專利名稱：用于中耳植入器的移動線圈傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及改善聽力受損者的聽力。
背景技術：
附

圖1顯示正常人耳的解剖結構。正常的耳朵通過外耳101傳輸 聲音到耳膜102，耳膜移動中耳103的骨，該骨又刺激耳蝸104。耳蝸 (或內(nèi)耳M04包括被稱作前庭階的上部通道105和被稱作鼓階的下部 通道106,該兩個通道由蝸管107連接。響應于所接收的聲音，鐙骨， 也就是中耳103的一塊骨頭，經(jīng)由卵圓孔(卵圓窗)傳輸振動到耳蝸 104的外淋巴。結果，柯替氏器(organ of Corti)的毛細胞被刺激以發(fā) 出電化學脈沖，該電化學脈沖被傳輸?shù)蕉伾窠?jīng)113，并最終傳輸?shù)酱?腦。
一些患者可能因為如下原因而導致聽力部分或完全受損，原因包 括長期暴露在環(huán)境噪聲中；先天缺陷；疾病所引起的損害；如氨基 糖苷類的某些藥物的使用；或物理外傷。聽力損傷可能是傳導型、感 覺神經(jīng)型或組合型。
植入器經(jīng)常包括各種可以用作致動器、傳感器和/或開關的電磁換 能器。具有電磁致動器的植入器的一個例子是機械驅動聽骨鏈的中耳 植入器。這種包括浮動塊換能器的中耳植入器由Geoffrey Ball等研發(fā) (見專利號為5，913，815、 5,897,486、 5,624,376、 5,554,096、 5,456,654、 5,800,336、 5,857,958和6,475,134的美國專利，上述每個專利通過參考結合于此)。
磁共振成像(MRI)檢查對于這種聽覺(耳蝸或中耳)假體
(prosthesis)的佩帶者來說是禁止的，因為在植入的電磁換能器與施加 的外部MRI磁場之間的潛在相互作用可以在較高場強(也就是高于1 特斯拉)上產(chǎn)生三種潛在的有害影響
1. 植入的磁體承受轉矩(T-m x B)，該轉矩可能扭轉電磁換能器離 開它的位置，從而傷害到植入器佩戴者和/或損壞機械固定。
2. 由于外部磁場，導致植入的磁體變得部分消磁，而這將在暴露 于MRI磁場之后導致?lián)p壞電磁換能器或至少降低電磁換能器的功率效 率。
3. 由MRI單元發(fā)射的射頻(RF)脈沖(MRI中的磁場Bl)能夠 在電磁換能器的線圈中感應出電壓，而這可能毀壞電磁換能器和/或可 能傷害到患者。
由于這些風險，通常會禁止戴有具備電磁換能器的植入器的患者 經(jīng)受(至少高場強)MRI檢查。這樣就無法對這些患者采用某些重要 的診斷方法。
發(fā)明概要
在本發(fā)明第一個方面， 一種聽力增強系統(tǒng)包括產(chǎn)生電音頻信號并 將該信號傳輸至線圈的音頻處理器。該線圈被植入到患者的某一部位， 使得當該線圈進行空間移動時有機械刺激傳輸?shù)絻?nèi)耳。接近該線圈布 置有永磁體，以便當該線圈從處理器接收電音頻信號時，線圈內(nèi)的感 應線圈磁場與來自永磁體的磁場相互作用以空間地移動該線圈，從而 向內(nèi)耳傳輸機械刺激。
該永磁體可以包括生物兼容材料的外層，該生物兼容材料如鈦、鈮、鉭或不銹鋼。并且，該系統(tǒng)可包括麥克風以便將輸入的聲信號轉
換為輸出給處理器的表示性信號(representative signal)。
本發(fā)明的另一方面是一種改善患者聽力的方法，包括在患者的 耳朵中植入線圈，并且在患者接近該線圈的骨上緊固地附著永磁體， 以便使該永磁體與線圈的磁場在電音頻信號的控制下相互作用以移動 該線圈，從而向內(nèi)耳傳輸機械剌激。
該線圈可以直接或間接地機械連接到錘骨、砧骨、鐙骨、卵圓窗， 圓形窗或接近耳朵的骨上。機械刺激因此可以在到達內(nèi)耳前通過中耳。 可以在骨中構建凹部以便放置并固定該永磁體。為了允許對患者進行
MRI檢查，該永磁體可以被置于平行于患者身體軸線的方向上。麥克 風可以固定于患者身上以便將輸入的聲信號轉換為輸出給處理器的表 示性信號。
附圖簡要說明
附圖1顯示了正常人耳的結構；
附圖2顯示了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的聽力增強系統(tǒng)的各部件的
框附圖3顯示了戴有附圖2所示系統(tǒng)中的植入部件的人耳。
具體實施例詳細描述
本發(fā)明的例示性實施例涉及一種用于增強患者聽力的植入系統(tǒng)。 附圖2的框圖中顯示了該植入系統(tǒng)的大體功能布局圖。靜態(tài)磁場部件 230和動態(tài)磁場部件220彼此磁力接近地布置。另外， 一個部件(這里 顯示為動態(tài)部件)機械連接到一個解剖結構，該解剖結構與耳蝸進行 機械信號通信。例如，該動態(tài)部件可以附于中耳的解剖結構或附于中 耳或內(nèi)耳的隔膜。音頻處理器210從音頻源200接收音頻信號并產(chǎn)生 電音頻信號，該電音頻信號促使(actuate)該動態(tài)磁場部件220產(chǎn)生變 化的磁場。由該動態(tài)磁場部件220產(chǎn)生的動態(tài)磁場與由靜態(tài)磁場部件230產(chǎn)生的靜態(tài)磁場相互作用以空間地移動該動態(tài)磁場部件220;產(chǎn)生 的振動被機械地傳輸?shù)蕉?04以影響音頻源的聽覺感知。
在一個更詳細的實施例中，電感線圈320被用作動態(tài)磁場部件 220，并且永磁體330被用作靜態(tài)磁場部件230。附圖3顯示了如何將 這些部件植入患者的例子。
外科醫(yī)生布置電感線圈320和永磁體330以便使它們磁力接近。 線圈320可以附于(例如粘結到)直接或間接地機械連接到耳蝸的解 剖結構上。這種結構包括錘骨、砧骨、鐙骨、卵圓窗、圓形窗或接近 耳朵的骨。
例如，永磁體330可以是例如釹或釤一鈷磁體，并且可以剛性地 附于接近該線圈的骨上(例如附于頭骨的區(qū)域)。植入該磁體的方法 之一是移除骨的區(qū)域并將該磁體固定在凹部中。磁體330可以具有生 物兼容材料的外層或涂層以防止侵蝕，該生物兼容材料如鈦、鈮、鉭 或不銹鋼。或者，該磁體可以被封裝到例如鈦、鈮、鉭或不銹鋼的殼 體中，以防止侵蝕。或者，如果磁體330強度足夠大，能夠將其附于 患者的頭骨外部而不植入到內(nèi)部。
線圈320可以附于音頻處理器210并由其驅動。音頻處理器210 接受音頻輸入并向線圈320提供經(jīng)適當調(diào)節(jié)的表示性電輸出以感生出 動態(tài)磁場。該感生的動態(tài)磁場與永磁體330產(chǎn)生的靜態(tài)磁場相互作用， 引起線圈320的移動。結果，振動被直接傳輸?shù)骄€圈320所附于的解 剖結構上并且到達耳蝸104，在耳蝸處，該振動被轉換為神經(jīng)聽覺脈沖。 結果，患者將聽到代表音頻輸入的聲音?？梢杂檬咕€圈320內(nèi)振動最 小化的方式來構造線圈320;例如，它可以具有剛性但可以磁性穿透的 核。
音頻處理器210包括用于從音頻源接受音頻輸入的電子部件。在各個實施例中，處理器210將接受模擬信號、數(shù)字信號或上述兩種信 號。該音頻輸入可以是來自麥克風、電話、電視、立體聲系統(tǒng)、MP3
播放器、無線電接收機、計算機、因特網(wǎng)上語音協(xié)議(VOIP)網(wǎng)絡或
其他設備的模擬或數(shù)字輸出。該音頻輸入可以經(jīng)由有線或無線連接來
接受?？梢匝b備處理器210，以接收各種類型的數(shù)字音頻信息，包括音 頻交換文件格式(AIFF)、波形格式(WAV) 、 Windows媒體音頻 (WMA)、實時音頻無損編解碼(TTA)、自由無損音頻編解碼(FLAC)、 高級音頻編碼(AAC)、 Ogg Vorbis、蘋果無損音頻編解碼(ALAC)或者 Shorten (SHN)。
接受該音頻信號后，處理器210隨后可以利用各種數(shù)字或模擬放 大器、濾波器、轉換器、數(shù)字存儲器和微處理器，或其他電路來調(diào)節(jié) 該音頻信號，并且如果必要的話，將其轉換為適合于在靜態(tài)磁場230 中驅動線圈230的模擬電信號。信號調(diào)節(jié)可以包括放大或衰減各種振 幅或頻率的特定聲音以提高聽覺感受。經(jīng)調(diào)節(jié)的信號由處理器210經(jīng)
由導線300輸出到患者的一只或兩只耳朵。處理器210可以整個在外 部，或者可以植入到患者體內(nèi)。如果植入到患者體內(nèi)，處理器210可 以提供靜態(tài)磁場230 (例如通過結合永磁體330)。當然，處理器210 可以包括電源，如一次性或可充電電池，包括鋰-聚合體或鋅空氣電池。
在本發(fā)明的實施例中，該聽力增強系統(tǒng)以有助于允許患者經(jīng)受磁 共振成像的方式植入患者。如果在成像過程之前將處理器210切換到 非激活(inactive)狀態(tài)，線圈320將不會在MRI磁場中移動。高場強 MRI掃描儀的磁場通常取向身體軸線的方向。因此，為永磁體330選 擇平行于身體軸線的方向，會減少或消除永磁體330上的轉矩，并且 還可以減少或消除磁體的消磁。減少消磁可能性也可以通過適當?shù)剡x 擇磁體330的形狀因子來實現(xiàn)，例如，長圓柱形或棱柱形的磁體提供 針對外部反向磁場所導致消磁的更多抵抗。如果磁體330確實變得被 MRI磁場消磁，則可以在MRI過程之后通過外科手術的方式對該磁體 進行替換。因此，可以選擇磁體330的布置，從而允許方便地通過外科途徑來移除或替換。
在可選的實施例中，所公開的增強聽力的方法可以實現(xiàn)為與計算 機系統(tǒng)一起使用的計算機程序產(chǎn)品。這種實現(xiàn)可以包括一系列計算機 指令，該一系列計算機指令固定在如計算機可讀介質(例如磁盤，
CD-ROM， ROM或硬盤)的有形介質上，或該一系列計算機指令能夠 經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器或其他接口設備，如通過介質連接到網(wǎng)絡的通信適配 器，傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)。該介質可以是有形介質(例如光學或模擬通 信線路)或利用無線技術(例如微波、紅外線或其他傳輸技術)實現(xiàn) 的介質。該一系列計算機指令實現(xiàn)了這里之前所描述的有關該系統(tǒng)的 全部或部分功能。本領域技術人員應該理解，這種計算機指令能夠以 多種程序設計語言來書寫，以與許多計算機架構或操作系統(tǒng)一起使用。
此外，這些指令可以被存儲在任何存儲設備中，該存儲設備如半 導體、磁、光學或其他存儲設備，并且可以利用任何通信技術來傳輸， 該通信技術如光學、紅外線、微波或其他傳輸技術。預期這種計算機 程序產(chǎn)品可以作為利用計算機系統(tǒng)(例如在ROM系統(tǒng)或硬盤)預載的 附帶有印刷或電子文本的可移動介質(例如用收縮性薄膜包裝的軟件) 來散布，或者通過網(wǎng)絡(例如因特網(wǎng)或環(huán)球網(wǎng))從服務器或電子公告 板散布。當然，本發(fā)明的一些實施例可以實現(xiàn)為軟件(例如計算機程 序產(chǎn)品)和硬件兩者的結合。本發(fā)明的其他實施例整個地實現(xiàn)為硬件， 或整個地實現(xiàn)為軟件(例如計算機程序產(chǎn)品)。
本發(fā)明所描述的實施例僅僅是打算舉例，并且大量的變化和修改 對于本領域技術人員來說是顯而易見的。意圖所有這些變化和修改落 在所附的權利要求限定的本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
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權利要求
1. 一種聽力增強系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生音頻電信號的音頻處理器；具有相關永磁場的永磁體，該磁體用于附于接近患者耳朵的骨上；和可植入刺激線圈，能夠機械地連接到患者內(nèi)耳，用于接收所述音頻電信號，并且作為響應產(chǎn)生線圈磁場，該線圈磁場與永磁場相互作用，以便移動線圈并利用與所述音頻電信號對應的音頻機械信號機械地刺激內(nèi)耳。
2. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述磁體包括生物兼容材料 的外層。
3. 如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述生物兼容材料從由鈦、 鈮、鉭和不銹鋼組成的組中進行選擇。
4. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述磁體包括材料的外層以 防止所述磁體受侵蝕。
5. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，進一步包括麥克風，用于將輸入的 聲信號轉換為輸出到所述處理器的表示性麥克風電信號。
6. —種改善患者聽力的方法，包括在患者的耳朵里植入線圈，所述線圈機械地連接到患者的耳蝸；和在患者接近所述線圈位置的骨上緊固地附著具有磁場的永磁體， 以便所述磁場與由所述線圈中的電音頻信號所產(chǎn)生的線圈磁場相 互作用，從而空間地移動所述線圈，并借此向內(nèi)耳提供機械刺激。
7. 如權利要求6所述的方法，其中所述線圈被機械地連接到一個 結構，所述結構從由錘骨、砧骨、鐙骨、卵圓窗、圓形窗或接近耳朵 的骨組成的組中選出。
8. 如權利要求7所述的方法，其中，所述線圈直接附著到一個結構，所述結構從由錘骨、砧骨、鐙骨、卵圓窗、圓形窗或接近耳朵的 骨組成的組中選出。
9. 如權利要求6所述的方法，其中附著永磁體進一步包括在骨中 構建凹部并且將所述永磁體固定在所述凹部內(nèi)。
10. 如權利要求6所述的方法，其中附著所述磁體進一步包括在 使得所述磁體的磁場平行于患者身體軸線的方向上附著所述磁體。
11. 如權利要求6所述的方法，其中發(fā)送所述機械信號通過中耳 到達內(nèi)耳。
12. 如權利要求6所述的方法，包括將麥克風固定于患者身上， 用于將輸入的聲信號轉換為輸出到所述處理器的表示性信號。
13. —種聽力增強設備，包括 在患者耳朵附近提供靜態(tài)磁場的裝置，和裝置，用于將電音頻信號轉換為相應動態(tài)磁場，以與所述靜態(tài)磁 場相互作用從而傳輸機械信號到患者的內(nèi)耳。
14. 如權利要求13所述的設備，包括 用于將輸入的聲信號轉換為電音頻信號的裝置。
全文摘要
一種聽力增強系統(tǒng)，包括產(chǎn)生電音頻信號并將該信號傳輸至線圈的音頻處理器。該線圈被植入到患者的某一部位，使得當該線圈空間移動時有機械刺激傳輸?shù)絻?nèi)耳。接近該線圈布置有永磁體，以便當該線圈從處理器接收電音頻信號時，線圈內(nèi)的感生線圈磁場與來自永磁體的磁場相互作用以空間地移動該線圈，從而向內(nèi)耳傳輸機械刺激。
文檔編號H04R25/00GK101491113SQ200780026828
公開日2009年7月22日 申請日期2007年7月24日 優(yōu)先權日2006年7月24日
發(fā)明者埃爾溫·S·霍赫麥爾, 英格博格·霍赫麥爾 申請人:Med-El電氣醫(yī)療器械有限公司