SE514930C2 - Vibrator för benförankrade samt benledningshörapparater - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 514 930 _.2 _ ankrade hörapparater som med hjälp av en vibrator meka- niskt överför ljudinformationen via personens skallben till innerörat. Apparaten kopplas till en implanterad ti- tanskruv som placeras i benet bakom örat och ljudet leds via skallbenet till hörselsnäckan (innerörat), dvs hörap- paraten fungerar oberoende av om mellanörat är skadat el- ler inte. Benförankringsprincipen innebär att huden pene- treras vilket gör vibrationsöverföringen mycket effektiv.

Denna typ av hörapparat har revolutionerat rehabilitering- en av patienter med vissa typer av hörselskador. Den är mycket bekväm för patienten och praktiskt taget osynlig med normala frisyrer. Den kopplas lätt till den implante- rade titanfixturen med hjälp av en bajonettkoppling eller en snäppkoppling. Ett exempel på en sådan hörapparat finns beskriven i US Patent 4,498,461. Ytterligare ett exempel på denna typ av hörapparat är BAHA® benförankrade hörappa- rat som marknadsförs av Entific Medical Systems i Mölndal. Även om de benledda apparaterna gett fler människor möj- lighet till ett i alla delar fullvärdigt hörselhjälpmedel så finns det problem också med denna typ av hörapparater.

Ett problem är att de kräver en permanent hudgenomföring, vilken dels kräver en god hygienisk nivå och dels innebär en begränsad estetik. Genom att implantera delar av appa- raten kan såväl hygieniska som kosmetiska aspekter för- bättras. En sådan konstruktion finns beskriven i US Patent 4,904,233. En liknande implanterbar benförankrad apparat finns också beskriven i “Hearing by Bone Conduction“, Ste- fan Stenfelt, Chalmers University of Technology, 1999. Vi hänvisar också till vår parallella patentansö- kan...........som innefattar en extern del och en implan- terbar del som förankras utanpå skallbenet så att den lätt kan bytas ut utan avancerad kirurgi.

Gemensamt för de hörapparater som beskrivits ovan är att de fordrar någon form av vibrationsalstrande organ, vibra- torer. Olika typer av vibratorer är i och för sig väl kän- 10 15 20 25 30 35 514 930 _ 3 _ da inom litteraturen. Vad avser själva vibratorfunktionen finns idag ett antal lösningar. I konventionella och ben- förankrade hörapparater används huvudsakligen en vibrator- funktion som beskrevs av Bell redan l876. En detaljerad beskrivning av denna princip applicerad på en benförankrad benledningshörapparat finns i "On Direct Bone Conduction Hearing Devices", Technical Report No. 195, Department of Applied Electronics, Chalmers University of Technology, 1990.

Det hänvisas också till svenska patentet 85.02426-3 som beskriver en vibrator som är försedd med organ för att dämpa vibratorns egenfrekvens.

I hörtelefoner av luftledningsapparater används ofta någon variant av den s.k. “Balanced Armature" principen, se ex- empelvis US patent 905 781, Baldwin 1908. Även den i kon- ventionella högtalarsammanhang dominerande s.k. Moving coil-principen kan användas.

För vibratorer som skall användas för benledande hörappa- rater ställs det speciella krav. De skall vara tillräck- ligt kraftfulla för att kunna överföra vibrationer till skallbenet och vidarebefordra dessa vibrationer genom ben- vävnaden, utan något ingrepp i benet, fram till innerörat.

För det fall att en del av hörapparaten är implanterbar utanpå skallbenet bör vibratorn vara så liten och kompakt som.möjligt.

De existerande vibratorlösningarna såsom Bell, Balanced armature, Floating mass och Moving coil kan visserligen användas även i implanterbara bénledningshörapparater men ger inte alltid optimal funktion för denna tillämpning.

Ett ändamål med denna uppfinning är därför att åstadkomma en vibratorkonstruktion som är kraftfull samtidigt som den är energisnål och har små dimensioner. Konstruktionen byg- ger därvid på att det dynamiska fältet ej behöver passera 10 15 20 25 30 35 514 950 _ 4 _ permanentmagneterna i Vibratorn medan det statiska magnet- fältet genomflyter i stort sett hela den magnetiska kret- sen vilket kräver hög materialtjocklek.= Uppfinningen kännetecknas i huvudsak av en tvådelad spole och en centralt, mellan de två spoldelarna belägen perman- entmagnet så att de statiska och dynamiska magnetfälten samverkar i den magnetiska kretsen, varvid dock det dyna- miska fältet ej genomlöper permanentmagneten, för att ge vibratorn en axiell kraftalstring.

Enligt en föredragen utföringsform är den magnetiska kret- sen utformad som ett hölje runt konstruktionen vilket skyddar vibratorn samt minskar magnetiskt läckage.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i an- slutning till bifogade ritningar, varvid figur l visar ett tvärsnitt genom ett första utförande av vibratorn, figur 2 visar det statiska magnetfältet hos vibratorn, figur 3 visar det dynamiska magnetfältet hos vibratorn, figur 4 visar ett andra utförande där permanentmagneten samt spolen fästs i höljet, figur 5 visar det statiska magnetfältet hos vibratorn, och figur 6 det dynamiska fältet i detta andra utförande.

Eftersom samtliga utföranden hos Vibratorn är symmetriska visas, förutom i figur l, i figurerna endast ena halvan av resp. vibratorkonstruktion. Figur 1 visar ett tvärsnitt genom centrumaxeln 1' hos ett första utförande av vibra- torn. Vibratorn består av en spole 1 vilken på känt sätt är lindad runt en bobinstomme 2 med en kärna 2a och två 10 15 20 25 30 35 514 93.0 _ 5 _ sidoväggar 2c, Zd. Spolen är uppdelad i två halvor la,lb med en mellanliggande mittvägg 2d i bobinen.-På mittväg- gens ändyta är en ringformad permanentmagnet 3 anordnad.

Hela spole- och magnetkonstruktionen är innesluten i ett hölje/skal 4 som bildar en del av den magnetiska kretsen och skyddar vibratorn samt minskar magnetiskt läckage.

Bobinstomme och hölje tillverkas i ett material med hög magnetisk ledningsförmåga. Inre fjädrar 5a, 5b är anordna- de mellan bobinstommens sidoväggar och höljet så att spo- le- och magnetkonstruktionen i sitt viloläge ligger cen- trerad i höljet med två lika stora luftgap 6a,6b mellan sidoväggarna och höljet. Den inre fjädern behöver i detta läge inte vara förspänd. För att dämpa spolkonstruktionens vara fyllda med en vibrationsrörelser kan "luftgapen" lämplig vätska.

Istället för mekaniskt anordnade fjädrar kan vibratorspo- len centreras magnetiskt genom ringformade, repellerande magneter anordnade på bobinväggens utsida och motstående sida hos höljet.

Den centralt belägna permanentmagneten 3 ger upphov till ett statiskt magnetfält som visas i figur 2. Som framgår av figuren genomlöps hela konstruktionen/den magnetiska kretsen av det statiska magnetfältet.

Då spolhalvorna la,lb genomflyts av växelström alstras ett dynamiskt magnetfält så som visas i figur 3. Som framgår av figuren genomlöps hela konstruktionen/den magnetiska kretsen, förutom bobinens mittvägg 2d med permanentmagne- ten 3, av det dynamiska magnetfältet. Kraften alstras i luftgapen 6a, 6b mellan bobin och hölje då spolen genom- flyts av ström. I viloläget är som sagt luftgapen lika stora; ingen statisk kraft verkar och den inre fjädern be- höver ej vara förspänd. Spole l, bobin 2 och ringmagneter- na 3a, 3b, dvs hela spole- och magnetkonstruktionen, kom- mer under drift att röra sig relativt höljet varvid en ax- iell kraft uppstår vilken markerats med pilen 7 i figuren. 10 15 20 25 30 35 514 930 _ 5 _ Den inre fjädern 5a, 5b väljs så att en ur audiologisk och verkningsgradssynpunkt önskad resonansfrekvens erhålles.

I figur 4 visas en variant av vibratorkonstruktionen där den ringformade permanentmagneten 3 och spolhalvorna 1a.lb istället är fästa i höljet 4. Kraften från vibratorn tas då ut genom att bobinen 2 tillåts att sticka ut genom höl- jet. I likhet med det första utförandet verkar den ring- formade permanentmagneten så att ett statiskt magnetfält enligt figur 5 bildas. Då spolhalvorna 1a,lb genomflyts av växelström alstras ett dynamiskt magnetfält så som visas i figur 6. Det statiska och det dynamiska megnetfältet sam- verkar också i detta fall och ger vibratorn en axiell kraftriktning.

Det inses att hybrider mellan de två lösningarna kan fås genom att fästa spole och ringmagneter till varsin del (bobbin eller hölje).

Som nämnts inledningsvis är vibratorn speciellt avsedd att tillämpas i samband med en benledande hörapparat. I fallet med en konventionell benledare vilar höljet 4 hos vibra- torn direkt mot patientens skalle. I fallet med en benfö- rankrad benledare fästs en kopplingsanordning på höljet som sedan kopplas till ett implantat, exempelvis en titan- skruv, s.k. fixtur, i skallen. I fallet implanterad benle- dare används vibratorn med eller utan koppling beroende på implanteringsmetod.

Uppfinningen är inte begränsad till de utföringsformer som visas i figurerna utan kan varieras inom ramen för de ef- terföljande patentkraven.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 514 930 _ 7 _ PATENTKRAV

1. ,l. Vibrator avsedd för hörapparater av det slag som arbe- tar med principen benledning, dvs hörapparater av det slag som mekaniskt överför ljudinformation via skallbenet di- rekt till innerörat hos en hörselskadad person, varvid vi- bratorn innefattar en spole (1) för att alstra ett dyna- miskt magnetfält och en permanentmagnet (3) för att alstra ett statiskt magnetfält i en magnetisk krets en tvådelad spole (1a,lb) och en centralt, mellan de två spoldelarna belägen perman- k ä n n e t e c k n a d ä v entmagnet (3) så att de statiska och dynamiska magnetfäl- ten samverkar i den magnetiska kretsen, varvid dock det dynamiska fältet ej genomlöper permanentmagneten (3), för att ge vibratorn en axiell kraftalstring (7).

2. Vibrator enligt patentrav 1 k ä n n e t e c k n a d av att hela spole- och magnetkonstruktionen är innesluten i ett hölje/skal (4) som bildar en del av den magnetiska kretsen och skyddar vibratorn samt minskar magnetiskt läckage.

3. Vibrator enligt patentkrav 2 k ä n n e t e c k n a d av att de statiska och dynamiska magnetfälten sammanfaller i de luftgap (6a,6b) som bildas mellan spole- och magnet- konstruktionen och höljet (4) .

4. Vibrator enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k n a d av att inre fjädrar (5a,5b) är anordnade mellan spole- och magnetkonstruktionen och höljet (4) så att spole- och mag- netkonstruktionen.i sitt viloläge ligger centererad i höl- jet (4) mellan två lika stora luftgap (6a,6b)

5. Vibrator enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k n a d av att repellerande magneter är anordnade i spole- och magnetkonstruktionen och i motstående delar av höljet (4) så att špólè- Öêh màqñétkónàtfuktióhèfl i Sitt Vilóläqé ligger eenteraa i nöjet (4) mellan två lika stora luftgap U1 f_.l C! f-J U-'I b) C) 514 930 _ 3 _ (saßb) .

6. Vibrator enligt patentkrav 3 k ä n 1 e't e c k n a d fll " att luftgapen (6a,6b) är fyllda med en vätska för att Q ”mpa spole- och magnetkonstruktionens vibrationsrörelser.

7. Vibrator enligt patentkrav l k ä n n e t e c k n a d av att de båda spolhalvorna (1a,1b) är lindade runt en bobinstomme (2) med en kärna (2a), en mellanvägg (Zb) och två sidoväggar (2c,2d) varvid permanentmagneten är anord- nad på mellanväggens (2b) ändyta.

8. "ibrator enligt patentkrav 7 k ä 1 n e t e c k n a d av att permanentmagneten (3) är ringformad och radiellt magnetiserad.

9. Vibrator enligt patentkrav 1 k ä 1 1 e t e c k n a d av att spolen (1) och permanentmagneten (3) är fästa.i höljet (4) varvid den axiella kraften (7) från vibratorn tas ut genom att spolens bobin (2) tillåts sticka ut genom L. uöljët (4). PJ

10. Vibrator enligt patentkrav k ä 1 1 e t e o k n a d s av att den magnetiska kretsen är ådan att det dynamiska mag1etfältet ej gen°mlóper permanentmag1eten (3).

11. ll. Vibrator enligt patentkrav l k ä n n e t e c k n a d av att den ingår i en benledande hörapparat av det slag som innefattar en extern del med mikrofon och elektronik- del och en intern, implanterbar del för förankring subku- -u tant på ska lbenet varvid vibratorn är anordnad i den im-

12. Vibrator enligt patentkrav ll k ä n n e t e o k n a d av att vibratorns energi tillföres på induktiv väg.

13. Vibrator enligt patentkrav ll k a n n e t e c_k n a d av att vibratorn är energiförsörjd genom ett i den implan- U-'l |...| CD [-4 Ln å.) LU 30 bd L!! 51-4 '93 O “ ä 1 1 e t e C k n a d opplad direkt till en osseointegrerbar del