專利名稱：一種用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器及裝有該作動(dòng)器的助聽裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及治療聽力損傷的可外科手術(shù)植入作動(dòng)器及裝有該作動(dòng)器的助聽裝置。 更具體的說，本發(fā)明涉及一種壓電式作動(dòng)器，該作動(dòng)器根據(jù)外部聲音信號(hào)產(chǎn)生振動(dòng)，通過直接機(jī)械驅(qū)動(dòng)聽骨鏈運(yùn)動(dòng)的方式來補(bǔ)償聽力損失。
背景技術(shù)：
聽力損傷是國(guó)內(nèi)最常見的疾病之一，據(jù)2006年第二次全國(guó)殘疾人抽樣調(diào)查顯示， 國(guó)內(nèi)有2780萬聽力損傷患者。隨著聽力學(xué)的不斷充實(shí)以及耳顯微外科手術(shù)的迅速發(fā)展，相當(dāng)一部分聽力損傷患者得到了有效的治療，多數(shù)傳導(dǎo)性聽力損傷的患者可以通過手術(shù)提高聽力。但大部分感音神經(jīng)性聽力損傷目前仍缺乏具有針對(duì)性的有效治療，常規(guī)的還是采用佩戴傳統(tǒng)助聽器的方式來改善聽力。而傳統(tǒng)助聽器只能解決輕度到中度感音神經(jīng)性聽力損傷；且佩戴舒適性不佳，患者常常有耳道堵塞的感覺；另外，其輸出的聲音信號(hào)和耳道反饋的聲音信號(hào)易混疊，使人感受到的聲音信號(hào)清晰度降低。因此，很多患者不愿意佩戴傳統(tǒng)助聽器。針對(duì)以上問題，國(guó)內(nèi)、外有學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)開始研究中耳植入式助聽裝置。這種助聽裝置將一作動(dòng)器植入在耳內(nèi)，并作用于聽骨鏈的聽小骨上，通過作動(dòng)器的機(jī)械激勵(lì)直接帶動(dòng)聽骨鏈振動(dòng)，進(jìn)而對(duì)聽力損傷進(jìn)行補(bǔ)償。由于不需要借助麥克風(fēng)放大聲音，故該裝置不存在耳道堵塞問題。且采用直接機(jī)械振動(dòng)激勵(lì)，更符合真實(shí)人耳自然感受聲音的方式，清晰度較高。此外，相對(duì)于麥克風(fēng)的聲激勵(lì)，這種機(jī)械式激勵(lì)通常都具有較高的輸出增益，能夠?qū)^高程度的聽力損傷進(jìn)行補(bǔ)償。在美國(guó)專利7651460中，GAN公開了一種中耳植入式助聽裝置，該裝置的全部部件皆植入體內(nèi)，其作動(dòng)器主要是由線圈和磁體構(gòu)成。其中，線圈植入在靠近外耳道部位，磁體放置在聽骨鏈上。利用電流在線圈中感應(yīng)出磁場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)磁體，進(jìn)而利用磁體的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)聽骨鏈振動(dòng)。美國(guó)專利5800336中，Ball等公開了一種懸浮式作動(dòng)器，通過附在聽骨鏈上的電磁作動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)聽骨鏈的振動(dòng)。不同于GAN所公開的電磁式作動(dòng)器的是該作動(dòng)器的磁體是置于線圈內(nèi)的。以上兩款公開的作動(dòng)器都是電磁式的，皆利用電磁原理來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，這使其不能在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下工作。此外，電磁式作動(dòng)器能耗較大，需較頻繁充電，不適合應(yīng)用到全植入式助聽裝置。相反，利用逆壓電效應(yīng)來驅(qū)動(dòng)聽骨鏈的壓電式作動(dòng)器能夠很好地克服以上兩點(diǎn)不足。N. Yanagihara 等在 “The American Journal of Otology, 1983,8(3) 213-219”上介紹了他們所研發(fā)的一款基于壓電雙晶片的作動(dòng)器，以及采用該作動(dòng)器的中耳植入式助聽裝置。該由壓電雙晶片構(gòu)成的作動(dòng)器一端固定，一端作用在鐙骨頭上。作動(dòng)器中壓電雙晶片通過加在其兩極電壓的變化，產(chǎn)生彎曲變形，進(jìn)而使作動(dòng)器輸出位移，帶動(dòng)鐙骨運(yùn)動(dòng)，對(duì)聽力損傷進(jìn)行補(bǔ)償。該作動(dòng)器克服了電磁式作動(dòng)器的不足，即不受電磁干擾、能耗較小。但其植入需要切除聽骨鏈中其他聽小骨，對(duì)中耳造成不可恢復(fù)的破壞，這就將其應(yīng)用對(duì)象限制為不能通過普通中耳外科手術(shù)恢復(fù)的嚴(yán)重中耳損傷的患者。除手術(shù)創(chuàng)傷較大外， 由于該作動(dòng)器中壓電雙晶片工作頻率較低，而感音神經(jīng)性聽力損傷通常發(fā)生在高頻段，使得該作動(dòng)器不太適合感音神經(jīng)性聽力損傷的補(bǔ)償。Jin-Ho Cho在美國(guó)專利7239069中，公開了一種懸浮式壓電作動(dòng)器，該作動(dòng)器中壓電構(gòu)件采用壓電陶瓷疊堆來實(shí)現(xiàn)，該作動(dòng)器直接鉗夾在靠近鐙砧關(guān)節(jié)的砧骨部位，通過慣性力驅(qū)動(dòng)聽骨鏈。這種壓電式作動(dòng)器的植入無需切斷聽骨鏈，不會(huì)對(duì)患者耳內(nèi)的傳聲組織造成不可恢復(fù)的破壞。此外，由于采用了壓電陶瓷疊堆作為壓電構(gòu)件，整個(gè)作動(dòng)器的工作頻帶和輸出力較壓電雙晶片都有較大的增加。不過，由于該作動(dòng)器鉗夾在聽骨鏈上，其惰性將不可避免地惡化患者的殘余聽力。研究表明， 該類作動(dòng)器質(zhì)量越大對(duì)患者殘余聽力的影響越大。故需要限制整個(gè)作動(dòng)器的質(zhì)量，這就對(duì)作動(dòng)器的制造工藝提出了較高要求，大大增加了制造成本。此外，該作動(dòng)器的正常工作，還需要患者的聽骨鏈完好，這就使得該作動(dòng)器無法對(duì)聽骨鏈損壞的混合性聽力損傷患者進(jìn)行治療。綜上所述，現(xiàn)有助聽裝置存在不能在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下工作，適用范圍有限，耗能大； 手術(shù)創(chuàng)傷大、高頻增益差；以及成本高且無法對(duì)聽骨鏈損壞的混合性聽力損傷患者進(jìn)行治療等技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)法提供一種用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中助聽裝置存在不能在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下工作，適用范圍有限、耗能大；手術(shù)創(chuàng)傷大、高頻增益差；以及成本高且無法對(duì)聽骨鏈損壞的混合性聽力損傷患者進(jìn)行治療等技術(shù)問題。本發(fā)明的又一目的在于提供一種助聽裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中助聽裝置存在不能在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下工作，適用范圍有限、耗能大；手術(shù)創(chuàng)傷大、高頻增益差；以及成本高且無法對(duì)聽骨鏈損壞的混合性聽力損傷患者進(jìn)行治療等技術(shù)問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，設(shè)置在人耳內(nèi)，與外部供能裝置通過導(dǎo)線連接，用以改善聽力損傷患者的聽力，包括壓電構(gòu)件，用以將導(dǎo)線傳入的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部壓電材料的形變，實(shí)現(xiàn)機(jī)械激勵(lì)； 其包括壓電構(gòu)件基部端和輸出端，且其內(nèi)部由壓電疊堆來實(shí)現(xiàn)，壓電疊堆通過導(dǎo)線連接至作動(dòng)器外部供能裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)其供電；固定支架，與壓電構(gòu)件基部端連接，其通過植入手術(shù)，固定在患者頭骨上，為整個(gè)作動(dòng)器提供固定支座；以及，耦合桿，用以將壓電構(gòu)件產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)傳遞到聽骨鏈上，其包括耦合桿基部端和作用端，耦合桿基部端與壓電構(gòu)件的輸出端連接，作用端作用到聽骨鏈的一個(gè)聽小骨上。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其壓電構(gòu)件進(jìn)一步包括一具有內(nèi)表面和外表面的殼體，殼體外表面鍍有鈦或鈦合金等生物相容性金屬材料，或被生物相容性較好的高分子材料薄膜，如聚四氟乙烯薄膜包覆；內(nèi)表面的大小與壓電疊堆大小相匹配，實(shí)現(xiàn)將壓電疊堆與人體的隔離。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，該作動(dòng)器還包括一托盤， 托盤設(shè)置在壓電構(gòu)件的殼體內(nèi)且與耦合桿基部端固定連接。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其托盤四壁的幾何形狀與壓電構(gòu)件的殼體內(nèi)壁形狀一致，形成導(dǎo)軌一滑塊式運(yùn)動(dòng)副，使與之固定連接的耦合桿的輸出位移方向與壓電疊堆伸縮運(yùn)動(dòng)方向一致。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其耦合桿進(jìn)一步包括連接桿和鐙骨夾，連接桿與鐙骨夾連接，且鐙骨夾作用在鐙骨上。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其連接桿與鐙骨夾球面副連接。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其連接桿與鐙骨夾一體成型制成。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其鐙骨夾設(shè)置為符合人體要求的幾何形狀結(jié)構(gòu)，具體為漏斗夾形、帶環(huán)狀?yuàn)A的人字形、圓柱桿形或圓柱鉤形。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其耦合桿包括一連接桿， 連接桿輸出端作用在砧骨上。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其耦合桿、固定支架采用生物相容性較好的鈦、鈦合金等醫(yī)用金屬材料制成，或醫(yī)用陶瓷以及醫(yī)用高分子材料制成， 如聚四氟乙烯材料。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其耦合桿采用具有形狀記憶特性的形狀記憶合金制成。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其壓電構(gòu)件還包括一螺紋連接件，螺紋連接件一端與壓電構(gòu)件基部端固接；另一端與固定支架通過螺紋連接，將壓電構(gòu)件連接在固定支架上。本發(fā)明還提供一種助聽裝置，設(shè)置在人耳內(nèi)部，包括麥克風(fēng)、供電裝置、信號(hào)處理裝置、激振裝置和若干導(dǎo)線，麥克風(fēng)、信號(hào)處理裝置和激振裝置通過導(dǎo)線依次連接，且麥克風(fēng)、信號(hào)處理裝置及激振裝置均通過導(dǎo)線連接至供電裝置，該激振裝置包括壓電構(gòu)件，用以將導(dǎo)線傳入的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部壓電材料的形變，實(shí)現(xiàn)機(jī)械激勵(lì)； 其包括壓電構(gòu)件基部端和輸出端，且其內(nèi)部由壓電疊堆來實(shí)現(xiàn)，壓電疊堆通過導(dǎo)線連接至外部供能裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)其供電；固定支架，與壓電構(gòu)件基部端連接，其通過植入手術(shù)，固定在患者頭骨上，為整個(gè)作動(dòng)器提供固定支座；以及，耦合桿，用以將壓電構(gòu)件產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)傳遞到聽骨鏈上，其包括耦合桿基部端和作用端，耦合桿基部端與壓電構(gòu)件的輸出端連接，作用端作用到聽骨鏈的一個(gè)聽小骨上。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的助聽裝置，其麥克風(fēng)植入于體內(nèi)靠近耳道入口處。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的助聽裝置，其麥克風(fēng)外表面鍍有鈦或鈦合金等生物相容性金屬材料，或被生物相容性較好的高分子材料薄膜，如聚四氟乙烯薄膜包覆。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的助聽裝置，其供電裝置和信號(hào)處理裝置植入在耳廓的后上方處的顱骨上。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的助聽裝置，其還包括一隔離殼體，用以將供電裝置和信號(hào)處理裝置與人體隔離，供電裝置與信號(hào)處理裝置設(shè)置在其內(nèi)部，隔離殼體外表面鍍有鈦或鈦合金等生物相容性金屬材料，或者被生物相容性較好的高分子材料薄膜，如聚四氟乙烯薄膜包覆。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的助聽裝置，其信號(hào)處理裝置是數(shù)字裝置。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的助聽裝置，上述的供電裝置為電池。
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依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的助聽裝置，上述的電池是可再充電電池。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、其工作原理基于壓電材料的逆壓電效應(yīng)，不會(huì)受電磁干擾的影響，使得患者可以在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下工作。2、本發(fā)明作動(dòng)器的壓電構(gòu)件采用了壓電陶瓷疊堆的形式，相對(duì)于壓電雙晶片結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使該作動(dòng)器工作頻帶寬、輸出增益大，有利于補(bǔ)償較高程度的感音神經(jīng)性聽力損傷。3、該作動(dòng)器直接作用在鐙骨上時(shí)，其植入無需患者聽骨鏈完好，能夠?qū)β牴擎湏p壞的混合性聽力損傷進(jìn)行治療。4、針對(duì)聽骨鏈完好的患者，該作動(dòng)器可直接作用在砧骨體上，無需切斷聽骨鏈，不會(huì)對(duì)患者的耳內(nèi)傳聲組織造成不可恢復(fù)的破壞，手術(shù)創(chuàng)傷較小。5、針對(duì)聽骨鏈完好和聽骨鏈損壞的患者，本作動(dòng)器手術(shù)植入時(shí)，只需更換耦合桿便可，手術(shù)過程簡(jiǎn)便。6、本發(fā)明的作動(dòng)器與電磁作動(dòng)器相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而不易故障，制造成本低；相對(duì)與懸浮式壓電作動(dòng)器，不存在作動(dòng)器惰性對(duì)耳傳聲的影響，故不需過于限制作動(dòng)器的質(zhì)量，進(jìn)而不會(huì)對(duì)作動(dòng)器的制造工藝提過高要求，也降低了制造成本。這些使得本作動(dòng)器價(jià)格較低， 便于廣泛推廣使用。7、本發(fā)明的助聽裝置，不僅可以對(duì)患者高頻聽力進(jìn)行有效補(bǔ)償，克服強(qiáng)磁場(chǎng)干擾， 手術(shù)植入不破壞聽骨鏈；而且由于將麥克風(fēng)、供電裝置、信號(hào)處理裝置全部植入體內(nèi)，沒有任何裝置暴露在體外，使患者在游泳時(shí)亦能佩戴該裝置。此外，麥克風(fēng)植入在靠近耳道入口處，其聲音采集時(shí)充分利用了耳廓的聲音采集功能和定位功能。


圖1為人耳結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一種用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明一種用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明助聽裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5本發(fā)明一種用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器的第二實(shí)施例的激振下鐙骨運(yùn)動(dòng)位移頻響曲線圖。圖6本發(fā)明一種用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器的第二實(shí)施例的激振下的等效鼓膜處聲壓曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作詳細(xì)說明。請(qǐng)參閱圖1，其為人耳的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出了外耳1、中耳2及內(nèi)耳3的橫截面。其中，外耳主要包括耳廓4及耳道5;中耳則包括鼓膜(耳膜)6和聽骨鏈。聽骨鏈由三塊微小互聯(lián)的骨頭(聽小骨)組成，即錘骨7、砧骨8和鐙骨9。錘骨7貼附在鼓膜6上， 而聽骨鏈中最后一塊骨頭鐙骨9耦合到內(nèi)耳的耳蝸10。在正常聽覺中，外耳的耳廓4將外部空氣中壓強(qiáng)的波動(dòng)采集，通過耳道5傳達(dá)鼓膜6，引起中耳系統(tǒng)中鼓膜6和聽骨鏈(錘骨7、砧骨8、鐙骨9)的振動(dòng)，進(jìn)而由聽骨鏈的鐙骨 9將振動(dòng)傳入內(nèi)耳中的耳蝸10。耳蝸10通過內(nèi)部淋巴液與基底膜的流固耦合作用，及外毛細(xì)胞的振動(dòng)放大(對(duì)基底膜感應(yīng)的微小振動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)放大)，使耳蝸10內(nèi)的內(nèi)毛細(xì)胞感應(yīng)中耳2輸入的機(jī)械能。最終由內(nèi)毛細(xì)胞將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為神經(jīng)脈沖并傳給聽覺神經(jīng)，進(jìn)而產(chǎn)生聲音。感音神經(jīng)性聽力損傷，通常是由于耳蝸內(nèi)部外毛細(xì)胞的損壞，降低了對(duì)內(nèi)毛細(xì)胞的輸入，從而導(dǎo)致人耳聲音感知度的降低。由助聽裝置進(jìn)行的放大，即是恢復(fù)了本該由外毛細(xì)胞提供的正常放大。實(shí)施例一請(qǐng)參閱圖2，其為本發(fā)明一種用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖， 為方便說明，圖2沿用圖1中的主要組件符號(hào)。該實(shí)施例主要針對(duì)聽骨鏈部分損壞的混合性聽力損傷患者，如患者的砧骨8(參見圖1)已部分腐爛。本實(shí)施例包括導(dǎo)線17、固定支架11、骨釘16、壓電構(gòu)件，用以將所述導(dǎo)線傳入的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部壓電材料的形變，實(shí)現(xiàn)機(jī)械激勵(lì)，包括螺紋連接件12、壓電疊堆13和殼體15 ；托盤19以及包括連接桿14和鐙骨夾18的耦合桿，耦合桿將壓電構(gòu)件產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)傳遞到聽骨鏈上。固定支架11通過骨釘16固定在患者頭骨上，為整個(gè)作動(dòng)器提供固定支座。壓電疊堆13置于殼體15內(nèi)，其包括壓電構(gòu)件基部端和輸出端，該壓電構(gòu)件基部端與螺紋連接件12固連，且輸出端與托盤19 固連；托盤19又與連接桿14固連。螺紋連接件12通過螺紋與固定支架11連接，進(jìn)而為壓電構(gòu)件基部端提供固定支座。殼體15也與螺紋連接件12連接，且其外表面鍍有鈦或鈦合金等生物相容性金屬材料，或被生物相容性較好的高分子材料薄膜，如聚四氟乙烯薄膜包覆； 內(nèi)表面的大小與所述壓電疊堆大小相匹配，實(shí)現(xiàn)將壓電疊堆13與人體隔離。連接桿14的輸出端通過球面副與鐙骨夾18相連，鐙骨夾18夾住鐙骨9。當(dāng)通過導(dǎo)線17，向該作動(dòng)器輸入驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，壓電疊堆13便在逆壓電效應(yīng)下產(chǎn)生形變，做伸縮運(yùn)動(dòng)，并通過托盤19、連接桿14、鐙骨夾18將運(yùn)動(dòng)傳給鐙骨9，進(jìn)而將振動(dòng)傳給耳蝸10，帶動(dòng)耳蝸10內(nèi)淋巴液流動(dòng)，對(duì)聽力進(jìn)行補(bǔ)償。作動(dòng)器中固定支架11、骨釘16、螺紋連接件12、連接桿14、鐙骨夾18皆優(yōu)選鈦、鈦合金等生物相容性金屬材料制成。壓電疊堆13中每層壓電片由鋯鈦酸鉛(PZT)、鐵電單晶(PMN-PT)等具有較好逆壓電效應(yīng)的材料制成。在本實(shí)施例中，托盤9四壁的幾何形狀與壓電構(gòu)件的殼體15內(nèi)壁形狀一致，形成導(dǎo)軌一滑塊式運(yùn)動(dòng)副，使與之固定連接的耦合桿的輸出位移方向與壓電疊堆13伸縮運(yùn)動(dòng)
方向一致。較佳的，本實(shí)施例的鐙骨夾18設(shè)置為符合人體要求的幾何形狀結(jié)構(gòu)，具體為漏斗夾形、帶環(huán)狀?yuàn)A的人字形、圓柱桿形或圓柱鉤形。在本實(shí)施例中，連接桿14鐙骨夾18通過球面副連接。但是，需要說明的是，本發(fā)明并不限定連接桿14和鐙骨夾18的具體連接方式，例如，其還可以采用一體成型制成等其他連接方式，現(xiàn)有技術(shù)中任何能夠?qū)崿F(xiàn)將二者連接的技術(shù)方案均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，以上采用連接桿14鐙骨夾18通過球面副連接只是一個(gè)實(shí)施例，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例二請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D3，其為本發(fā)明一種用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，為方便說明，圖3是沿用圖1至圖2中的主要組件符號(hào)。該實(shí)施例主要針對(duì)聽骨鏈完好的感音神經(jīng)性聽力損傷患者。本實(shí)施例包括導(dǎo)線17、固定支架11、骨釘16、壓電構(gòu)件，用以將所述導(dǎo)線傳入的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部壓電材料的形變，實(shí)現(xiàn)機(jī)械激勵(lì)，包括螺紋連接件 12、壓電疊堆13和殼體15 ；托盤19以及由連接桿14構(gòu)成的耦合桿，耦合桿將壓電構(gòu)件產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)傳遞到聽骨鏈上。固定支架11通過骨釘16固定在患者頭骨上，為整個(gè)作動(dòng)器提供固定支座。壓電疊堆13置于殼體15內(nèi)，其壓電構(gòu)件基部端與螺紋連接件12相連，且輸出端與托盤19固連，托盤19又與連接桿14固連。螺紋連接件12通過螺紋與固定支架 11連接，進(jìn)而為壓電構(gòu)件基部端提供固定支座。殼體15也與螺紋連接件12相連，且其外表面鍍有鈦或鈦合金等生物相容性金屬材料，或被生物相容性較好的高分子材料薄膜，如聚四氟乙烯薄膜包覆；內(nèi)表面的大小與所述壓電疊堆大小相匹配，實(shí)現(xiàn)以將壓電疊堆13與人體隔離。連接桿14直接作用在砧骨8的砧骨體部位。當(dāng)通過導(dǎo)線17，向該作動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，壓電疊堆13便會(huì)在逆壓電效應(yīng)下產(chǎn)生形變，做伸縮運(yùn)動(dòng)，并通過托盤19、連接桿14 將運(yùn)動(dòng)傳給砧骨8，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)聽骨鏈運(yùn)動(dòng)，對(duì)聽力進(jìn)行補(bǔ)償。作動(dòng)器中固定支架11、骨釘16、螺紋連接件12、連接桿14皆由鈦、鈦合金等生物相容性金屬材料制成。壓電疊堆13 中每層壓電片由鋯鈦酸鉛(PZT)、鐵電單晶(PMN-PT)等具有較好逆壓電效應(yīng)的材料制成。在上述實(shí)施例一及實(shí)施例二中，耦合桿和固定支架11采用生物相容性較好的鈦、 鈦合金等醫(yī)用金屬材料制成，或醫(yī)用陶瓷以及醫(yī)用高分子材料制成，如聚四氟乙烯材料。優(yōu)選的，耦合桿采用具有形狀記憶特性的形狀記憶合金制成?；谏鲜龅淖鲃?dòng)器，本發(fā)明還提供了一種助聽裝置，請(qǐng)參閱圖4，其為本發(fā)明助聽裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，為方便說明，圖4是沿用圖1至圖3中的主要組件符號(hào)。該助聽裝置設(shè)置在人耳內(nèi)部，所有構(gòu)件皆植入于體內(nèi)，包括麥克風(fēng)20、供電裝置22、信號(hào)處理裝置23、激振裝置、隔離殼體21及若干導(dǎo)線17。麥克風(fēng)20、信號(hào)處理裝置23和激振裝置通過導(dǎo)線17 依次連接，且供電裝置22和信號(hào)處理裝置23放置于隔離殼體21內(nèi)，實(shí)現(xiàn)與人體的隔離。麥克風(fēng)20、信號(hào)處理裝置23及激振裝置均通過導(dǎo)線17連接至供電裝置22。該助聽裝置的激振裝置即為上述實(shí)施例一及實(shí)施例二所介紹的作動(dòng)器，其具體結(jié)構(gòu)已在實(shí)施例一及實(shí)施例二中詳細(xì)說明，在此不予贅述。本實(shí)施例中，隔離殼體21外表面鍍有鈦或鈦合金等生物相容性金屬材料，或者被生物相容性較好的高分子材料薄膜，如聚四氟乙烯薄膜包覆，防止感染。 本實(shí)施例中，供電裝置22和信號(hào)處理裝置23植入在耳廓的后上方處的顱骨上。麥克風(fēng)20植入在體內(nèi)靠近耳道5入口處，以充分利用耳廓4的聲音采集功能和定位功能，麥克風(fēng)20外表面鍍有鈦或鈦合金等生物相容性金屬材料，或被生物相容性較好的高分子材料薄膜，如聚四氟乙烯薄膜包覆。該助聽裝置工作時(shí)，首先由植入體內(nèi)的麥克風(fēng)20將外部聲音信號(hào)采集，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過導(dǎo)線17將其傳給信號(hào)處理裝置23。信號(hào)處理裝置23根據(jù)患者的聽力損失情況及植入作動(dòng)器后的中耳系統(tǒng)頻率特性，將該電信號(hào)進(jìn)行處理，再通過導(dǎo)線17將處理后的電信號(hào)傳入到作動(dòng)器內(nèi)的壓電疊堆13;由于逆壓電效應(yīng)，壓電疊堆13根據(jù)輸入電壓的變化產(chǎn)生形變，做伸縮運(yùn)動(dòng)，并通過托盤19、連接桿14將該運(yùn)動(dòng)傳遞至砧骨8上，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)聽骨鏈的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者聽力的補(bǔ)償。整個(gè)過程中，由供電裝置22為系統(tǒng)供電，且該供電裝置22可由已公知的可再充電電池實(shí)現(xiàn)。該助聽裝置中的信號(hào)處理裝置，可由已公知的數(shù)字信號(hào)處理裝置實(shí)現(xiàn)。圖5顯示了本發(fā)明作動(dòng)器激振完好聽骨鏈的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，為鐙骨運(yùn)動(dòng)位移的頻響曲線圖。其中，作動(dòng)器中壓電疊堆材料為鋯鈦酸鉛(PZT)，層數(shù)為50，幾何尺寸為 2mmX2mmX2mm。該實(shí)驗(yàn)是在包括人耳的顳骨標(biāo)本上進(jìn)行，作動(dòng)器的輸入為10. 5V有效電壓。由于人耳感受外部振動(dòng)是通過鐙骨9傳入耳蝸內(nèi)，此處，選鐙骨運(yùn)動(dòng)位移為主要考核指標(biāo)。從圖5中可見，當(dāng)給該作動(dòng)器輸入10. 5V有效電壓時(shí)，作動(dòng)器對(duì)聽骨鏈的激振效果完全可以補(bǔ)償鼓膜處IOOdB聲音激勵(lì)時(shí)的鐙骨位移。圖6顯示的是根據(jù)圖5實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，換算出的鼓膜處等效聲壓曲線圖。從圖中可以看出，本發(fā)明作動(dòng)器的聽力補(bǔ)償效果在高頻區(qū)更加優(yōu)異，在5kHz處，作動(dòng)器的激振幅度相當(dāng)USdB的鼓膜處聲壓激勵(lì)。由于感音神經(jīng)性聽力損傷多發(fā)生在高頻段，故本發(fā)明作動(dòng)器的這種高頻效果優(yōu)異的特性更適合于此類聽力損傷的治療。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施實(shí)例而已，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制， 任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施實(shí)例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，設(shè)置在人耳內(nèi)，與外部供能裝置通過導(dǎo)線連接，用以改善聽力損傷患者的聽力，其特征在于，包括壓電構(gòu)件，用以將所述導(dǎo)線傳入的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部壓電材料的形變，實(shí)現(xiàn)機(jī)械激勵(lì)； 其包括壓電構(gòu)件基部端和輸出端，且其內(nèi)部由壓電疊堆來實(shí)現(xiàn)，所述壓電疊堆通過所述導(dǎo)線連接至所述外部供能裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)其供電；固定支架，與所述壓電構(gòu)件基部端連接，其通過植入手術(shù)，固定在患者頭骨上，為整個(gè)作動(dòng)器提供固定支座；以及，耦合桿，用以將壓電構(gòu)件產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)傳遞到聽骨鏈上，其包括耦合桿基部端和作用端，所述耦合桿基部端與所述壓電構(gòu)件的輸出端連接，所述作用端作用到聽骨鏈的一個(gè)聽小骨上。
2.如權(quán)利要求1所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其特征在于所述壓電構(gòu)件進(jìn)一步包括一具有內(nèi)表面和外表面的殼體，所述殼體外表面鍍有鈦或鈦合金等生物相容性金屬材料，或被生物相容性較好的高分子材料薄膜，如聚四氟乙烯薄膜包覆；內(nèi)表面的大小與所述壓電疊堆大小相匹配，實(shí)現(xiàn)將壓電疊堆與人體的隔離。
3.如權(quán)利要求2所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其特征在于所述作動(dòng)器還包括一托盤，所述托盤設(shè)置在所述壓電構(gòu)件的殼體內(nèi)且與所述耦合桿基部端固定連接。
4.如權(quán)利要求3所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其特征在于所述托盤四壁的幾何形狀與所述壓電構(gòu)件的殼體內(nèi)壁形狀一致，形成導(dǎo)軌一滑塊式運(yùn)動(dòng)副，使與之固定連接的耦合桿的輸出位移方向與壓電疊堆伸縮運(yùn)動(dòng)方向一致。
5 如權(quán)利要求1所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其特征在于所述耦合桿進(jìn)一步包括連接桿和鐙骨夾，所述連接桿與所述鐙骨夾連接，且所述鐙骨夾作用在鐙骨上。
6.如權(quán)利要求5所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其特征在于所述連接桿與所述鐙骨夾球面副連接。
7.如權(quán)利要求5所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其特征在于所述連接桿與所述鐙骨夾一體成型制成。
8.如權(quán)利要求5所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其特征在于所述鐙骨夾設(shè)置為符合人體要求的幾何形狀結(jié)構(gòu)，具體為漏斗夾形、帶環(huán)狀?yuàn)A的人字形、圓柱桿形或圓柱鉤形。
9.如權(quán)利要求1所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其特征在于所述耦合桿包括一連接桿，所述連接桿輸出端作用在砧骨上。
10.如權(quán)利要求1所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其特征在于所述耦合桿、固定支架采用生物相容性較好的鈦、鈦合金等醫(yī)用金屬材料制成，或醫(yī)用陶瓷以及醫(yī)用高分子材料制成，如聚四氟乙烯材料。
11.如權(quán)利要求1所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其特征在于所述耦合桿采用具有形狀記憶特性的形狀記憶合金制成。
12.如權(quán)利要求1所述的用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器，其特征在于所述壓電構(gòu)件還包括一螺紋連接件，所述螺紋連接件一端與所述壓電構(gòu)件基部端固接；另一端與所述固定支架通過螺紋連接，將所述壓電構(gòu)件連接在所述固定支架上。
13.一種助聽裝置，設(shè)置在人耳內(nèi)部，包括麥克風(fēng)、供電裝置、信號(hào)處理裝置、激振裝置和若干導(dǎo)線，所述麥克風(fēng)、信號(hào)處理裝置和激振裝置通過所述導(dǎo)線依次連接，且所述麥克風(fēng)、信號(hào)處理裝置及激振裝置均通過所述導(dǎo)線連接至所述供電裝置，其特征在于所述激振裝置包括壓電構(gòu)件，用以將所述導(dǎo)線傳入的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部壓電材料的形變，實(shí)現(xiàn)機(jī)械激勵(lì)； 其包括壓電構(gòu)件基部端和輸出端，且其內(nèi)部由壓電疊堆來實(shí)現(xiàn)，所述壓電疊堆通過所述導(dǎo)線連接至所述外部供能裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)其供電；固定支架，與所述壓電構(gòu)件基部端連接，其通過植入手術(shù)，固定在患者頭骨上，為整個(gè)作動(dòng)器提供固定支座；以及，耦合桿，用以將壓電構(gòu)件產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)傳遞到聽骨鏈上，其包括耦合桿基部端和作用端，所述耦合桿基部端與所述壓電構(gòu)件的輸出端連接，所述作用端作用到聽骨鏈的一個(gè)聽小骨上。
14.如權(quán)利要求13所述的助聽裝置，其特征在于所述麥克風(fēng)植入于體內(nèi)靠近耳道入口處。
15.如權(quán)利要求13所述的助聽裝置，其特征在于所述麥克風(fēng)外表面鍍有鈦或鈦合金等生物相容性金屬材料，或被生物相容性較好的高分子材料薄膜，如聚四氟乙烯薄膜包覆。
16.如權(quán)利要求13所述的助聽裝置，其特征在于所述供電裝置和信號(hào)處理裝置植入在耳廓的后上方處的顱骨上。
17.如權(quán)利要求13所述的助聽裝置，其特征在于還包括一隔離殼體，用以將所述供電裝置和信號(hào)處理裝置與人體隔離，所述供電裝置與信號(hào)處理裝置設(shè)置在其內(nèi)部，所述隔離殼體外表面鍍有鈦或鈦合金等生物相容性金屬材料，或者被生物相容性較好的高分子材料薄膜，如聚四氟乙烯薄膜包覆。
18.如權(quán)利要求13所述的助聽裝置，其特征在于所述信號(hào)處理裝置是數(shù)字裝置。
19.如權(quán)利要求13所述的助聽裝置，其特征在于所述供電裝置為電池。
20.如權(quán)利要求19所述的助聽裝置，其特征在于所述電池是可再充電電池。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于聽力補(bǔ)償?shù)淖鲃?dòng)器及裝有該作動(dòng)器的助聽裝置，該作動(dòng)器包括固定支架、壓電構(gòu)件和耦合桿，其中，固定支架通過手術(shù)植入固定在頭骨上；壓電構(gòu)件由壓電疊堆構(gòu)成，其一端與固定支架相連，通過固定支架將其該端固定，另一端與耦合桿基部端相連；耦合桿的作用端直接作用于中耳的一個(gè)聽小骨上。本發(fā)明的助聽裝置可以在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下工作，且其工作無需患者聽力鏈完好，可以對(duì)聽骨鏈損壞的混合性聽力損傷患者進(jìn)行治療。此外，該助聽裝置還具有高頻增益好的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)^高程度的感音神經(jīng)性聽力損傷進(jìn)行補(bǔ)償。
文檔編號(hào)H04R25/00GK102404678SQ20111034404
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者劉后廣, 塔娜, 田佳彬, 許立富, 饒柱石 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)