 34 des Hammers 30. Wie zum Beispiel in Figur 3 gezeigt, kann in den Hammerkopf 34 ein kleines Loch gebohrt und das entfernte Ende von Draht 208A durch Loch 36 geführt und befestigt werden. Draht 208A kann von einem passendem körperverträglichen Bindemittel wie Acrylsäureester oder Faserstoffzement befestigt werden. In manchen Fällen kann der Draht 208A allein durch Verwendung von körperverträglichem Bindemittel ohne die Notwendigkeit von Loch 36 an Hammerkopf 34 angebracht werden. Alternativ kann die Anbringung am Hammer 30 durch Verwendung einer Zwischenpaßform (Kappe) 38 erfolgen, welche gelenkig mit dem Hammerkopf 34 zusammenhängt. Unter manchen Umständen mag es jedoch wünschenswert sein, den Draht 208A an anderen Bereichen von Hammer 30 als an dein Kopf 34 zu befestigen. Wie zum Beispiel im Ausführungsbeispiel von Figur 1 gezeigt, kann das entfernte Ende von Draht 208A um den Hals 32 von Hammer 30 geschlungen werden. Alternativ hierzu kann der Draht 208A mit der Spitze vom oberen Teil 42 des Hammers 30 verbunden werden. Solch eine Verbindung ist schematisch in Figur 5 dargestellt. Die Verbindung wird vorzugsweise - wie oben erwähnt - unter Verwendung von körperverträglichem Bindemittel oder durch Bohren eines Loches in den oberen Teil 42 zur Aufnahme des entfernten Endes von Draht 208A hergestellt.
In Bezug auf Ausgabe-Wandler 24, ist das entfernte Ende von Draht 208B passend an dem Steigbügel 52 der Person befestigt. Wie schematisch in Figur 1 dargestellt, kann das entfernte Ende von Draht 208B um das Köpfchen (Capitulum) 54 von Steigbügel 52 geschlungen werden, oder, wie schematisch in Figur 4 angedeutet, kann eine Zwischenpaßform 56, welche mit Köpfchen 54 gelenkig verbunden ist, verwendet werden. Die Verbindung kann genausogut unter Verwendung von körperverträglichem Bindemittel hergestellt werden. In manchen Fällen mag es wünschenswert sein, eine Verbindung zwischen 208B und dem Kreuz- oder Fußbereich des Steigbügels oder direkt zum ovalen Fenster gemäß den bekannten Techniken der rekonstruktiven Chirurgie herzustellen.
Unter manchen Umständen mag es jedoch wünschenswert sein, zwischen dem Draht 208B und dem runden Fenster 56 anstatt dem ovalen Fenster eine Verbindung herzustellen. Eine direkte Verbindung des Eingangs des runden Fensters mit der Schnecke kann unter Verwendung einer Einrichtung, die aus körperverträglichen Materialien nachgebildet ist und die einen Fußbereich über der Membran des runden Fensters simuliert, an dem Draht 208B befestigt ist, erfolgen.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können Eingabe-Wandler 22 und/oder Ausgabe-Wandler 24 aus einer Polymerischen piezoelektrischen Schicht wie zum Beispiel Polyvinylidenfluorid (PVDF) gebildet werden, welche direkt auf einem geeigneten Bestandteil des physischen Gehörapparates der Person liegt und elektrisch mit dem Verstärker 20 verbunden ist. Ein solches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Figur 6 dargestellt, wobei jeweilige PVDF-Schichten 622 und 624 als Eingabe- bzw. Ausgabe-Wandler verwendet werden. Eingabe-Wandler-PVDF-Schicht 622 liegt auf der inneren Oberfläche des Trommelfells 26 unter dem Manubrium 42 von Hammer 30. Alternativ hierzu könnte die PVDF-Schicht 622 auf dem Hammer 30 liegen, bevorzugt auf der Unterseite des Manubrium oder ansonsten zwischen dem Trommelfell 26 und der Unterseite des oberen Teils von Hammer 30. Die Schicht 622 ist elektrisch mit den Eingangsanschlüssen des Verstärkers 20 verbunden.
Die Eingabe-Wandler-PVDF-Schicht 624 liegt auf dem Steigbügel 52 oder direkt auf dem ovalen Fenster 50 oder dem runden Fenster 56 und ist elektrisch mit den Ausgangsanschlüssen des Verstärkers 20 verbunden. Treffen Schallwellen auf das Trommelfell 26 auf und erzeugen Trommelfellschwingungen, werden solche Schallwellen von der Schicht 622 wahrgenommen und zur Verarbeitung in Verstärker 20 in elektrische Signale verwandelt. Die verstärkten elektrischen Signale werden dann auf die Ausgabe- Wandler-Schicht 624 weitergeleitet, welche die verstärkten Signale zur Übertragung ins Innenohr in mechanische Schwingungen umwandelt.
Beim Implantieren des Gerätes der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise die Gehörknöchelchenkette unterbrochen, um eine positive Rückkopplung der verstärkten Schwingungen auf die Eingabe-Wandler zu verhindern. Die Unterbrechung würde z. B. durch das Entfernen zumindest einer Komponente der Gehörknöchelchenkette, und zwar am ehesten durch die Entfernung des Amboß, erfolgen. Es ist wünschenswert, Hammer und Steigbügel in ihrer normalen anatomischen Lage mit dem Muskel und der Sehne zu belassen, um den natürlichen Schutzmechanismus der Person gegen das akustische Trauma zu erhalten.
Figur 7 stellt ein alternatives und besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der implantierbaren Hörhilfe 700 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Hörhilfe 700 besteht aus paarweisen Einrichtungen zur Übermittlung der elektrischen/mechanischen Signale, wobei eine erste oder Eingabe-Wandlereinrichtung allgemein mit 702 und eine zweite oder Ausgabe-Wandlereinrichtung allgemein mit 704 bezeichnet wird. Die Wandler werden durch eine Energiequelle 706 versorgt, die sich innerhalb einer Höhlung befindet, welche in der Knochenstruktur nahe des Ohres der Person gebildet ist, in das das Implantat eingesetzt wird. Der Eingabe-Wandler 702 ist wirkungsmäßig mit dem Kopf 34 des Hammers 30 verbunden, der beim Auftreffen von akustischer Energie in Reaktion auf die Bewegung des Trommelfells in Schwingungen versetzt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Wandler 702 nach Art eines piezoelektrischen Beschleunigungsmessers aufgebaut, der eine piezoelektrische Bikristallzelle 708 aufweist mit einem ersten Piezokristall-Element 710, das im allgemeinen einem gegenüberliegenden Kristall 712 zugewandt ist. Die Bikristallzelle 708 ragt mit ihrem ersten Ende 714 von einer umliegenden Struktur oder Implantatschutz 716 hervor, dessen Endkanten an dem Kopf 34 von Hammer 30 durch ein passendes körperverträgliches Befestigungsmittel oder andere chirurgisch verwendbare Mittel befestigt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Beschleunigungsmesser-Anordnung durch ein strukturelles Gewicht 718 erzielt, welches an einen der Kristalle, zum Beispiel an Kristall 712 an dem von dem Implantatschutz 716 abgewandten Ende. In dieser Anordnung übermittelt das Gewicht 718, wenn der Hammer gleichzeitig mit Trommelfellschwingungen in Schwingungen versetzt wird, eine Trägheitsreaktion auf die Bikristallzellezelle 708, die dann ihrerseits in einem mechanischen Schwingungsmuster schwingt, welches die Schwingungen des Hammers naturgetreu wiedergibt. Mit der Erkenntnis, daß die im Trommelfell vorhandenen Kräfte im Gegensatz zu früheren Annahmen als außerordentlich hoch gefunden wurden, bietet die Beschleunigungsmesser-Anordnung eine verbesserte Wirksamkeit. Da die Bikristallzellezelle 708 vorkragend oder anderweitig direkt an der Befestigungsstruktur verankert ist, werden die Probleme, die mit der Implantation solcher Elemente einer Umgebung mit mukösen Membranen verbunden sind, sehr vereinfacht.
Als Folge der Eigenschaften von Piezokristallen werden Schwingungen in dem Beschleunigungsmesser in elektrische Signale verwandelt. Diese elektrischen Signale werden über Signalleitungen 720 einem Verstärker 722 zugeführt. Je nach den Eigenschaften des Verstärkers 722 kann eine passende oder genügende Verstärkung erzielt werden, die es ermöglicht, die elektrischen Signale direkt auf den Ausgabe- oder zweiten Wandler 704 anzuwenden; anderenfalls kann der Verstärker 722 als Vorverstärker benutzt werden und ein separater Verstärker, der mit dem Wandler 704 in Verbindung steht, bereitgestellt sein. Wie immer man hier auch verfährt, werden die Signale von Verstärker 722 durch den Mittelohrraum durch Signalleitungen 724 geleitet, um schließlich dem Ausgabe-Wandler zugeführt zu werden. In diesem Zusammenhang stellen die Signalleitungen zusammen mit dem angeschlossenen Verstärkerschaltkreis die Übertragungsmittel für die Informationsübertragung zwischen Eingabe- und Ausgabe-Wandler anstelle einer Informationsübertragung durch die Gehörknöchelchenkette dar.
Der Ausgabe-Wandler in diesem Ausführungsbeispiel ist eine piezoelektrische Bikristall-Struktur mit einem Paar Piezokristalle 726 und 728, welche an einem ersten Ende von einem Stützelement 730 aus vorkragen. Stützelement 730 ist an einem Arm 732 angebracht, welcher durch Befestigungsmittel 734, wie zum Beispiel chirurgische Schrauben, an einem Knochenbereich der Person angebracht ist. Diese Befestigungsweise gilt als physikalisch und funktionell gesehen verläßlichste Lösung aufgrund der Schwierigkeit bei der Implantation von Einrichtungen in Bereichen mit mukösen Membranen des Mittelohres. Das Befestigungsglied 732 bringt so den Ausgabe-Wandler in unmittelbaren Kontakt mit dem steigbügel 22, wodurch Schwingungen im Ausgabe- Wandler 704 kommunikativ damit gekoppelt werden. Je nach elektrischen Eigenschaften des Verstärkers 722 - wie oben erwähnt - kann wahlweise ein Verstärker 736 bereitgestellt werden, um den Ausgabe-Wandler 704 zu betreiben. Diese Merkmale können jedoch zur Zeit der Konstruktion der Einrichtung und ihres zugehörigen Schaltkreises geeignet angelegt werden.
Wie aus der Beschreibung der struktur in Figur 7 hervorgeht, ist ersichtlich, daß die Wandler 702 und 704 wirkungsmäßig in die Gehörknöchelchenkette eingesetzt sind, und zwar in diesem Fall als Ersatz für den Amboß. Die Wandler und der damit verbundene Schaltkreis überbrücken die Unterbrechung in der Gehörknöchelchenkette, die durch das Entfernen des Amboß entstanden ist, um eine unabhängige Verbindung zwischen dem Trommelfell und dem Innenohr herzustellen. Auf diese Art und Weise wird die Möglichkeit für eine mechanische Rückkoppelung gänzlich eliminiert und daraus resultieren sowohl ein höherer Grad der Effizienz als auch des Wohlbefindens der Person. Falls es sich um den Amboß handelt, der zur Unterbrechung der Gehörknöchelchen kette und zur Verhinderung der Übertragung von mechaniscehn Schwingungen entfernt wird, behält das skelett-muskuläre Netzwerk der Person den natürlichen Schutzmechanismus gegen akustisches Trauma, wenn es mit extremem Lärm konfrontiert wird.
Es versteht sich, daß sich die obige Beschreibung auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bezieht und daß die Erfindung nicht auf spezifische gezeigte Formen begrenzt ist. Zum Beispiel ist es nicht nötig, daß jede der Komponenten im Ausführungsbeispiel der Figur 1 in einem einheitlichen Gehäuse liegt. Die verschiedenen Komponenten können eher physikalisch getrennt werden. Weiterhin können die jeweiligen Komponenten in einigen Fällen eher in dem natürlichen Mittelohrraum der Person liegen als in einer operativ hergestellten Höhlung. Diese und andere Veränderungen können bei der Gestaltung und Anordnung der Komponenten erfolgen, ohne von dem Geltungsbereich der Erfindung, wie er aus den angefügten Ansprüchen hervorgeht, abzuweichen.

Claims

1. Implantierbares Gerät (10) zur Anwendung bei hörgeschädigten Personen, wobei die Person normalerweise ein Trommelfell (26), das auf einfallende Schallwellen hin mechanische Trommelfellschwingungen erzeugt, und eine Gehörknöchelchenkette hat, die die Trommelfellschwingungen zu dem Innenohr (28) der Person weiterleitet, wobei das Gerät eine elektromagnetische Wandler-Einrichtung (22, 24) mit ersten und zweiten Wandler-Einrichtungen aufweist, wobei die erste Wandler-Einrichtung (22) zum Zusammenwirken mit dem Trommelfell (26) geeignet ist, um die mechanischen Trommelfellschwingungen aufzunehmen und diese in dafür charakteristische elektrische Signale umzuwandeln, und die zweite Wandler-Einrichtung (24) zum Zusammenwirken mit dem Innenohr (28) geeignet ist, um die elektrischen Signale aufzunehmen und diese in mechanische Schwingungen umzuwandeln, die die Trommelfellschwingungen repräsentieren, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (22) und die zweite Wandler-Einrichtung (24) mechanisch unabhängig und entfernt voneinander angeordnet sind und durch Übertragungsmittel miteinander verbunden sind, die die elektrischen Signale zwischen der ersten (22) und der zweiten Wandler-Einrichtung (24) übertragen, und dadurch jegliche verbleibende mechanische Verbindung der Gehörknöchelchenkette oder eines Teils davon zwischen dem Trommelfell (26) und dem Innenohr (28) ersetzen.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der ersten und zweiten Wandler-Einrichtungen (22, 24) einen piezoelektrischen Membran-Wandler aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der Wandler- Einrichtungen (22, 24) einen Piezokristall-Kraft-Wandler aufweist.

4. Gerät nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der Wandler- Einrichtung (22, 24) einen piezoelektrischen Beschleunigungsmesser aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der Wandler- Einrichtungen (22, 24) einen elektromagnetischen Wandler aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 1, wobei Mittel (208A) vorgesehen sind, um eine mechanische Kopplung zwischen dem Trommelfell (26) und der ersten Wandler-Einrichtung (22) zu bewirken, wobei die Gehörknöchelchenkette zwischen dem Malleus (30) und dem Innenohr (28) unterbrochen ist, wobei die Mittel zum Bewirken einer mechanischen Kopplung aufweisen:

ein steifes Verbindungsteil (208A) mit einem ersten Ende, welches mit der ersten Wandler-Einrichtung (22) verbunden ist; und

Mittel zum Koppeln des Verbindungsteils (208A) mit dem Malleus (30), so daß das Verbindungsteil (208A) gemäß der Bewegung des Malleus (30) bewegt wird.

7. Gerät nach Anspruch 1, das weiterhin einen Verstärker (20) aufweist, welcher zur Aufnahme von Signalen von der ersten Wandler-Einrichtung (22) und zur Weitergabe von verstärkten Signalen an die zweite Wandler-Einrichtung (24) ausgelegt ist.