DE69634700T2 - Implantierbares hörhilfegerät - Google Patents

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microphone
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George S. Lesinski
P. Armand NEUKERMANS
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LESINSKI Ltd Inc
LESINSKI Ltd Inc CINCINNATI
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Adagio Associates Inc Palo Alto
LESINSKI Ltd Inc
LESINSKI Ltd Inc CINCINNATI
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    • H04R25/606Mounting or interconnection of hearing aid parts, e.g. inside tips, housings or to ossicles of acoustic or vibrational transducers acting directly on the eardrum, the ossicles or the skull, e.g. mastoid, tooth, maxillary or mandibular bone, or mechanically stimulating the cochlea, e.g. at the oval window
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    • H04R17/02Microphones
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    • H04R2460/13Hearing devices using bone conduction transducers

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft generell Hörhilfen und insbesondere in einem Menschen implantierbare Hörhilfen.
  • STAND DER TECHNIK
  • Bei normalem menschlichem Gehör wird Schallenergie in Form von Schallwellen in den Ohrkanal eines Menschen durch ein Außenohr geleitet. Die Schallwellen treffen auf eine tympanische Membran, d.h. das Trommelfell, welches an dem inneren Ende eines Außenohr Gehörgang vorhanden ist. Der Druck der Schallwellen verursacht tympanische Vibrationen in dem Trommelfell, wodurch mechanische Energie erzeugt wird.
  • Drei zusammenhängende Knochen, bezeichnet als Ossikelkette, übertragen diese tympanischen Vibrationen des Trommelfells über eine Paukenhöhle und in ein Innenohr. Die Ossikelkette enthält drei Hauptknochen: den Hammer, den Amboss und den Steigbügel. Der Steigbügel befindet sich in dem ovalen Fenster, er ist an dessen Ränder über das anulare Ligament verbunden. Das ovale Fenster dient als Eingang zu dem Innenohr.
  • Zu dem ovalen Fenster geführte mechanische Vibrationen erzeugen Vibrationen innerhalb der Innenohr-Flüssigkeiten, die Perilymphe und die Endolymphe. Der hörende Teil des Innenohrs ist ein hohler, spiralförmiger Ohr-Kapselknochen, geformt wie ein Schneckenhaus und wird die Cochlea genannt. Die Cochlea ist in drei Kammern unterteilt, der Scala vestibuli, der Scala tympani, welche Perilymphe enthalten, und der Scala media, welche die Endolymphe enthält. Schallwellen (Druckwellen) treten in die Perilymphe der Scala vestibuli ein und werden zu der Scala media über eine dünne elastische Membran (Reissnersche Membran) übertragen. Der Boden der Scala media ist die Basilarmembran, eine flexible Membran, welche einen Elastizitätsgradient, fortschreitend von steif zu flexibel, besitzt. Die variierenden Resonanz-Eigenschaften der Basilarmembran erlauben, dass Tonhöhenunterschiede mit der basalen Windung der Cochlea empfindlich gegenüber hohen Frequenzen und die Apical gegenüber niedrigen Frequenzen sind. Auf der Basilarmembran sind 16000 Rezeptorzellen ("Haarzellen") posotioniert, welche in drei Reihen von äußeren Haarzellen und in einer Reihe von inneren Haarzellen angeordnet sind. Die Stereozilien dieser Haarzellen sind in eine steife Tektorialmembran eingelassen. Wenn die Basilarmembran nach oben versetzt wird, biegen sich die Stereozilien. Der Schereffekt erzeugt einen Wechsel der Membrandurchlässigkeit der Haarzellen und Kalium, enthaltend in der Kalium reichhaltigen Endolymphe, dringt in die Haarzellen ein, was zur Depolarisation der Zelle führt. Die Endungen der Haarzellen werden durch Gehörnervenfasern angeregt, welche durch diese Depolarisation aktiviert werden. Die Gehörnervenfasern übersenden dann endgültig Signale zu den Temporallappen des Gehirns, wo die Person bewusst Geräusche wahrnimmt.
  • Generell fallen Hörschwierigkeiten in eine von zwei Kategorien. Konduktiver Hörverlust betrifft die Unfähigkeit oder Ineffizienz, die durch Schallwellen verursachten Vibrationen mechanisch durch das Außenohr, das Mittelohr und das ovale Fenster zu der Perilymphe zu übertragen. Sensorineurale Hörverminderung betrifft die Verschlechterung der Rezeptorzellen oder Nervenfasern innerhalb des Innenohrs, so dass Fluid- bzw. Flüssigkeitsvibrationen innerhalb des Innenohrs nicht richtig in Nervenimpulse umgewandelt werden und somit mangelhaft an das Gehirn übersendet werden.
  • Über die Jahre wurden unterschiedliche Geräte oder Hilfen entwickelt, um das Gehör von gehörgeschädigten Personen zu verbessern. Ein solches Gerät wird allgemein als eine extern getragene Hörhilfe bezeichnet. Dieses Gerät empfängt, verarbeitet und verstärkt dann Schallwellen, welche zu dem externen Ohrkanal geführt werden. Während es geschätzt worden ist, dass 20% von gehörgeschädigten Personen eine Hörhilfe gekauft haben, wurde auch berichtet, dass weniger als die Hälfte von diesen Personen ihre Hörhilfe regelmäßig tragen, und 60% unzufrieden mit der Leistung ihrer Hörhilfe sind.
  • Derzeitige Hörhilfen, welche seit den frühesten Transistorverstärkern in der Entwicklung sind, weisen trotz einer Entwicklungsperiode, welche fast 40 Jahr überspannt, immer noch bedeutende Mängel auf. Externe Hörhilfen leiden unter sozialer Stigma und die Tonqualität ist generell schlecht. Während Im-Ohr-Hörhilfen mehr kosmetisch akzeptiert sind, empfinden Personen diese oft als unbequem. Das Stopfen des Außenohres führt zu Autophonie (Hören der eigenen Stimme im Ohr) und periodisch auftretende äußerliche Ohrinfektionen. Außer solchen Mängeln der Hörhilfen, werden durch die Umgebung, in welcher eine Hörhilfe bedient wird, physikalische Begrenzungen auferlegt, welche die mit den derzeitigen Geräten erreichbaren Ergebnissen einschränken. Zum Beispiel verursacht Erzeugung von Schall in einer kleinen Höhle, wie beispielsweise der Ohrkanal der von einer Hörhilfe verstopft ist, konstruktive und destruktive Welleninterferenz. Diese Interferenz resultiert in einer Verbesserung bei manchen Frequenzen, Verminderung bei anderen Frequenzen und Verzerrung bei den übrigen akustischen Wellen. Außerdem erzeugt die kurze Entfernung des Mikrofons und des Lautsprechers in den vorhandenen Hörhilfen positive Rückkopplung, was Pfeifen und Quietschen verursacht, wenn die Lautstärke der Hörhilfe zu hoch aufgedreht wird, und erhebliche Verzerrung des Klangs in anderen Momenten. Auch wenn die Rückkopplung nicht die Tonwiedergabe durch die vorhandenen Hörhilfen stören würde, besitzen diese generell eine Tonwiedergabequalität, welche im großen und ganzen sogar schlechter als die einer günstigen HiFi-Anlage ist. Abschließend stellen konventionelle Hörhilfen nur eine beschränkte Verstärkung bereit, z.B. 30–70 Dezibel ("dB"), weil bei hohen Amplituden der Lautsprecher der Hörhilfe das Gehäuse der Hörhilfe in Vibration versetzt, was das Mikrofon der Hörhilfe anregt, wodurch die Vibration als "Feedback" recycelt wird.
  • Zusätzlich zu den inhärenten Problemen der vorhandenen Hörhilfen gibt es Umstände, in welchen diese gar nicht benutzt werden können. Das Gehör von manchen Personen wird beispielsweise durch Bedingungen beeinträchtigt, welche es verhindern, eine äußere Hörhilfe zu tragen, wie Beispielsweise äußere chronische Hautgehörgang Probleme, wie Ekzem, Psoriasis oder chronischer Infektionen, fehlendes Außen- oder Mittelohr, perforiertes Trommelfell, chronische Mittelohrinfektion etc. Andererseits, auch für Personen, welche äußere Hörhilfen tragen können, existieren Momente, in welchen solch ein Gerät nicht getragen werden kann, z.B. beim Spielen von Kontaktsportarten, Schwimmen, Duschen etc.
  • Bei der Bemühung die inhärenten Einschränkungen der externen Hörhilfen anzusprechen, wurden eine Vielzahl von halb-implantierbaren Hörgeräten entwickelt. Solche halb-implantierbare Hörhilfen regen das Innenohr entweder elektromagnetisch oder durch einen piezoelektrischen Bimorph Hebel an.
  • Zum Beispiel schlagen mehrere Projekte vor, Dauermagneten in eine Person zu implantieren, welche dann durch ein von einer Spule erzeugtes magnetisches Feld angetrieben werden. Die somit an den Dauermagneten angelegten Kräfte werden dann mit dem Mittelohr gekoppelt, um Innenohr-Flüssigkeiten mit Schallwellen zu stimulieren, und es der Person somit zu erlauben, einen Ton zu empfinden. Solche halb-implantierbare elektromagnetische Hörhilfen sind aus folgenden zwei Gründen kommerziell nicht erfolgreich:
    • 1. der benötigte elektrische Strom zum Erzeugen eines Magnetfeldes in solch elektromagnetischen Geräten entleert die Batterien des Geräts in ein Paar Stunden; und
    • 2. sie sind nur halb-implantierbar, weil sie teils eine voluminöse externe Induktionsspule und Batterieaustausch oder Wiederaufladen jede 12–24 Stunden benötigen.
  • Eine kommerziell praktische implantierbare Hörhilfe sollte eine Batterielebensdauer von fünf oder mehr Jahren vor dem Austausch aufweisen.
  • Halb-implantierbare Hörhilfen, welche einen piezoelektrischen Bimorph verwenden, verursachen eine Anregung der Ossikelkette. Die piezoelektrischen Bimorphe haben auch zwei Haupteinschränkungen:
    • 1. übertriebene Länge des Bimorphs; und
    • 2. übermäßige Stromerfordernisse mit dementsprechend verkürzter Batterielebensdauer.
  • Leider ist das Mittelohr zu klein, um einen piezoelektrischen Bimorph mit einem Hebel mit ausreichender Länge zum Erzeugen von adäquater Verstärkung von Vibrationen zu beherbergen, um die Bewegungen der Ossikelkette zu verstärken. Bimorphe werden zur Zeit in Japan verwendet. Um die übermäßige Länge unterzubringen, ist eine radikale Mastoidektomie erforderlich und der Bimorph wird in dem Mastoid trägheitsverankert. Dies erfordert einen erheblichen destruktiven otologischen Eingriff und in manchen Fällen, Schließung des äußeren Gehörgangs. Soweit das Implantieren eines solchen Geräts die Durchführung von destruktiven Eingriffen an einer Person voraussetzt, was zur Verschlechterung des befindlichen Gehörs der Person führt, ist es nicht wahrscheinlich, dass diese Geräte in den Vereinigten Staaten von der Food and Drug Administration ("FDA") bewilligt werden. Das überhöhte Stromerfordernis von piezoelektrischen halb-implantierbaren Geräten erfordert auch ein externes Mikrofon, Batterien und Signalverarbeiter.
  • Die am 4. August 1994 veröffentlichte Patent Cooperation Treaty ("PCT") Patentanmeldung 94/17645 von George S. Lesinski und Thurman H. Henderson ("die Lesinski et al. Patentanmeldung") beschreibt eine voll implantierbare Hörhilfe und schlägt einen Mikroaktuator vor, welcher vorzugsweise in das Promontorium der knöcherchen Ohrkapsel oder auf die Fußplatte des Steigbügels implantiert wird, um die Perilymphe zu stimulieren. Bei der in der Lesinski et al. Patentanmeldung beschriebenen Hörhilfe, trifft Schall auf ein implantiertes Mikrofon oder einen Mikro-Beschleunigungssensor. Das dadurch erzeugte elektrische Signal, wird dann verstärkt und angewandt, um einen implantierten, elektrostatischen, mikrobearbeiteten Wandler anzutreiben. Experimente haben jedoch gezeigt, dass solche elektrostatischen Aktuatoren, außer dass sie sehr zerbrechlich sind, Verdrängungen erzeugen, welche zu ungenügend großen Vibrationen in der Perilymphe führen.
  • Interferometrische Lasermessungen an dem menschlichen Mittelohr für Frequenzen bis zu 1000 Hertz ("Hz"), durchgeführt von Goode, American Journal of Otology, Band 14, Nr. 2, März 1994, und mehrere andere Untersuchungen, haben nachgewiesen, dass die Verdrängung des Steigbügels bei einer Lautstärke von 100 dB, ungefähr 0,10 Mikrometer peak-to-peak ("PTP") ist. Bei höheren Frequenzen fällt die Verdrängung sehr schnell bei ungefähr 13 dB per Oktave ab. Die wirksame Fläche des Steigbügelknochens ist 3,4 Quadratmillimeter ("mm2"). Um eine 100 dB Lautstärke durch die direkte Stimulation der Perilymphe nachzuahmen, muss ein Wandler eine volumetrische Verdrängung gleichwertig zu der, wie von dem Steigbügel produziert, ungefähr 1,7 × 10–4 Mikroliter, erzeugen. Wenn ein Mikroaktuator in eine Fensterung durch das Promontorium der Cochlea (Innenohr) zu implantieren ist, ist der Durchmesser des Wandlers auf 1,2 mm aufgrund der anatomischen Dimensionen der Skala vestibuli in der basalen Windung der Cochlea, angrenzend zu dem Promontorium beschränkt. Erzeugung einer 100 dB Lautstärke durch Verwendung von nur einem Mikroaktuator mit einem Durchmesser von 1,2 mm erfordert eine 0,3 Mikrometer PTP-Verdrängung von dessen Wandler. In den meisten Fällen von Gehörschädigungen funktionieren jedoch das Mittelohr und der Steigbügelknochen der Person normal. Unter solchen Voraussetzungen agiert der implantierte Mikro aktuator als ein Verstärker („booster amplifier"), welcher die normale volumetrische Verdrängung der Perilymphe durch den Steigbügel ergänzt. Um Normale Sprachlautstärken von 60 dB zu erzeugen, wird lediglich eine 0,003 Mikrometer PTP-Verdrängung der Perilymphe mittels solch eines Mikroaktuators benötigt.
  • Chirurgische Fensterung des Promontoriums durch Verwendung von mechanischen Bohrern oder chirurgischen Lasern wurde von Jahrsdorfer (Houston, Texas), Causse und Vincent (Beziers, Frankreich), Fisch (Zürich, Schweiz) und Plester (Deutschland) ohne Beschädigung des Innenohrs vollbracht. Das Gehör wurde bei diesen Personen durch Übertragung von Schallvibrationen in die Perilymphe der Scala vestibuli durch eine an dem Malleus oder Incus befestigte und in die Fensterung eingefügte passive mechanische Prothese erfolgreich wieder hergestellt. Während der vergangenen 30 Jahren wurde Fensterung des ovalen Fensters durch Entfernung des Steigbügels (Stapedektomie) oder durch Erzeugung eines Lochs in der fixierten Fußplatte des Steigbügels (Stapedotomie) routinemäßig von Ohrchirurgen zum Übersenden von Ton in das Innenohr, unter Verwendung einer an dem Incus oder Malleus angebrachten passiven Prothese durchgeführt.
  • Ein implantierbares Mikrofon muss im Wesentlichen ein Flüssigkeit gefülltes Hydrofon sein, welches hermetisch abgedichtet ist, da es die Gewebe und Flüssigkeiten des Körpers berührt. Außerdem müssen implantierbare Mikrofone sehr robust sein, da sie vorzugsweise subkutan an Stellen an dem Körper implantiert werden, welche guten Schallempfang bereitstellen. Solche Stellen unterliegen jedoch auch zufälligen Auferlegungen von externen Schlägen oder hohem Druck.
  • Das US-Patent Nr. 5411467 offenbart eine implantierbare Hörhilfe zum Stimulieren des Innenohrs mit einem hydromechanischen Kupplungselement, welches eine mit einem elektromechanischen Umwandler verbundene Eingangsseite, zum Übertragen der von dem Umwandler erzeugten mechanischen Vibrationen an das Innenohr, aufweist. Das Kupplungselement umfasst ein flexibles Rohr, durch welches der Schall zwischen den in dem elektromechanischen Umwandler enthaltenen Piezowandler und der Flüssigkeit des Innenohrs durchlaufen muss.
  • Das US-Patent Nr. 4850962 offenbart eine implantierbare Hörhilfe, welche einen Wandler zum Umwandeln an der tympanischen Membran erzeugten mechanischen Signale in elektrische Signale, für direkte elektrische Stimulationen des Innenohrs, umfasst.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vollständig implantierbare Hörhilfe bereitzustellen, welche die mit den zur Zeit verfügbaren kommerziellen externen Hörhilfen verbundenen Probleme und auch die mit halb-implantierbaren elektromagnetischen und piezoelektrischen Geräten verbundenen Probleme überwindet.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine implantierbare Hörhilfe bereitzustellen, welche ausreichend sicher und zuverlässig ist, um die FDA-Zulassung zu erhalten.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mikroaktuator für eine implantierbare Hörhilfe bereitzustellen, welcher klein genug ist, um jegliches Bedürfnis für wesentliche und/oder destruktive chirurgische Eingriffe zu eliminieren.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine implantierbare Hörhilfe bereitzustellen, und insbesondere einen Mikroaktuator, welcher wenig elektrische Energie verbraucht.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine implantierbare Hörhilfe bereitzustellen, welche mit hoher Wahrscheinlichkeit eine konduktive und/oder sensorineurale Hörbehinderung einer Person überwindet, welche jedoch nicht einen irreversiblen Hörverlust der Person verursacht, falls es sich zeigt, dass das Gerät ineffektiv für die Person ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wandler bereitzustellen, welcher Vibrationen in der Perilymphe erzeugt, wodurch die Funktion der Ossikelkette ersetzt oder erhöht.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen für die Implantation in eine Fensterung durch das Promontorium oder in das Mittelohr angepassten Mikroaktuator bereitzustellen, welcher eine Fläche zum mechanischen Erzeugen von Vibrationen in der Perilymphe erfordert, die nicht größer als die effektive Fläche der Steigbügelfußplatte ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen zur Implantation in eine Fensterung durch das Promontorium oder in die Paukenhöhle angepassten Mikroaktuator bereitzustellen, welcher Vibrationen in der Perilymphe erzeugt, welche fasengleich mit den von dem Steigbügel erzeugten Vibrationen sind, und welche eine genügende Amplitude zum Erzeugen von adäquaten Lautstärken aufweisen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen zum Implantieren in eine Fensterung durch das Promontorium oder in die Paukenhöhle angepassten Mikroaktuator bereitzustellen, welcher eine Lautstärke von 100 dB über einen Frequenzbereich, der sich von 150 bis 4000 Hz erstreckt, reproduziert.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mikroaktuator für eine implantierbare Hörhilfe bereitzustellen, welcher einfach ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mikroaktuator für eine implantierbare Hörhilfe bereitzustellen, welcher langlebig ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mikroaktuator für eine implantierbare Hörhilfe bereitzustellen, welcher kosteneffektiv ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mikroaktuator für eine implantierbare Hörhilfe bereitzustellen, der einfach und wirtschaftlich herzustellen ist.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein implantierbares Mikrofon bereitzustellen, welches akustische Impedanz-Eigenschaften aufweist, welche eng mit der akustischen Impedanz des das implantierte Mikrofon umgebenden Gewebes übereinstimmen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein stabiles, implantierbares Mikrofon bereitzustellen, welches in der Lage ist, externe Schläge oder hohen Druck zu überstehen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mikrofon für eine implantierbare Hörhilfe bereitzustellen, welches einfach ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mikrofon für eine implantierbare Hörhilfe bereitzustellen, welches kosteneffektiv ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mikrofon für eine implantierbare Hörhilfe bereitzustellen, welches einfach und wirtschaftlich herzustellen ist.
  • Kurz gesagt ist die vorliegende Erfindung eine Hörhilfe, welche ein implantierbares Mikrofon, Signalverarbeitungsverstärker, Batterie und Mikroaktuator enthält. Das Mikrofon erzeugt ein elektrisches Signal als Reaktion auf das Auftreffen von Schallwellen auf die Person. Dieses Signal wird von dem Signalverarbeitungs-, Batterie getriebenen Verstärker empfangen, verstärkt und verarbeitet, bevor es zu dem Mikroaktuator weitergeleitet wird. Der Mikroaktuator ist zum Implantieren an einer Stelle in die Person angepasst, von welcher sein Wandler, mechanisch Vibrationen in der Perilymphe innerhalb eines Innenohrs der Person, erzeugen kann. Der Wandler empfängt das verarbeitete elektrische Signal von dem Signalverarbeitungsverstärker und als Reaktion dazu, erzeugt er mechanisch Vibrationen in der Perilymphe. Beim Erzeugen der Vibrationen als Reaktion auf die Anlegung eines sinusförmigen elektrischen Signals bei einer Frequenz von 1000 Hz, verdrängt der Wandler wenigstens 1,0 × 10–4 Mikroliter der Perilymphe-Flüssigkeit für eine elektrische Eingangsleistung zu dem Mikroaktuator 32 von ungefähr 25 Mikrowatt.
  • Der in dem Mikroaktuator zu verwendende Wandler ist vorzugsweise eine 1 bis 10 mils (1 mil = 0,0254 mm) Dicke, aber typischerweise 3 bis 4 mils dick, dünne kreisförmige Platte aus vorgespanntem PLZT-Material (auch als Rainbow-Keramiktyp bezeichnet). Solche Platten weisen eine sehr hohe Ableitung auf und erzeugen sehr starke Kräfte im Vergleich zu anderen existierenden piezoelektrischen Materialien und/oder Strukturen. Dieses Material stellt eine monolytische Struktur mit einerseits einer Schicht aus kon ventionellem PLZT, und andererseits eine in ihrer Zusammensetzung reduzierte Schicht, von welcher der PLZT-Oxid in ein leitfähiges Cermet-Material umgewandelt worden ist, bereit. Während des Betriebs des Wandlers erweitert und zieht sich die PLZT-Schicht bei Anlegung einer Wechselstrom("AC")-Spannung entlang der Platte seitlich zusammen. Dehnung und Kontraktion der PLZT-Schicht beugt die Platte vor und zurück, aufgrund der unterschiedlichen Dehnung zwischen der PLZT-Schicht und der nicht-ausdehnenden Cermet-Schicht.
  • Im Vergleich zu konventionellen laminierten Unimorphs ist die für dieses vorgespannte PLZT-Material beobachtete Biegung viel größer, und die erzeugte Kraft ist mehr als zehnmal so groß. Außerdem können Platten aus vorgespanntem PLZT-Material ziemlich dünn hergestellt werden, beispielsweise 100 Mikrometer. Erregung einer 100 Mikrometer dicken Platte mit 1,0 mm Durchmesser mittels eines ±5 Volt elektrischen Signals erzeugt eine Verbiegung mit einer für eine implantierbare Hörhilfe benötigte Amplitude, z.B. 0,1 Mikrometer. Die Frequenz-Response dieser vorgespannten PLZT-Platten, für solch geringe Ableitungen, ist mehr als angemessen für eine Hörhilfe, erstreckt sich beinahe bis 10 Kilo-Hertz ("kHz"). Das Phasenverhältnis, als eine Funktion der Frequenzen zwischen der entlang der vorgespannten PLZT-Platte angelegten Spannung und der Ableitung der Platte, ist nahezu linear. Die entsprechende Gruppenlaufzeit ist ungefähr 8 Mikrosekunden, was auch in Bezug auf ein 10 kHz-Signal sehr gering ist. Platten aus vorgespanntem PLZT-Material können als Trommelfelle in mehreren unterschiedlichen Ausführungen an kleinen Gewinde aufweisenden Metallrohren montiert werden, beispielsweise einen Durchmesser von 1,4 mm und eine Länge von 2,0 mm, angepasst für Implantation in eine Fensterung durch das zu dem ovalen Fenster angrenzende Promontorium, wodurch ein Zugriff auf die Perilymphe in der Scala vestibuli des Innenohrs erzielt wird. Die Gesamtgröße des Mikroaktuators der Hörhilfe ist deshalb sehr klein.
  • Trotz dessen, dass diese vorgespannten PLZT-Platten direkt Vibrationen in der Perilymphe erzeugen können, ist es vorteilhaft, solche Platten in Verbindung mit flexiblen, sehr dünnen Membrane zu verwenden, welche aus einem rostfreien Stahl, Titanium, Aluminium etc. hergestellt werden können. Dies erlaubt es dem Wandler, luftdicht verschlossen zu sein, um jeden Kontakt zwischen dem PLZT-Material und der Perilymphe oder der Mittelohrstruktur zu vermeiden.
  • Außerdem erlaubt die Benutzung von einer flexiblen Membran, hydraulische Verstärkung, um die Verdrängung der flexiblen Membran zu erhöhen. Eine Erhöhung der Verdrängung der flexiblen Membran kann durch Verwendung einer einfachen Flüssigkeit gefüllten Anordnung erreicht werden, die mit einem größeren Durchmesser vorgespannten PLZT-Wandler gekoppelt ist, der an dem gegenüberliegenden Ende des Rohres von der flexiblen Membran positioniert ist, welches die Perilymphe berührt. Solch ein Aufbau positioniert den vorgespannten PLZT-Wandler in der Paukenhöhle, was einen größeren Raum für den Wandler bereitstellt.
  • Außerdem können die vorgespannten PLZT-Platten bei irgendeiner der zwei Ausführungen der Mikroaktuator-Strukturen, wie oben beschrieben, übereinander angeordnet werden, um die gesamte Biegung bei der gleichen angelegten Spannung unter sehr geringer Erhöhung der Größe des Mikroaktuators zu erhöhen.
  • Mikroaktuatoren von dieser Sorte verbrauchen eine sehr geringe Menge an Energie, weil die gesamte akustische Energie direkt zu der Perilymphe abgegeben wird. Demzufolge, kann die Batterielebensdauer einer implantierbaren Hörhilfe 5 bis 6 Jahre sein. Aufgrund der geringen Größe des Wandlers und seinem verhältnismäßig großen Abstand von dem Mikrofon besteht ferner eine geringe Möglichkeit von positivem Feedback zwischen dem Mikroaktuator und dem Mikroaktuator.
  • Das Mikrofon ist vorzugsweise aus einer dünnen PVDF-Folie hergestellt, die mit inert legierten Elektroden überzogen ist. Solche Sensoren, die bis zu 8 Mikrometer dünn sein können, haben eine Empfindlichkeit vergleichbar mit Electret-Mikrofonen, sind bei subkutaner Implantierung leicht bedienbar, sind extrem inert, und sind biokompatibel. Außerdem weisen diese Sensoren eine sehr gute akustische Anpassung zu dem Körpergewebe auf. Solch ein Mikrofon ist leicht und unauffällig an einer Stelle in dem Körper implantierbar, welche natürlichen Schallempfang bereitstellt, z.B. unterhalb der Haut der des Knorpels (anterior cartilage) des Außenohrs oder subkutan hinter dem Ohr. Wenn es in Verbindung mit dem bevorzugten Mikroaktuator verwendet wird, existiert ein sehr großer Abstand zwischen dem Mikrofon und dem Mikroaktuator und kein elektrisches oder akustisches Feedback. Bei Im-Ohr- oder Hinter-Ohr-Hörhilfen inhärente Klangverzerrungen werden eliminiert, da Schallwellen nicht mehr in dem äußeren Ohrkanal verstärkt werden, was Verzerrungen aufgrund der Reflexionen von der Wand eliminiert.
  • Das bevorzugte PVDF-Mikrofon der vorliegenden Erfindung besitzt viele charakteristische Merkmale, die für ein ideales implantierbares Mikrofon erforderlich sind. Ein Flüssigkeit gefülltes mikrobearbeitetes Mikrofon kann jedoch als eine Alternative zu dem hierin offenbarten bevorzugten PVDF-Mikrofon verwendet werden.
  • Diese und andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile, werden für diejenigen mit herkömmlichen Fähigkeiten in diesem Gebiet verstanden oder offensichtlich im Hinblick auf die folgende detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie es in den unterschiedlichen Zeichnungsfiguren illustriert ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische koronare Ansicht durch einen menschlichen Schädelknochen, die die Außen-, Mittel- und Innenohren veranschaulicht, und die relative Position der Komponente einer implantierbaren Hörhilfe, welche gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, zeigt;
  • 2 bestehend aus 2a, 2b und 2c sind Drauf- und Seitenansichten, die ein in der vorliegenden Erfindung zu verwendendes Mikrofon mit ebenen Zuführungen, enthaltend ein Ausführungsbeispiel mit einer zusätzlichen Signalkappe, zeigt;
  • 3 ist eine Querschnittsansicht, zeigend ein erstes Ausführungsbeispiel eines Mikroaktuators, zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, welcher vorzugsweise einen vorgespannten PLZT plattenförmigen Wandler enthält;
  • 3a ist eine Querschnittsansicht eines vorgespannten PLZT plattenförmigen Wandlers und Elektroden entlang der Linie 3a-3a von 3;
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, zeigend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des in das Promontorium des Innenohrs gemäß der Hörhilfe der vorliegenden Erfindung implantierten Mikroaktuators;
  • 4a ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des in 4 gezeigten Mikroaktuators, zeigend Befestigung eines plattenförmigen Wandlers an eine flexible Membran;
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, ähnlich wie 4, zeigend ein Ausführungsbeispiel des Mikroaktuators, bei welchem eine Hülse den plattenförmigen Wandler gegen die flexible Membran drängt, um die Spannung in der Membran einzustellen;
  • 6 ist eine Querschnittsansicht, zeigend ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des Mikroaktuators gemäß der Hörhilfe der vorliegenden Erfindung, implantiert in das Promontorium des Innenohrs und mit einem in der Paukenhöhle positionierten Wandler, welcher hydraulisch mit einer flexiblen Membran gekoppelt ist, welche die Perilymphe stimuliert;
  • 7 ist eine Querschnittsansicht, ähnlich wie 6, zeigend ein weiteres Ausführungsbeispiel des Mikroaktuators mit einer Abdeckung, welche für zusätzlichen Schutz den plattenförmigen Wandler umgibt und den Wandler in Kontakt mit einer flexiblen Membran drückt;
  • 8 bestehend aus 8a und 8b, sind Querschnittsansichten, zeigend unterschiedliche Möglichkeiten des Übereinanderstapelns und Verbinden von vorgespannten PLZT-Wandlerplatten für den Einsatz bei der vorliegenden Erfindung, zum Verdoppeln der Verdrängung bei einer identisch angelegten Spannung;
  • 9a ist eine Querschnittsansicht, zeigend den in 5 veranschaulichten Mikroaktuator, enthaltend ein Paar von übereinander gestapelten Wandlerplatten;
  • 9b ist eine Querschnittsansicht, zeigend den in 7 veranschaulichten Mikroaktuator, enthaltend ein Paar von übereinander gestapelten Wandlerplatten;
  • 10 bestehend aus 10a und 10b, sind Draufsichten, zeigend mikrobearbeitete Haken und deren Befestigung um einen Mikroaktuator herum, um den Mikroaktuator am Gewebe zu befestigen;
  • 11 ist ein Schaltplan, zeigend einen Niedrigenergieverstärker mit einem insgesamten Strombedarf von 20 Mikroampere, der für den Antrieb des Mikroaktuators mit einem von einem Mikrofon erzeugten Signal geeignet ist,
  • 12 bestehend aus 12a, 12b, 12c und 12d, präsentiert Oberflächenmessungen von Biegungen einer flexiblen Membran eines Mikroaktuators gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 13 bestehend aus 13a und 13b, präsentiert optische Biegungsmessungen von jeweils den Amplitude- und Phasenverhältnissen zwischen einer flexiblen Membran eines Mikroaktuators gemäß der vorliegenden Erfindung für unterschiedliche Frequenzen einer an den Mikroaktuator angelegte Wechselspannung;
  • 14 bestehend aus 14a und 14b, zeigt Querschnittsansichten von alternativen Ausführungsbeispielen von rohrförmigen Mikroaktuatoren, bei welchen der Wandler unter einem spitzen Winkel (oblique angle) in Bezug auf eine Längsachse des Rohres des Mikroaktuators angeordnet ist;
  • 15 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, zeigend ein laminiertes Metallunimorph, welches anstelle des bevorzugten Wandlers eingesetzt werden kann; und
  • 16 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, zeigend ein Bimorph, welcher anstelle des bevorzugten Wandlers eingesetzt werden kann.
  • BESTE ART UND WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • I Das gesamte System
  • 1 veranschaulicht relative Positionen der Komponente einer implantierbaren Hörhilfe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung nach der Implantation in einen Schädelknochen 11 einer Person 12. 1 zeigt auch ein an einem Ende eines äußeren Gehörgangs 14 angeordnetes Außenohr 13. Ein gegenüberliegendes Ende des äußeren Gehörgangs 14 endet an einem Trommelfell 15. Das Trommelfell 15 vibriert mechanisch als Antwort auf Schallwellen, die sich durch den äußeren Gehörgang 14 bewegen. Das Trommelfell 15 dient als eine anatomische Barriere zwischen dem äußeren Gehörgang 14 und einer Paukenhöhle 16. Das Trommelfell 15 verstärkt Schallwellen, indem es diese in einem relativ großen Bereich sammelt und diese zu einem viel kleineren Bereich eines oval geformten Fensters 19 sendet. Ein Innenohr 17 ist in dem mittleren Bereich des Schädelknochens 11 vorhanden. Das Innenohr 17 umfasst eine knöcherne Ohrkapsel, enthaltend die halbkreisförmigen Kanäle für die Balance, und eine Cochlea 20 zum Hören. Ein relativ großer Knochen, bezeichnet als das Promontorium 18, ragt aus der Ohrkapsel unterhalb des ovalen Fensters 19 hervor, welches einer basalen Windung der Cochlea 20 übergeordnet ist. Ein rundes Fenster 29 ist an der gegenüberliegenden Seite des Promontoriums 18 von dem ovalen Fenster 19 positioniert und ist einem basalen Ende der Scala tympani übergeordnet.
  • Drei bewegliche Knochen (Hammer, Ambos und Steigbügel), bezeichnet als eine Ossikelkette bzw. Gehörknöchelchenkette 21, erstrecken sich über die Paukenhöhle 16, um das Trommelfell 15 mit dem Innenohr 17 an dem ovalen Fenster 19 zu verbinden. Die Ossikelkette 21 überträgt mechanische Vibrationen des Trommelfells 15 zu dem Innenohr 17, wodurch die Bewegung mit einem Faktor von 2,2 bei 1000 Hz mechanisch verringert wird. Vibrationen einer Steigbügelfußplatte 27 in dem ovalen Fenster 19 verursachen Vibrationen in der Perilymphe-Flüssigkeit 20a, welche in der Scala vestibuli der Cochlea 20 enthalten ist. Diese Druckwellen "Vibrationen" bewegen sich durch die Perilymphe-Flüssigkeit 20a und Endolymphe-Flüssigkeit der Cochlea 20, um eine Wanderwelle der Basilar-Membran zu erzeugen. Verdrängung der Basilar-Membran biegt "Stereozilien" der Rezeptorzellen 20b. Der Schereffekt der Stereozilien auf die Rezeptorzellen 20b verursacht Depolarisation der Rezeptorzellen 20b. Depolarisation der Rezeptor zellen 20b führt zu einer sehr organisierten Bewegung der akustischen Signale entlang akustischen Nervenzellen 20c durch die Gehirnströmung, um letztendlich einen Temporallappen eines Gehirns der Person 12 zu signalisieren, die Vibrationen als "Schall" wahrzunehmen.
  • Die Ossikelkette 21 besteht aus einem Hammer 22, einem Ambos 23 und einem Steigbügel 24. Der Steigbügel 24 ist wie ein "Bügel" mit Bögen 25 und 26 und einer Steigbügelfußplatte 27 geformt, welche das ovale Fenster 19 überdeckt. Der bewegliche Steigbügel 24 wird in dem ovalen Fenster 19 durch ein ringförmiges Ligament gestützt, welches die Steigbügelfußplatte 27 an den robusten Ohrkapselrändern des ovalen Fensters 19 befestigt.
  • 1 veranschaulicht auch die drei Hauptkomponenten der Hörhilfe 10, ein Mikrofon 28, ein Signalverarbeitungsverstärker 30, welcher eine in 1 nicht separat gezeigte Batterie enthält, und einen Mikroaktuator 32. Miniaturkabel oder flexibel gedruckte Schaltungen 33 und 34 verbinden jeweils den Signalverarbeitungsverstärker 30 mit dem Mikroaktuator 32 und mit dem Mikrofon 28. Das Mikrofon 28 ist unterhalb der Haut in der Aurical oder alternativ in dem „postauricular" Bereich des Außenohrs 13 montiert.
  • Der Signalverarbeitungsverstärker 30 ist subkutan hinter dem Außenohr 13 implantiert, innerhalb einer chirurgisch in einem Mastoidknochen 39 der Person 12 geformten Vertiefung 38. Der Signalverarbeitungsverstärker 30 empfängt ein Signal von dem Mikrofon 28 über das Miniaturkabel 33, verstärkt und konditioniert das Signal und sendet dann das verarbeitete Signal über das unterhalb der Haut in dem äußeren Gehörgang 14 implantierte Miniaturkabel 34 weiter zu dem Mikroaktuator 32. Der Signalverarbeitungsverstärker 30 verarbeitet das von dem Mikrofon 28 empfangene Signal, um die Eigenschaften des verarbeiteten Signals optimal auf den Mikroaktuator 32 abzustimmen, um das gewünschte Gehörverhalten zu erhalten. Der Signalverarbeitungsverstärker 30 kann die Signalverarbeitung durch Verwendung von digitaler oder analoger Signalverarbeitung durchführen und kann nicht-lineare und sehr komplexe Signalverarbeitung einsetzen.
  • Der Mikroaktuator 32 wandelt die von dem Signalverarbeitungsverstärker 30 erhaltenen elektrischen Signale in Vibrationen um, welche entweder direkt oder indirekt die Perilymphe-Flüssigkeit 20a in dem Innenohr 17 mechanisch vibriert. Wie vorher bereits be schrieben, setzen Vibrationen in der Perilymphe-Flüssigkeit 20a die Rezeptorzellen 20b in Bewegung, um die Gehörnervenzellen 20c zu stimulieren, welche dem Gehirn der Person 12 signalisieren, die mechanischen Vibrationen als Schall wahrzunehmen.
  • 1 zeigt die relative Position des Mikrofons 28, des Signalverarbeitungsverstärkers 30, und des Mikroaktuators 32 in Bezug auf das Außenohr 13. Obwohl der Signalverarbeitungsverstärker 30 subkutan implantiert ist, kann die Person 12 unter Verwendung von Verfahren analog zu denen, die zur Zeit zum Kontrollieren der Bedienung von miniaturisierten äußeren Hörhilfen verwendet werden, die Bedienung der Hörhilfe 10 kontrollieren. Das Mikrofon 28 und der Mikroaktuator 32 sind dermaßen klein, dass deren Implantation wenig oder gar keine Zerstörung des Gewebes der Person 12 erfordert. Von gleicher Bedeutung ist, dass das Mikrofon 28 und der Signalverarbeitungsverstärker 30 nicht mit der herkömmlichen Führung des Schalls durch das Ohr störend eingreifen, und beeinträchtigen somit nicht das Gehör, wenn die Hörhilfe 10 abgeschaltet ist oder nicht funktioniert.
  • II Das Mikrofon 28
  • Das bevorzugte Ausführungsbeispiel des Mikrofons 28, wie in 2 veranschaulicht, besteht aus einer sehr dünnen Folie 40 aus Polyvinylidenfluorid ("PVDF"), mit einer Fläche von ungefähr 0,5 bis 2,0 Quadratzentimeter ("cm2"). Während der Herstellung wird die PVDF gezogen, um einen dauerhaften Dipol zu erhalten. Nachdem ein dauerhafter Dipol erreicht worden ist, erzeugt Dehnung der Folie, aufgrund von akustischen Vibrationen des Stützkörpers elektrische Ladungen auf dessen Oberfläche. Dieses Material wird kommerziell mittels einer Marke KYNAR®, registriert im Namen der AMPS Corporation, erkannt.
  • Ein PVDF-Mikrofon 28 wird bevorzugt, weil das Material gegenüber Feuchtigkeit dicht ist und extrem dünn ist. Das PVDF-Material, welches ein Fluorid behandelter Polymer ist, ist Teflon ähnlich, ist extrem inert, baut nicht ab und ist mit dem menschlichen Körper kompatibel. Es kann den Körper für optimalen Effekt und minimalem Eindringen angepasst werden. Demzufolge kann ein aus diesem Material hergestelltes Mikrofon 28 ohne Bedenken subkutan an vielen Stellen im- und um- dem Außenohr 13 implantiert werden. Platzierung des Mikrofons 28 in dem stärksten akustischem Feld und physikalisch weit weg (im Vergleich zu konventionellen äußeren Hörhilfen) von dem Mikroaktuator 32 hat wesentliche Vorteile. Die von dem Mikroaktuator 32 benötigte geringe Menge an Energie 32, um die Perilymphe zu stimulieren, gelangt nie zu dem Mikrofon 28. Demzufolge besteht kein elektrischer oder akustischer Feedback, um unerwünschtes Pfeifen, Quietschen oder andere Schallverzerrungen zu erzeugen.
  • Die Form und Größe des Mikrofons 28 kann angepasst werden, um den erwünschten Implantationsbereich zu passen. Beide Seiten der PVDF-Folie, welche typischerweise zwischen 8 bis 50 Mikrometer dick ist, sind mit dünnen Metallelektroden 42a und 42b überzogen. Der überlappende Bereich der Metallelektroden 42a und 42b definiert den aktiven Wandler. Die Metallelektroden 42a und 42b können aus biokompatiblen Materialien hergestellt werden, wie beispielsweise Gold, Platinum, Titanium etc., welche durch Aufdampfen, Plattierung oder Schablonendruck (silk screening) angelegt werden. Wenn notwendig, können die Metallelektroden 42a und 42b auf der PVDF-Folie von einer unterliegenden dünnen Schicht eines haftenden Materials, wie beispielsweise Nickel oder Chrom, gestützt werden.
  • Einer der Metallelektroden 42a kann geerdet werden, und die andere Elektrode 42b trägt das Signal. Um zu vermeiden, dass innere elektromagnetische Störsignale aufgenommen werden, sollte der Wandler mit der geerdeten Seite zeigend nach außen und die Signalseite, zeigend nach innen zu dem Schädelknochen 11 installiert werden. Um das elektrische Signal von Interferenz zu schützen, kann die Signalelektrode 42b, wie in 2c veranschaulicht, mit einer dünnen isolierenden Schicht 44 überzogen werden, die die Signalelektrode 42b elektrisch von einem dünnen elektrisch leitenden Schild 43 isoliert. Die Metallelektroden 42a und 42b zusammen mit dem Schild 43 können planar zu dem Signalverarbeitungsverstärker 30 verlängert werden, wodurch das Miniaturkabel 33 bereitgestellt wird. Eine alternative Art und Weise zum Erhalten einer geschützten Struktur für die Signalelektrode 43, ist die Folie 40 um die Metallelektroden 42 zu Hälfte zu falten, wodurch eine Struktur erzeugt wird, welche zwei nach außen zeigende Grundplanmetallelektroden 42a besitzt, die die mittige Signalelektrode 42b umschließt.
  • Das PVDF-Mikrofon 28 erfordert nicht eine Luftkapsel. Tatsache ist, dass eine korrekte Wirkungsweise des bevorzugten Mikrofons 28 guten Kontakt mit der Haut des Außenohrs 13 oder der des Mastoidknochen überlagernden Haut erfordert. Eine dünne Kunst stoffabdeckung aus einem beliebigen biokompatiblen nicht-leitenden polymeren Werkstoff kann verwendet werden, um das Miniaturkabel 33 von dem umgebenden Gewebe elektrisch zu isolieren.
  • In der Luft ist das von einem PVDF-Mikrofon erzeugte elektrische Signal ein wenig geringer, als die Ausgangsleistung eines Electret-Mikrofons mit gleicher Fläche. Die subkutane Implantation des PVDF-Mikrofons 28 reduziert jedoch nicht das Ausgangssignal. Ein Mikrofon 28 mit einer Fläche von 1,0 cm2 ist ausreichend, um ein sehr gutes Signal zu erhalten. Ein Mikrofon 28 mit lediglich einem Bruchteil von dieser Fläche ist normalerweise adäquat. Eine 1,0 cm2 große PVDF-Folie, die einen 2000 Hz-Ton bei 100 dB, abhängig von der Stütz-Steifigkeit, ausgesetzt wird, erzeugt von 6 bis 2 Millivolt ("mV") PTP eine 1,0 Megaohm ("MΩ") Impedanz.
  • Das PVDF-Mikrofon 28 stellt eine hervorragende akustische Anpassung an das Körpergewebe bereit, so dass sehr wenig akustisches Echo oder Verlust von einfallenden Schallwellen entsteht. Bei Benutzung wird auf die Haut einfallender Schall in Vibrationen an das darunter liegende Gewebe übertragen und diese Vibration erzeugt elektrische Ladung an der Oberfläche der PVDF-Folie, die von den Metallelektroden 42 aufgenommen werden. Experimente mit dem PVDF-Mikrofon 28, welches unter die Haut von Hühnerbrüsten eingefügt worden sind, zeigen sehr geringe Schallabsorption oder Abschwächung. Die Qualität und Intensität eines von solch einem Mikrofon 28 erzeugten elektrischen Signals ist, wenn es derselben Frequenz und Schallintensität ausgesetzt wird, ungefähr die gleiche unabhängig davon, ob das Mikrofon auf der Oberfläche der Haut oder unmittelbar unter dieser (subkutan) positioniert wird.
  • Da das PVDF-Mikrofon 28 am meisten gegenüber Spannung in die Richtung, in welcher das Material ursprünglich gespannt wurde, empfindlich ist, sollte die Orientierung des Mikrofons 28 in Bezug auf die Biegung des darunter liegenden Gewebes ein wenig berücksichtigt werden, um das von dem Mikrofon 28 erzeugte Signal zu optimieren. Das Mikrofon 28 funktioniert am Besten, wenn die PVDF-Folie straft ist. Umgeben der PVDF-Folie mit einem flexiblen Kunststoffring 41, welcher mit der äußeren Begrenzung der Folie befestigt ist, stellt eine solche Spannung bereit.
  • Das hierin beschriebene PVDF-Mikrofon 28 ist einfach, günstig, inert, widerstandsfähig und nimmt einen sehr geringen Raum in Anspruch. Jedoch können andere Mikrofone, wie beispielsweise fluidgefüllte mikromechanisch bearbeitete Mikrofone, wie von Bernstein, 3rd International Workshop on Transducers, Orlando, Florida, Mai, 92 als eine Alternative für das bevorzugte PVDF-Mikrofon 28 verwendet werden. Für maximale Empfindlichkeit verlangen solche mikromechanisch bearbeitete Mikrofone eine relativ große Vorspannung und sie setzen zerbrechliche Membrane in dem Wandler ein. Demzufolge besteht eine signifikante Gefahr des unbeabsichtigten Beschädigens von solch einem mikromechanisch bearbeiteten Mikrofon. Andere Mikrosensoren, wie beispielsweise Beschleunigungsmesser, könnten im Prinzip auch zur Wahrnehmung von einfallendem Schall verwendet werden. Wenn diese als ein Mikrofon für die Hörhilfe 10 verwendet werden, sollten solche Mikrosensoren an einer Position, an welcher die Druckwelle des Mikroaktuators 32 einen minimalen Einfluss auf den Mikrosensor hat, angeordnet werden, um das Feedback zu minimieren.
  • III Der Mikroaktuator 32
  • 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche ein einfaches Ausführungsbeispiel des Mikroaktuators 32 zeigt. Der Mikroaktuator 32 enthält vorzugsweise einen plattenförmigen Wandler 45, welcher an einem Ende eines Rohrs 46 befestigt ist. Das Rohr 46 ist mit äußeren Gewinden 47 ausgeformt, welche das in eine durch das Promontorium 18 ausgeformte Fensterung einzuschraubende Rohr 46 anpasst. Das Rohr 46 hat einen Durchmesser von ungefähr 1,4 mm. Die Fensterung kann durch eine mechanische chirurgische Bohrung, oder durch vorhandenen chirurgischen Lasertechnologien geformt werden. Das Rohr 46 kann aus einem rostfreien Stahl oder jedem anderen biokompatiblen Metall hergestellt werden.
  • Der Wandler 45 ist vorzugsweise aus einer dünnen kreisförmigen Platte eines vorgespannten Blei-Lanthan-Zirkon-Titanat("PLZT")-Materials hergestellt. Dieses Material wird von Aura Ceramics hergestellt und unter der Produktbezeichnung "Rainbow" verkauft. Dieser PLZT-Unimorph stellt eine monolithische Struktur bereit, von welcher die eine Seite eine Schicht 45a eines konventionellen PLZT-Materials ist. Die andere Seitenfläche des PLZT-Unimorphs ist eine in seiner Zusammensetzung reduzierte Schicht, geformt durch chemisches Reduzieren der Oxide in dem Ursprungs-PLZT-Material, um eine leitfähige Cermet-Schicht 45b zu produzieren. Die leitfähige Cermet-Schicht 45b umfasst typischerweise ungefähr 30% der Gesamtdicke der Platte. Entfernen des Oxids von einer Seitenfläche des Unimorphs schrumpft die leitfähige Cermet-Schicht 45b, welche die gesamte Platte biegt und die PLZT-Schicht 45a unter Druck setzt. Die PLZT-Schicht 45a ist deshalb konvex, während die leitfähige Cermet-Schicht 45b konkav ist.
  • Wie in 3a veranschaulicht, sind die PLZT-Schicht 45a und die leitfähige Cermet-Schicht 45b jeweils mit einer dünnen Metallelektrode 48 und einer Cermet-Elektrode 49 überzogen. Die Elektroden 48 und 49 können an den Wandler 45 auf unterschiedliche Art und Weise angelegt werden, beispielsweise durch Beschichtung, Verdampfung, Metallspritzverfahren etc. Anlegen einer Potenzialdifferenz entlang der Elektroden 48 und 49 führt dazu, dass die Platte, abhängig von der Polarität der angelegten Spannung, sich mehr oder weniger verwölbt.
  • Die Elektroden 48 und 49 sind aus biokompatiblen Metallen, wie beispielsweise Gold, Titanium oder Platinum hergestellt. Der vorgespannte Wandler 45 ist mit Indium oder mit einer Indiumlegierung, unter Verwendung von Ultraschallbewegung an einem Ende des Rohres 46 gelötet, so dass die PLZT-Schicht 45a des Wandlers 45 gegen die Perilymphe-Flüssigkeit 20a zeigt. Alternativ kann Zahnkleber verwendet werden, um den Wandler 45 an dem Ende des Rohres 46 zu sichern. Die PLZT-Schicht 45a des Wandlers 45 und das umgebende Ende des Rohres 46 werden dann mit einer aus einem biokompatiblen Metall geformten Schicht 37 überzogen, bei Verwendung einer geeigneten Methode, wie beispielsweise Metallverdampfung. Die Schicht 37 dient als eine Elektrode für die PLZT-Schicht 45a und verbindet auch die Elektrode 48 elektrisch mit dem umgebenden Ende des Rohres 46. Die leitfähige Cermet-Schicht 45b der Elektrode 48 ist an ihrem Rand geringfügig durch Schleifen ausgespart, so dass die leitfähige Cermet-Schicht 45b nicht das Rohr 46 berührt. Eine Gold oder hochwertige Metallleitung 50, mittels Drahtbonden oder befestigt mit leitfähigem Epoxidharz an die Cermet-Elektrode 49 innerhalb des Rohres 46, dient als eine Rückleitung für die Elektrode 48. Einen weitere Leitung 51 ist an eine Oberfläche des Rohres 46 befestigt. Die Leitungen 50 und 51 sind in dem Miniaturkabel 34 enthalten, welcher den Mikroaktuator 32 mit dem Signalverarbeitungsverstärker 30 verbindet.
  • Wenn der Mikroaktuator 32 in eine durch das Promontorium 18 des Innenohrs 17 ausgeformte Fensterung implantiert ist, berührt die die Elektrode 48 des Wandlers 45 abdeckende Schicht 37 die Perilymphe-Flüssigkeit 20a. Der Wandler 45 wölbt sich, wenn eine Spannung entlang der Elektroden 48 und 49 angelegt ist, wodurch Flüssigkeitsvibrationen innerhalb der Perilymphe-Flüssigkeit 20a bei der Frequenz der angelegten Spannung erzeugt werden. Bei den für die Hörhilfe 10 notwendigen Frequenzen und Spannungen sind die Wölbungen des Wandlers 45 streng sinusförmig, und der Hysterese-Effekt in dem Material ist vernachlässigbar. Die PLZT-Schicht 45a des Wandlers 45 liegt gegenüber der Perilymphe-Flüssigkeit 20a. Dieses Material ist biokompatibel und besitzt keine Probleme, da es vollständig oxidiert. Die leitfähige Cermet-Schicht 45b des Wandlers 45, welche Schwermetalle enthält, ist mittels eines aus biokompatiblem Elastomer gebildeten Stöpsels 52 innerhalb des Rohres 46 abgedichtet. Deshalb haben in der leitfähigen Cermet-Schicht 45b vorhandene Schwermetallverbindungen keinen direkten Kontakt mit der Person 12.
  • Für eine entlang des vorgespannten PLZT plattenförmigen Wandlers 45 angelegte Spannung ist die Wölbung proportional zu a2/t2, wo a der Radius der Platte und t dessen Dicke ist. Das von dem Mikroaktuator 32 verdrängte Volumen der Perilymphe-Flüssigkeit 20a ist deshalb proportional zu a4, was eine sehr starke Abhängigkeit von dem Plattenradius a andeutet. Es ist deshalb sehr vorteilhaft, den Durchmesser des plattenförmigen Wandlers 45 so weit wie möglich zu erhöhen. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Mikroaktuators 32, ist das vorerwähnte Ziel dadurch erreicht, indem der Durchmesser des Rohres 46 so groß wie möglich gemacht worden ist und durch Minimierung der Wanddicke des Rohres 46. Das in 3 geschilderte Gelenk zwischen dem Rohr 46 und dem plattenförmigen Wandler 45 ist ein befestigter Rand, welcher eher steif ist und dazu neigt, die Auslenkung des Wandlers 45 zu beschränken. Ein weiterer inhärenter Mangel des in 3 geschilderten Mikroaktuators ist, dass eine Zerbrechung des Wandlers 45 die Person 12 der in der leitfähigen Cermet-Schicht 45b vorhandenen Schwermetallzusammensetzung aussetzen kann.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mikroaktuators 32 ist in 4 veranschaulicht. Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 3 geschilderten Ausführungsbeispiel durch Einsetzen einer sehr dünnen metallischen Membran 53 mit einem Rand 54, die unter geringer Spannung entlang einem Ende des gewinde ten Rohres 46 luftdicht verschlossen ist. Die Membran 53 kann durch eine Reihe von kleinen konzentrischen kreisförmigen Wellungen, benachbart zu dem Rand 54, gebildet werden, um die Flexibilität der Membran 53 zu erhöhen. Die Membrane 53 kann mit dem Rohr 46 entweder durch Laserstrahl oder Elektronenstrahlschweißen oder irgendeine andere geeignete Versiegelungsmethode versiegelt werden. Die Membran 53 kann aus Titanium, rostfreiem Stahl oder Aluminium gebildet werden, und kann eine Dicke von 0,013 mm (0,0005 Inch) (in'') (12 Mikrometer) in der Mitte der Membran 53 aufweisen. Der Rand 54 ist ein wenig dicker, z.B. 0,076 mm (0,003 in), was eine adäquate Dicke zum anschweißen der Membran 53 an das Rohr 46 bereitstellt. Die Membran 53 kann leicht durch Verwendung von lithografischem Ätzen fabriziert werden. Nochmals, der Durchmesser des Rohres 46 sollte so groß wie nur in das Promontorium 18 oder dem Steigbügel 24 untergebracht werden kann, sein.
  • Bei dem in 4 geschildertem Ausführungsbeispiel, ist der plattenförmige Wandler 45 völlig innerhalb des Rohres 46 enthalten und ist mit der Membran 53 leitfähig befestigt, wobei die leitfähige Cermet-Schicht 45b nebem der Membran 53 angeordnet ist. Eine sehr dünne Schicht von leitfähigen Epoxidharz, z.B. von dem Typ, welcher für die Siliciumformbefestigung bei der Fabrizierung von integrierten Schaltungen verwendet wird, kann für die leitfähige Befestigung des Wandlers 45 an die Membran 43 benutzt werden. Das mit einem Gewinde versehene Rohr 46 und die Membran 53 stellen einen Kontakt mit der Cermet-Elektrode 49 für den Wandler 45 her. Die Leitung 50 wird geklebt oder mit leitfähigen Epoxidharz an der Elektrode 48 befestigt. Der Wandler 45 wird nochmals innerhalb des Rohres 46 mittels eines aus einem biokompatiblen Elastomer geformten Stöpsel 42 versiegelt.
  • Bei dem in den 4 und 4a geschildertem Ausführungsbeispiel, ist der Durchmesser des plattenförmigen Wandlers 45 nur wenig kleiner als die entsprechenden inneren Durchmesser der dünnen Membran 53 und des Rohres 46. Die Membran 53 dient deshalb als eine Stütze für den plattenförmigen Wandler 45, verformt sich übereinstimmend mit dem Wandler 45 und agiert gleichzeitig als ein flexibles Drehgelenk. Infolge dessen ist der Rand des plattenförmigen Wandler 45 jetzt fast einfach gestützt, statt geklemmt. Für die gleiche angewandte Kraft wölbt sich eine an ihrem Rahmen einfach gestützte Platte ungefähr dreimal so viel, als eine Platte mit einem geklemmten Rahmen. Folglich ist die Wölbung des Wandlers 45 und der Membran 53, bei dem in 4 und 4a ge schildertem Ausführungsbeispiel des Mikroaktuators 32 fast dreimal größer als die bei dem in 3 geschildertem Ausführungsbeispiel. Bedeutsamer ist, dass es keinen Kontakt zwischen der Perilymphe-Flüssigkeit 20a mit dem in der leitfähigen Cermet-Schicht 45b vorhandenen Schwermetallen, wenn der plattenförmige Wandler 45 zerbrechen sollte, geben kann, weil der Wandler 45 von der metallischen Membran 53 geschützt ist.
  • 12 schildert mehrere unterschiedliche Oberflächenmessungen von Wölbungen der flexiblen Membran 53 des in 4 geschildertem Mikroaktuators 32. Eine Welleform 92 in 12a bezeichnet eine 0,4 Mikrometer Biegung, gemessen mit einem Oberflächenmessgerät in der Mitte der Membran 53, als Antwort auf die Anlegung eines ±10 Volt 1 Hz Rechtecksignals entlang eines 100 Mikrometer dicken Wandlers 45. Wellenformen 94 und 96 veranschaulichen in 12b und 12c jeweils entsprechende in der Nähe des Randes 54 der Membran 53 durchgeführte Oberflächenmessungen. Eine Wellenform 98 in 12c veranschaulicht Oberflächenmessungen von Biegung der flexiblen Membran 53 als Antwort auf die Anlegung eines ±10 Volt Sinus-Ecksignals entlang des Wandlers 45 mit einer entlang des Wandlers 45 angelegten Frequenz zwischen 5 und 10 Hz. Kurven 102 und 104 in 13 präsentieren jeweils optische Verdrängungsmessungen des Amplituden-, 13a, und des Phasen-, 13b, verhältnisses zwischen der flexiblen Membran 53 und des Mikroaktuators 32 und einer entlang des Wandlers 45 über einen Frequenzbereich von 10 bis 11000 Hz angelegte Sinusspannung.
  • Die kombinierte Dicke der Metallmembran 53 und der leitfähigen Cermet-Schicht 45b bilden nun zusammen eine Seitenfläche eines Unimorphs. Gemäß der Lehre von Timoshenko, Journal Optical Society of America, Band 11, Nr. 233, 1925, betreffend bimetallische Federungen, sollte die Dicke der leitfähigen Cermet-Schicht 45b mit ungefähr der Dicke der Metallmembran 53 verringert werden, um eine maximale Biegung des Wandlers 45 zu erhalten.
  • 5 schildert ein alternatives Verfahren zum Sichern des Wandlers 45 innerhalb des Rohres 46. Eine Hülse 55, entweder gewindete oder eine geteilte Verdichtungshülse (split compression sleeve), welche von dem gewindeten Rohr 46 elektrisch isoliert werden muss, wird in das Rohr 46 eingeführt. Die Hülse 55 drückt gegen den plattenförmigen Wandler 45, wodurch er in Kontakt mit der Membran 53 gedrängt wird. Für die beste Bedienung sollte die PLZT-Schicht 45a neben der Metallmembran 53 liegen. Vor zugsweise wird der plattenförmige Wandler 45 nicht an die Membran 53 geklebt. Ähnlich wie bei dem in 4 und 4a geschilderten Ausführungsbeispiel ist die leitfähige Leitung 50 an die Cermet-Elektrode 49 gesichert und der Wandler 45 innerhalb des Rohres 46 mit dem Stöpsel 52 versiegelt. Die Hülse 55 drängt die PLZT-Schicht 45a, welche nebeneinander liegend zu der Membran 53 angeordnet ist, in mechanischen Kontakt mit der Membran 53, wodurch die Membran 53 gespannt wird. Die Hülse 55 stellt außerdem eine fixierte mechanische Bezugnahme für elektrisch induzierte Verbiegungen des plattenförmigen Wandlers 45 bereit und kann auch einen elektrischen Kontakt zu der leitfähigen Cermet-Schicht 45b bereitstellen.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Mikroaktuators 32 ist in 6 veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel koppelt ein hydraulischer Kraftverstärker die von dem Wandler 45 erzeugte volumetrische Verdrängung mit einer Membran 57. Die Größe des Rohres 46, welches in das Promontorium 18 des Innenohrs 17 implantiert werden kann, ist auf ungefähr 1,4 mm beschränkt, was den Wandler 45 auf einen maximalen Durchmesser von 1,2 mm beschränkt. Durch Anordnung des PLZT-Wandlers 45 außerhalb der Fensterung in der angrenzenden Paukenhöhle 16, kann dessen Durchmesser jedoch fast auf ungefähr 2,4 mm verdoppelt werden. Bei gleicher angelegter Spannung und Plattendicke trägt eine Verdoppelung des Durchmessers des Wandlers 45 zu einer wirksamen Erhöhung der volumetrischen Verdrängung, bei gleicher angelegten Spannung mit einem Faktor von 16 bei, aufgrund einer vierfachen Erhöhung der Fläche des Wandlers 45 und einer vierfachen Erhöhung der Biegung des Wandlers 45. Die Kupplung der Bewegung des vergrößerten Wandlers 45 in das Innenohr 17 mit einem hydraulischen Kraftverstärker stellt somit eine dramatische Erhöhung der Ausgangsleistung bereit.
  • Da akustische Wellenlängen auch bei den höchsten Tonfrequenzen alle viel länger als die Dimensionen des Mikroaktuators 32 sind, kann die Bedienung des hydraulischen Kraftverstärkers als die eines einfachen Kolbens verstanden werden. Wie in 6 geschildert, hat das gewindete Rohr 46 jetzt eine andere Querschnittsform als das jeweils in den 3, 4, 4a, und 5 geschilderte Rohr. Ein kleineres Ende 46a des Rohres 46 berührt die Perilymphe-Flüssigkeit 20a, während ein größeres Ende 46b in der Paukenhöhle 16 angeordnet ist. Auch wenn im Prinzip der Wandler 45 zum Versiegeln des größeren Endes 46b des Rohres 46 benutzt werden kann, dichten vorzugsweise sehr dün ne Metallmembrane 56 und 57, ähnlich zu der oben beschriebenen Membran 53, das Rohr 46 an beiden Enden 46a und 46b luftdicht ab. Das Rohr 46 ist mit einer inkompressiblen Flüssigkeit 58, wie beispielsweise Siliconöl, Salzflüssigkeit etc. gefüllt. Die Flüssigkeit 58 muss entgast und frei von Blasen sein, so dass volumetrische Verdrängungen der Membran 56 sicher zu der Membran 57 übertragen werden. Dies wird durch Entleeren des Rohres 46 und Hinterfüllung desselben durch kleine rostfreie Kapillare 59 durchgeführt. Die Kapillare 59 werden dann durch Impulslaser Schweißen abgedichtet, welches eine sofortige Dichtung ohne Blasen erzeugt. Alternativ können kleine Kupferkapillare 59 zum Hinterfüllen benutzt werden und dann abgeschnürt werden.
  • Der plattenförmige Wandler 45 ist elektrisch leitend mit der Membran 56 und dem größeren Ende 46b des Rohres 46 verbunden. Alternativ kann der Wandler 45 klein genug ausgeformt werden, damit er völlig auf der Membran 56 ruhen kann. Die leitfähige Cermet-Schicht 45b des Wandlers 45 ist neben der Metallmembran 56 angeordnet. Das Rohr 46 und die Cermet-Elektrode 49 sind vorzugsweise geerdet. Die PLZT-Schicht 45a ist mit Gold oder irgendeinem anderen geeigneten biokompatiblen Material beschichtet und die Leitung 50 ist entweder durch Drahtbonden oder mit leitfähigem Epoxidharz befestigt. Eine dünne Schicht 36 einer konformen Beschichtung kann auf das größere Ende 46b und dem Wandler 45 beschichtet werden, um den Wandler 45 weiter einzukapseln. Der in 6 dargestellte Mikroaktuator 32 überträgt volumetrische Verdrängung des Wandlers 45 völlig zu der Membran 57 und stellt somit eine viel größere volumetrische Verdrängung über die kleine Fläche der Membran 57, als der in den 3, 4 und 4a, oder 5 gezeigte Mikroaktuator 32 bereit.
  • 7 schildert ein alternatives Ausführungsbeispiel des in 6 geschilderten Mikroaktuators 32. Der in 7 veranschaulichte Mikroaktuator 32 verwendet eine Metallabdeckung 60, um einen isolierenden Abstandshalter 61 gegen den vorgespannten PLZT plattenförmigen Wandler 45 zu drücken. Die von dem Abstandhalter 61 somit angelegte Kraft zwingt den Wandler 45 gegen die Membran 56, wodurch die Membran 57 gespannt wird. Für hervorragende Ergebnis, sollte die PLZT-Schicht 45a des Wandlers 45 nebeneinander liegend zu aber nicht gesichert an der Membran 56 sein. Die Abdeckung 60 und die Cermet-Elektrode 49 sind voneinander isoliert und jeweils mit den Leitungen 51 und 50 angeschlossen. Der Wandler 45 kann auf dem größeren Ende 46b des Rohres 46, wenn notwendig, ruhen. Bei den in 7 geschilderten Ausführungsbeispiel, ist es nicht erwünscht, den Wandler 45 an das Rohr 46 zu kleben. Außerdem dichtet die Abdeckung 60 den Wandler 45 völlig ab, wodurch das Aussetzen der Person 12 der leitfähigen Cermet-Schicht 45b minimiert wird.
  • Alle von den soweit beschriebenen Ausführungsbeispielen haben einen einzelnen plattenförmigen Wandler 45 eingesetzt. Da der platenförmige Wandler 45 vorgespannt, gekrümmt und sehr dünn ist, können zwei plattenförmige Wandler 45 vorteilhaft angeordnet werden, um die Menge der Auslenkung für eine vorbestimmte angelegte Spannung ohne die Größe des Mikroaktuators 32 signifikant zu erhöhen, zu verdoppeln. Zwei solche plattenförmige Wandler 45 können, wie in den 8a oder 8b veranschaulicht, montiert werden. Bei solchen Aufbauten der Wandler 45 sind innere Elektroden, jeweils die Cermet-Elektroden 49 in 8a und die PLZT-Elektroden 48 in 8b miteinander über eine Leitung 62 angeschlossen. Ähnlich sind äußere Elektroden, jeweils die PLZT-Elektroden 48 in 8a und die Cermet-Elektroden 49 in 8b, auch miteinander über eine Leitung 63 angeschlossen. Anlegen einer vorherbestimmten Spannung entlang der Leitungen 62 und 63 verdoppelt nun die Auslenkung des Paares des plattenförmigen Wandlers 45 im Vergleich mit der Auslenkung eines einzelnen plattenförmigen Wandlers 45, der die gleiche Spannung empfängt. Wenn dieser die in den 8a und 8b geschilderten Aufbauten verwendet, sind die Ränder 35 der plattenförmigen Wandler 45 vorzugsweise flach gewickelt (lapped flat), um die Lastfläche zu erhöhen und Zerbrechen zu vermeiden. Die Ränder 35 der plattenförmigen Wandler 45 gemäß 8a können miteinander verklebt werden, um die Stabilität zu verbessern. Generell sollte die in 8a geschilderte Anordnung bevorzugt werden. Im Prinzip ist es möglich, Stapeln mit mehr als zwei plattenförmigen Wandlern 45 anzuordnen.
  • Die gestapelte Anordnung der Wandler 45 kann bei den in den 5 und 7 geschilderten Ausführungsbeispielen, wie jeweils in den 9a und 9b geschildert, verwendet werden. Die plattenförmige Wandler 45 sind vorzugsweise wie in 8a angeordnet und werden jeweils gegen die Membran 53 oder die Membran 56 mittels einer Hülse 55 mit einem nebeneinanderliegend zu dem gestapelten Wandler 45 geschlossen Ende 31, oder mit der Abdeckung 60 gedrängt Es wird darauf hingewiesen, dass das geschlossene Ende 31 der Hülse 55 die Mitte der gestapelten plattenförmigen Wandler 45 berühren muss, um den vollen Vorteil der Verdoppelungsanordnung zu erhalten. Die Hülse 55 muss nicht mehr von dem Rohr 46 isoliert sein. Dadurch stellt die Hülse 55 zu sammen mit der Membran 53 einen elektrischen Kontakt für die äußeren Leitungen 63 oder 50 bereit. Auf ähnliche weise ist der in 7 veranschaulichte Abstandhalter 61 bei dem in 9b geschilderten Ausführungsbeispiel entfernt, und die Abdeckung 60 zusammen mit dem Rohr 46 stellen elektrische Verbindungen für die äußeren Leitungen 63 oder 50 bereit. Bei den in den 9a und 9b geschilderten Ausführungsbeispielen, ist die Leitung 51 an der inneren Leitung 62 der gestapelten Wandler 45 angeschlossen.
  • Alle vorerwähnten Ausführungsbeispiele haben den in eine in das Promontorium 18 des Innenohrs 17, gegenüberliegenden zu der Scala vestibuli, ausgeformte Fensterung implantierten Mikroaktuators 32 verwirklicht. Durch die Verwendung von Zwischen-Strukturen kann der Mikroaktuator 32 auf eine Art und Weise, wie in den 10, 11, 12 und 13 der Lesinski et al. Patentanmeldung geschildert, platziert und befestigt werden. Die Zwischen-Strukturen bestehen aus kleinen Widerhaken, Stiften, Schrauben etc., welche relativ einfach an eine äußere Fläche der Metallmembrane 53 oder 57, und/oder des Rohres 46 befestigt oder auf dieser geformt werden kann. Gekoppelt von solch einer Zwischen-Struktur kann eine Membran 53 oder 57, einen Knochen in der Ossikelkette 21, das Trommelfell 15, das ovale Fenster 19, wie in der Lesinski et al. Patentanmeldung oder das runde Fenster 29, drücken und ziehen. Nochmals, die Phase des Treibsignals muss mit der Phase der normal funktionierenden Vibrationen der Ossikelkette 21 kompatibel sein.
  • Mikrohergestellte rostfreie Folien mit ein Paar mils (1 mil = 0,0254 mm) langen Widerhaken 64, hergestellt aus 1 oder 2 mils dicker Folie, können benutzt werden, um den Wandler klettverschlussartig an unterschiedlichen Strukturen der Paukenhöhle 16 zu befestigen. Rostfreies Stahlblech 65, 1 bis 3 mils dick, wird entlang seiner Grenzen, wie in 10a geschildert, geätzt, um ein Muster von mehreren, lithografisch definierten Widerhaken 64 zu formen, welche ein Paar mils breit und 4 bis 8 mils lang sind. Das Blech 65 wird dann, wie in 10b geschildert, um das Rohr 46 gewickelt und an diesem befestigt, mit den Widerhaken 64 von dem Rohr 46 abstehend. Wenn gegen Gewebe gedrückt wird, festigen die Widerhaken 64 das Blech 65 zusammen mit dem Rohr 46 an dem Gewebe. Die Stärke der Verbindung wird von der Länge und Größe der Widerhaken 64 bestimmt. Die Länge der Widerhaken 64 wird vorzugsweise derart ausgewählt, so dass der Mikroaktuator 32 mit minimalem Schaden für das Gewebe entfernt werden kann.
  • Ein Mikroaktuator 32 mit größerem Durchmesser ist nicht Teil der beanspruchten Erfindung und wird nur als Hintergrund beschrieben. Er ist ungefähr 8–10 mm im Durchmesser und kann in dem äußeren Gehörgang 14 bei einer Person 12 mit einem geschädigten Trommelfell 15 implantiert werden. Solch ein Mikroaktuator 32 muss eine äußere schützende Membran zum Versiegeln des Mikroaktuators 32 innerhalb des äußeren Gehörkanals 14 enthalten. Der größere Durchmesser Wandler 45 eines solchen Mikroaktuators 32 kompensiert für die an dem Trommelfell 15 erforderte größere Verdrängung, während die äußere schützende Membran, welche den Mikroaktuator 32 innerhalb des äußeren Gehörgangs 14 versiegelt, Tätigkeiten, wie beispielsweise Spielen von Kontaktsportarten, Schwimmen, Duschen etc erlaubt.
  • IV Signalverarbeitungselektronik
  • Der Mikroaktuator 32 ist nur als eine Hörhilfe 10 nützlich, wenn er ausreichend große Vibrationen in der Perilymphe-Flüssigkeit 20a als Antwort auf Niedrigspannungssignale erzeugt und mit sehr niedriger Verlustleistung, wodurch ermöglicht wird, dass der Mikroaktuator 32 mittels einer implantierbaren Batterie 5 bis 6 Jahre angetrieben wird. Der plattenförmige Wandler 45 antwortet elektrisch als ein Kondensator. Demzufolge wird die Verlustleistung in dem Wandler 45 von dem Aufladen und Entladen der elektrischen Kapazität verursacht. Deshalb erhöht sich die Verlustleistung mit Erhöhen der Frequenz. Die Dielektrizitätskonstante des vorgespannten PLZT ist ungefähr 1700. Deshalb ist die Kapazität einer vorgespannten PLZT-Platte, welche einen Durchmesser von 1,2 mm aufweist und 100 Mikrometer dick ist, ungefähr 240 Pico-Farads ("pF"). Solch ein an seinem Rand gestützter Wandler erzeugt ungefähr eine 0,2 Mikrometer PTP-Verdrängung für einen Spannungswechsel von 10 V (oder ±5 V). Solch eine Verdrängung in der Perilymphe-Flüssigkeit 20a, welche für eine 1000 Hz an dem Wandler 45 angelegte sinusförmige Spannung einen 2,4 Mirkoampere Strom benötigt, entspricht einer 100 dB annähernden Lautstärke. Somit verdrängt der Wandler 45 gemäß der vorliegenden Erfindung, als Reaktion auf ein sinusförmiges elektrisches Signal bei einer Frequenz von 1000 Hz zumindest 1,0 × 10–4 Mikroliter der Perilymphe-Flüssigkeit 20a für einen elektrischen Energieeingang in dem Mikroaktuator 32 von ungefähr 25 Mikrowatt, d.h. weniger als 50 Mikrowatt.
  • Unter der Annahme, dass eine typischere Lautstärke, die für die Hörhilfe 10 erforderlich ist, 70 dB ist, welche eine Plattenauslenkung von nur 1/30 erfordert, verbraucht der Wandler 45 bei 1000 Hz ungefähr 80 Nanoampere. Folglich wäre die von dem Wandler 45 verbrauchte Energie praktisch vernachlässigbar, auch wenn die Hörhilfe 10 ununterbrochen benutzt wird. Demzufolge sind alle der vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele des Mikroaktuators 32 in der Praxis einsetzbar und können ohne Rücksicht auf den insgesamten Energieverbrauch des Wandlers 45 benutzt werden. Die von der Hörhilfe 10 verbrauchte Energie ist hauptsächlich die des Signalverarbeitungsverstärkers 30.
  • 11 schildert eine Verstärkerschaltung, die mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet wird, welche zum Antreiben von irgend einem der offenbarten Ausführungsbeispiele des Mikroaktuators 32 angepasst ist. Der Verstärker 70 enthält einen geräuscharmen 2N5196 JFET 72, welcher einen mit der Elektrode 42b gekoppelten Gate 112 hat, um das von dem Mikrofon 28 erzeugte Signal zu empfangen. Eine Drain 114 des JFET 72 ist mittels eines 100 KΩ Widerstands 116 an eine +3,0 V Netzspannung einer Batterie angeschlossen, welche in keinem der Figuren geschildert ist. Die Drain 114 des JFET 72 ist auch an einen nicht-invertierenden Eingang 118 eines Max 491CPD Mikroenergie-Zwischenstufen-Operationsverstärkers 74, enthaltend in dem Verstärker 70, angeschlossen. Ein invertierender Eingang 122 des Operationsverstärkers 74 ist an gemeinsamen Anschlüssen von in Reihe geschaltetem 20 MΩ Widerstand 124 und 40 MΩ-Widerstand 126 gekoppelt. Koppeln eines weiteren Anschlusses des Widerstands 124 an die +3,0 V Batterie Netzspannung und einem weiteren Anschluss des Widerstands 126 an die Erdung stellt den invertierenden Eingang 122 des Operationsverstärkers 74 mit einer Vorspannung bereit. Ein 1 μF Kondensator 128 ist mit dem Widerstand 126 parallel geschaltet. Ein parallel verbundener 40 MΩ Widerstand 132 und 50 pF Kondensator 134 sind zwischen einem Ausgang 136 des Operationsverstärkers 74 und dem Gate 112 des JFET 72 verbunden. Der Widerstand 132 und der Kondensator 134 führen dazu, dass der kombinierte JFET 72 und Operationsverstärker 74 als eine ladungsempfindliche Eingangsstufe für den Verstärker 70 funktionieren.
  • Ein 470 pF Kondensator 142 verbindet ein Ausgangssignal von dem Ausgang 136 des Operationsverstärkers 74 mit einem nicht-invertierenden Eingang 144 eines zweiten Max 491CPD Mikroenergie-Operationsverstärkers 76. Ein 1 MΩ Widerstand 146 verbindet den nicht-invertierenden Eingang 144 mit der Erdung. Ein invertierender Eingang 152 des Operationsverstärkers 76 ist mit den gemeinsamen Anschlüssen von in Reihe geschaltetem 10 MΩ Widerstand 154 und 1 MΩ Widerstand 156 verbunden. Verbinden eines weiteren Anschlusses des Widerstands 154 an einem Ausgang 158 des Operationsverstärkers 76 und eines weiteren Anschlusses des Widerstands 156 an die Erdung, gründet einen fixen Übertragungsfaktor für den Operationsverstärker 76.
  • Ein 470 pF Kondensator 162 verbindet ein Ausgangssignal des Ausgangs 158 des Operationsverstärkers 76 parallel mit einem nicht-invertierenden Eingang 164 eines dritten Max 491CPD Mikroenergie-Operationsverstärkers 82, und durch einen 9,09 MΩ Widerstand 166 an einen invertierenden Eingang 168 eines vierten Max 491CPD Mikroenergie-Operationsverstärkers 84. Ein invertierender Eingang 172 des Operationsverstärkers 84 ist mit gemeinsamen Anschlüssen von in Reihe geschaltetem 10 MΩ Widerstand 174 und 1 MΩ Widerstand 176 verbunden. Verbinden eines weiteren Anschlusses des Widerstands 174 an einen Ausgang 178 des Operationsverstärkers 82 und eines weiteren Anschlusses des Widerstands 176 an die Erdung, gründet einen fixen Übertragungsfaktor für den Operationsverstärker 82. Analog hierzu gründet eine Verbindung des nicht-invertierenden Eingangs 182 des Operationsverstärkers 84 an die Erdung und Anordnen eines 10 MΩ Widerstands 184 zwischen dem invertierenden Eingang 168 und einem Ausgang 186 des Operationsverstärkers 84 einen festen Übertragungsfaktor für den Operationsverstärker 84. 56 KΩ Widerstände 192 und 194 sind jeweils zwischen dem Ausgang 178 des Operationsverstärkers 82 und der Leitung 50 des Wandlers 45, und zwischen dem Ausgang 186 des Operationsverstärkers 84 und der Leitung 51 des Wandlers 45 gekoppelt. Energieversorgung des Verstärker 70 mit ±3,0 V Batterien erlaubt es den Ausgangssignalen von den Gegentakt-Ausgangsstufen-Operationsverstärkern 82 und 84 fast ein 12 V PTP-Signal entlang dem Wandler 45 anzulegen.
  • Wie vorher beschrieben ist ein typisches Ausgangssignal eines 1,0 cm2 PVDF Mikrofons 28, welches einem 100 dB Schallpegel ausgesetzt wird, ungefähr 3,0 mV PTP. Demzufolge ist der erforderliche Übertragungsfaktor des Verstärkers 70 zum Reproduzieren ei nes solchen 100 dB Schallpegels in der Perilymphe-Flüssigkeit 20a unter Verwendung des Mikroaktuators 32 ungefähr 4000. Der in 11 dargestellte Verstärker 70 verbraucht ungefähr 20 uA Strom. Deshalb stellt die Verwendung einer implantierbaren Batterie mit einer Kapazität von 1,0 Ampere-Stunde ("AH") zum Versorgen der Hörhilfe 10 16 Stunden pro Tag eine erwartete Batterielebensdauer von mehr als 5 Jahren bereit.
  • Die in 11 geschilderte Schaltung hat keine besonderen Vorräte für Signalverarbeitung, weder in analoger noch digitaler Form, solche die den Anschein erwecken für die Hörhilfe 10 erforderlich zu sein. Statt dessen zeigt der Verstärker 70, dass eine geeignete Batterielebensdauer für den Signalverarbeitungsverstärker 30 zum Versorgen der Bedienung des Mikroaktuators 32 erreichbar ist. Besondere Signalverarbeitungsschaltungen, wie die von Killion in "The K-Amp Hearing Aid: An Attempt to Present High Fidelity for Persons With Impaired Hearing", American Journal of Audiology, Band 2, Nr. 2, Juli 1993 beschrieben, können zum Verarbeiten und Verstärken des Signals von dem Mikrofon 28 zum Antreiben des Mikroaktuators 32 verwendet werden. Demzufolge können Frequenzverstärkungseigenschaften des Signalverarbeitungsverstärkers 30 "kundenspezifisch" erzeugt werden, um die einzigartigen Erfordernisse der Gehörschädigung einer jeden Person entgegenzukommen.
  • Zum Programmieren der Bedienung des Signalverarbeitungsverstärkers 30, z.B. Einstellen der Verstärkung, Auswählen der Durchlassbereiche oder deren Grad von Akzentuierung etc. verwendet der Signalverarbeitungsverstärker 30 vorzugsweise eine Anordnung ähnlich zu der, die bei der Programmierung von einem Computermodem eingesetzt wird. Das heißt, ein nahe an dem Mikrofon 28 gehaltener programmierbarer Sender, in keiner der Figuren veranschaulicht, erzeugt eine vordefinierte Sequenz an akustischen Tönen, z.B. Töne analog zu den Mehrfrequenzen-Dualverfahren ("DTMF") Signalen, die für das Telefon-Tonwahlverfahren verwendet werden. Eine Programmierschaltung 86, enthaltend in dem Signalverarbeitungsverstärker 30, der in 11 derart dargestellt ist, als würde er ein Ausgangssignal von dem Ausgang 158 des Operationsverstärkers 76 empfangen, erkennt die Sequenz der Töne als ein Befehl zum Programmieren der Bedienung des Signalverarbeitungsverstärkers 30. Bei Empfang solch eines Befehls, modifiziert die Programmierschaltung 86 auf geeignete Art und Weise die Signalverarbeitungseigenschaften des Signalverarbeitungsverstärkers 30. Somit benutzt ein Audiologe nach der Implantation den Sender, um die Hörhilfe 10 für ein optimales Betriebsverhalten zu programmieren. Auf ähnliche Art und Weise benutzt die Person 12 einen vereinfachten handgehaltenen batteriegetriebenen Sender um die Hörhilfe 10 in einen Schlafmodus zu versetzen oder den Betrieb der Hörhilfe 10 an die vorhandene Schallumgebung anzupassen. Solche zur Programmierung der Hörhilfe 10 verwendeten akustischen Töne können höher als Audiofrequenzen gesendet werden, da das PVDF-Mikrofon 28 und der Signalverarbeitungsverstärker 30 in der Lage sind, solche Signale entgegenzunehmen und zu verarbeiten.
  • Die Hörhilfe 10 ist für die Implantation in eine Person mit entweder einem konduktiven Hörverlust oder sensorineuralem Hörverlust geeignet. Sie ist besonders vorteilhaft im Vergleich zu herkömmlichen Hörhilfen bei der Behandlung von Personen mit konduktivem Hörverlust von Außen- oder Mittelohr-Abnormalitäten, da das Außen- und Mittelohr mit der voll-implantierbaren Hörhilfe 10 umgangen werden. Bei Personen mit sensorineuralem Hörverlust ist die Hörhilfe 10 im Vergleich zu herkömmlichen Hörhilfen vorteilhaft, weil die Hörhilfe 10 nicht die normale Führung von Schall zu dem Innenohr behindert, sondern vielmehr als eine Art Booster zum Verstärken des Schalls direkt in die Cochlea agiert.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Obwohl die Erfindung in Bezug auf die vorhandenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, soll verstanden werden, dass eine solche Offenbarung lediglich der Veranschaulichung dient und nicht als beschränkend angesehen werden soll. Zum Beispiel, während der bevorzugte plattenförmige Wandler 45 signifikante Vorteile bei Benutzung in Verbindung mit einem Rohr 46, welcher eine kreisförmige Querschnittsform aufweist, bereitstellt, sind Wandlerplatten mit anderen Formen, wie beispielsweise elliptisch, oval und sogar quadratisch oder rechtwinklig möglich. 14, enthaltend 14a und 14b, schildert die Anordnung eines oval geformten Wandlers 45 in Bezug auf eine Längsachse 202 des Rohrs 46 unter einem spitzen (oblique) Winkel. Der Wandler 45 kann unter einem spitzen Winkel angeordnet werden, entweder indem es ein konisches Ende 204 an dem Rohr 46, wie in 14a geschildert, oder ein spitziges Ende 206 an dem Rohr 46, wie in 14b geschildert, aufweist. Das Anordnen des Wandlers 45 unter einem spitzen Winkel in Bezug auf die Längsachse 202 erhöht die Fläche des Wandlers 45. Die Erhöhung der Fläche des Wandlers 45 ist deshalb vorteilhaft, wie vorher bereits erwähnt, weil die Menge von dem Mikroaktuator 32 verdrängte Flüssigkeit sich rasch erhöht, wenn sich die Wandlerfläche erhöht.
  • Analog dazu, während ein PLZT monolithischer Unimorph als Wandler 45 bevorzugt ist, kann ein Mikroaktuator 32 für den Einsatz in der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von anderen Typen von piezoelektrischen Systemen hergestellt werden. Zum Beispiel, ein in der vorliegenden Erfindung einsetzbarer Mikroaktuator 32 kann durch Verwendung eines metallbeschichteten Unimorphs 212, geschildert in 15, hergestellt werden. Der beschichtete Unimorph 212 besteht aus einer Platte 214 eines piezoelektrischen Materials, z.B. Blei-Zirkon-Titanat ("PZT") auf welche eine leitfähige Metallschicht 216 aufgetragen ist. Bei der Herstellung des beschichteten Unimorphs 212 kann die piezoelektrische Platte 214 bis zu einer Dicke von 1 mil (0,0254 mm) geläppt werden und dann mit einer dünnen Chromschicht 218, auf welcher eine dünne Nickelschicht 219 plattiert ist, beschichtet werden. Die dünne Nickelschicht 219 spannt die piezoelektrische Platte 214, wodurch die Vorspannung der leitfähigen Cermet-Schicht 45b in dem bevorzugten PLZT-Unimorph-Wandler 45 nachgeahmt wird.
  • Alternativ kann ein metallbeschichteter Unimorph 212 durch Applizieren einer dünnen Schicht 219 einer Memory-Legierung, wie beispielsweise 5 bis 20 Mikrometer Nitinol, Ni-Ti-Cu oder Cu-Zn-Al, auf die piezoelektrische Platte 214 hergestellt werden. Nachdem eine Schicht 219 eines solchen Materials auf die piezoelektrische Platte 214 aufgetragen worden ist, erzeugt Erwärmen oder Abkühlen der Memory-Legierung eine Phase, in welcher die Memory-Legierungsschicht 219 eine Druckspannung oder Zugspannung an die Platte 214 anlegt. Wie für den Fachmann im Bereich von Memory-Legierungen ersichtlich, wird durch Hysterese in einem Phasenübergang einer Memory-Legierung diese Spannung bei Entfernung der Erwärmung oder Kühlung aufrechterhalten. Auch wenn es den Anschein erweckt, dass der mittels der plattierten Nickelschicht 219 oder mittels der Memory-Legierungsschicht 219 vorgespannte beschichtete Unimorph 212 minderwertiger als der bevorzugte vorgespannte PLZT-Unimorph-Wandler 45 ist, ist es möglich, dass die Leistung des beschichteten Unimorph 212 sich an die des bevorzugten Unimorph-Wandlers 45 annähert.
  • Ähnlich kann ein in 16 veranschaulichter plattenförmiger Bimorph 222 auch statt des bevorzugten Wandlers 45 eingesetzt werden. Der Bimorph 222 besteht aus zwei überdeckten Platten 224 und 226 eines piezoelektrischen Materials, wie beispielsweise PZT, mit einer 1 mil (0,0254 mm) Dicke. Die Platten 224 und 226 sind miteinander mittels einer Schicht 228 eines elektrisch leitenden Materials, wie beispielsweise einem Metall verbunden. Wenn die piezoelektrischen Platten 224 und 226 des Bimorphs 222 gerecht gepolt sind, wie mit den Symbolen "+" und "–" in 16 angedeutet, verursacht die Anlegung einer Wechselspannung von der leitfähigen Mittelschicht 228 zu den beiden äußeren Schichten 232a und 232b, dass der Bimorph 222 sich alternierend nach hinten und nach vorne, ähnlich wie bei dem bevorzugten vorgespannten PLZT Unimorph Wandler 45, biegt.
  • Demzufolge werden zweifellos, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, unterschiedliche Alternativen, Modifikationen und/oder alternative Anwendungen der besten Ausführungsform der Erfindung dem Fachmann, nachdem er die vorerwähnte Offenbarung gelesen hat, vorgeschlagen werden. Demzufolge ist beabsichtigt, dass die folgenden Ansprüche derart ausgelegt werden, dass alle Alternativen, Modifikationen oder alternativen Anwendungen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, fallen.

Claims (12)

  1. Hörhilfe (10) zum Implantieren in eine Person, die sowohl eine Paukenhöhle, in der sich eine Gehörknöchelchenkette bestehend aus Hammer, Amboss und Steigbügel befindet, der in einer Steigbügelplatte endet, als auch ein fluidgefülltes Innenohr hat, das von einer knöchernen Ohrkapsel mit einem Promontorium, einem ovalen Fenster, an dem die Steigbügelplatte befestigt ist, und einem runden Fenster umschlossen ist; wobei die genannte Hörhilfe Folgendes umfasst: ein Mikrofon (28) zum subkutanen Implantieren in die Person und zum Erzeugen eines elektrischen Signals als Reaktion auf das Auftreffen von Schallwellen auf die Person; Signalverarbeitungsmittel (30) zum Empfangen des elektrischen Signals von dem Mikrofon und zum Verarbeiten und Weiterleiten eines verarbeiteten elektrischen Signals, wobei das genannte Signalverarbeitungsmittel ebenfalls für eine Implantation in die Person gestaltet ist; eine Batterie zum Zuführen von elektrischer Energie zu dem genannten Signalverarbeitungsmittel, wobei die genannte Batterie ebenfalls für eine Implantation in die Person gestaltet ist; und einen Mikroaktuator (32) zum Implantieren in die Person an einem Ort, von dem ein Wandler (45) in dem genannten Mikroaktuator mechanisch Vibrationen in dem Fluid im Innenohr der Person erzeugt, wobei der Wandler mit dem Signalverarbeitungsmittel gekoppelt ist, um das verarbeitete elektrische Signal von dem genannten Signalverarbeitungsmittel zu empfangen und als Reaktion darauf die Vibrationen in dem im Innenohr vorhandenen Fluid zu erzeugen, so dass die Hörhilfe nach der Implantation des Mikroaktuators Hörnervenfasern stimuliert, wobei die Person eine solche Stimulation als Schall wahrnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler so konfiguriert ist, dass er Vibrationen erzeugt, die proportional zur Verdrängung, als Reaktion auf ein sinusförmiges verarbeitetes elektrisches Signal mit einer Frequenz von 1000 Hz, von wenigstens 1,0 × 10–4 Mikrolitern des Fluids für einen elektrischen Energieeingang von weniger als 50 Mikrowatt sind, und wobei der Mikroaktuator ein starres röhrenförmiges Element (46) mit einer Länge von höchstens 2 mm aufweist, das so gestaltet ist, dass es starr in eine Fensterung implantiert werden kann, die die Ohrkapsel durchbohrt.
  2. Hörhilfe nach Anspruch 1, bei der der Wandler eine erste Platte aus einem piezoelektrischen Material aufweist, das an dem röhrenförmigen Element (46) befestigt ist, wobei das piezoelektrische Material elektrisch mit dem Signalverarbeitungsmittel verbunden ist, um das verarbeitete elektrische Signal von dem genannten Verarbeitungsmittel zu empfangen.
  3. Hörhilfe nach Anspruch 2, bei der das genannte Mikrofon eine PVDF-Folie aufweist, die mit biokompatiblen Elektroden überzogen ist.
  4. Hörhilfe nach Anspruch 3, bei der die genannte PVDF-Folie von einem flexiblen Ring getragen wird, der die genannte PVDF-Folie umgibt und spannt.
  5. Hörhilfe nach Anspruch 2, bei der in das genannte Mikrofon ein fluidgefülltes Hydrophon mikrogearbeitet ist.
  6. Hörhilfe nach Anspruch 2, bei der das genannte Mikrofon zum Implantieren an einem Ort distal von dem genannten Mikroaktuator gestaltet ist, um dadurch akustische Kopplung zwischen dem genannten Mikrofon und dem genannten Mikroaktuator zu reduzieren.
  7. Hörhilfe nach Anspruch 2, ferner umfassend Montagemittel zum Befestigen des genannten Mikroaktuators in einer Fensterung, die durch das Promontorium ausgebildet ist, so dass der Wandler nach der Implantation direkten Kontakt mit Fluid im Innenohr erhält.
  8. Hörhilfe nach Anspruch 7, wobei das Montagemittel ein Gewinde auf einer Außenfläche des Rohres hat, so dass der Mikroaktuator in die Fensterung geschraubt werden kann.
  9. Hörhilfe nach Anspruch 2, wobei eine Außenfläche des Rohrs und des Wandlers, die für einen direkten Kontakt des Fluids mit dem Innenohr gestaltet ist, aus einem elektronisch leitenden Material gebildet sind und eine Elektrode für den Wandler bilden.
  10. Hörhilfe nach Anspruch 2, wobei die erste Platte aus vorgespanntem PLZT-Material eines Rainbow-Keramiktyps gebildet ist, das so bearbeitet ist, dass eine Seitenfläche davon in seiner Zusammensetzung reduziert wurde, um ein Material mit einer Cermet-Zusammensetzung zu erhalten, so dass die erste Platte ein monolithisches Unimorph bildet.
  11. Hörhilfe nach Anspruch 2, wobei die erste Platte ein laminiertes Metallunimorph ist.
  12. Hörhilfe nach Anspruch 2, wobei die erste Platte ein Bimorph ist.
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