EP1181950A2 - Implantable hearing system having means for measuring the coupling quality - Google Patents

Implantable hearing system having means for measuring the coupling quality Download PDF

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EP1181950A2
EP1181950A2 EP01118060A EP01118060A EP1181950A2 EP 1181950 A2 EP1181950 A2 EP 1181950A2 EP 01118060 A EP01118060 A EP 01118060A EP 01118060 A EP01118060 A EP 01118060A EP 1181950 A2 EP1181950 A2 EP 1181950A2
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EP
European Patent Office
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impedance
converter
measuring
coupling
hearing
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Hans Dr.-Ing. Leysieffer
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Cochlear Ltd
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Cochlear Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/40Arrangements for obtaining a desired directivity characteristic
    • H04R25/407Circuits for combining signals of a plurality of transducers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/60Mounting or interconnection of hearing aid parts, e.g. inside tips, housings or to ossicles
    • H04R25/604Mounting or interconnection of hearing aid parts, e.g. inside tips, housings or to ossicles of acoustic or vibrational transducers
    • 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
    • HELECTRICITY
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    • H04R2225/00Details of deaf aids covered by H04R25/00, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2225/67Implantable hearing aids or parts thereof not covered by H04R25/606

Definitions

  • the present invention relates to an at least partially implantable hearing system for rehabilitation a hearing disorder with at least one sensor for recording sound signals and their conversion into corresponding electrical sensor signals, an electronic signal processing unit for audio signal processing and amplification of the sensor signals, one electrical power supply unit, the individual components of the system with electricity supplied, as well as with at least one electromechanical output converter for mechanical Stimulation of the middle and / or inner ear.
  • hearing impairment is intended to combine all types of inner ear damage Inner and middle ear damage as well as occasional or permanent ear noises (Tinnitus) can be understood.
  • Implantable hearing systems differ from conventional hearing aids: the sound signal is converted into an electrical signal using an adequate microphone and amplified in an electronic signal processing stage; this reinforced however, the electrical signal is not fed to an electroacoustic transducer (loudspeaker), but an implanted electromechanical transducer, the output side mechanical vibrations directly, i.e. with direct mechanical contact, the Middle or inner ear can be supplied or indirectly by a frictional connection via an air gap in, for example, electromagnetic converter systems.
  • the partially implantable, piezoelectric hearing system of the Japanese group around Suzuki and Yanigahara implies the absence of the middle ear and one for implantation of the transducer open tympanic cavity in advance to be able to couple the piezo element to the stapes (Yanigahara et al .: "Efficacy of the partially implantable middle ear implant in middle and inner ear disorders ", Adv. Audiol., Vol. 4, Karger Basel (1988), pp. 149-159. Suzuki et al .: "Implantation of partially implantable middle ear implant and the indication", Adv. Audiol., Vol. 4, Karger Basel (1988), pp. 160-166).
  • the electromagnetic converter according to Ball (Floating Mass Transducer FMT”; among others US-A-5 624 376 (Ball et al.)), On the other hand, is direct with an intact middle ear with titanium clips fixed to the long extension of the anvil.
  • the electromagnetic transducer of the semi-implantable Systems according to Fredrickson (Fredrickson et al .: "Ongoing investigations into an implantable electromagnetic hearing aid for moderate to severe sensorineural hearing loss ", Otolaryngologic Clinics Of North America, Vol. 28/1 (1995), pp. 107-121) is also published by intact ossicle chain of the middle ear mechanically coupled directly to the anvil body.
  • an advantage of the variants according to a) is that the converter is known as a "floating" Mass “converter can be designed, that is, the transducer element does not require a" reaction " via a tight screw connection to the skull bone, but it swings due to Mass inertia laws with its transducer housing and transmits them directly to a middle ear crossbar.
  • this variant means disadvantageously that voluminous artificial elements have to be introduced into the tympanic cavity and their long-term and biostability especially in the case of temporary pathological changes of the middle ear (e.g.
  • a certain disadvantage of the converter variants according to b) is the fact that the converter housing attached to the skull cap with implantable positioning and fixation systems Need to become.
  • Another disadvantage of the variants according to b) is that, preferably by means of suitable lasers, recesses have to be made in the target ossicles, to be able to apply the coupling element.
  • this is technically complex and expensive and, on the other hand, involves risks for the patient.
  • the main advantage of these converter embodiments according to b) is, however, that the middle ear remains largely free and the coupling access to the middle ear without any major Facial nerve potential can occur.
  • implantable electromechanical hearing aid converters became numerous coupling elements developed and described the mechanical vibration energy of the transducer as possible optimally and long-term stable to the coupling location of the middle or inner ear.
  • Implantable hearing systems were also specified, in which not only one, but several electromechanical transducers are used to stimulate the damaged hearing in order to optimally simulate the multi-channel cochlear amplifier and thus to achieve a further rehabilitation of the damaged hearing than with just one converter.
  • electromechanical transducers are used to stimulate the damaged hearing in order to optimally simulate the multi-channel cochlear amplifier and thus to achieve a further rehabilitation of the damaged hearing than with just one converter.
  • the coupling quality of the mechanical stimulus is influenced by many parameters, and it contributes decisively to the rehabilitation of hearing damage and the perceived hearing quality at. Intraoperatively, this quality of coupling is difficult or impossible to assess, since the movement amplitudes of the vibrating parts even at the highest stimulation levels are in a range around or far below 1 ⁇ m and therefore not by direct visual inspection are assessable. Even if this can be achieved using other technical measurement methods, for example by intraoperative laser measurements (for example by laser Doppler vibrometry), there remains the uncertainty of a long-term stable, secure coupling, since this is under through necrosis, new tissue formation, changes in air pressure and others external and internal influences can be negatively influenced.
  • WO-A-98/36711 proposes a method which uses objective hearing test methods such as ERA (electric response audiometry), ABR (auditory brainstem response) or electrocochleography for partially and fully implantable systems with mechanical or electrical stimulation of the damaged or failed Hearing works.
  • objective hearing test methods such as ERA (electric response audiometry), ABR (auditory brainstem response) or electrocochleography
  • ERA electric response audiometry
  • ABR auditory brainstem response
  • electrocochleography electrocochleography
  • the electromechanical output converter the implanted hearing system is technically reproducible and quantified electrically controlled directly; this will falsify the stimulation level avoided, such as by headphone or in particular acoustic Free-field performances of the audiometric test sound can occur because of this Sensor or microphone function with all associated variabilities in the psychoacoustic Measurement is included.
  • this procedure has the advantage that, for example, frequency-specific hearing threshold measurements with pure sine tones or narrowband signals (for example Third-octave noise) can be reproduced very well even with larger, temporal examination intervals are. Furthermore, the method also allows reproducible psychoacoustic to be obtained Data above the threshold, such as loudness scaling. About that In addition, by offering pure signals, such as sinusoidal signals, non-linearities can also occur subjectively queried, for example due to a deterioration in the coupling quality can arise and are heard as "clinking". Such investigations are through the above-mentioned objective measurement methods based on evoked potentials only limited or not possible at all.
  • electromechanical transducers have the drawbacks that either a subjective assessment of the patient is included in the result or physiological Interfaces are included in the measurement; both aspects make the measurement result insecure and therefore represent a non-optimal one, especially with regard to reproducibility Solution.
  • the invention has for its object an at least partially implantable hearing system to create an objective, even intraoperatively, in a particularly reliable manner Measurement of the coupling quality enables.
  • At least partially implantable Hearing system for the rehabilitation of a hearing disorder with at least one sensor for recording of sound signals and their conversion into corresponding electrical sensor signals, one electronic signal processing unit for audio signal processing and amplification of the Sensor signals, an electrical power supply unit, the individual components of the Systems powered, as well as with at least one electromechanical output converter for mechanical stimulation of the middle and / or inner ear
  • the hearing system for the objective determination of the coupling quality of the output transducer with an impedance measuring arrangement for determining the mechanical impedance of the implanted Provide the condition of the biological load structure coupled to the output converter is.
  • the principle of the present invention has the particular advantage that the coupling quality of the transducer (s) intraoperatively immediately after coupling to the biological one Hearing structure can be assessed and, if necessary, improved intraoperatively, before the implantation is completed without precise knowledge of the coupling success is because the patient is usually operated under total anesthesia and therefore psychoacoustic Measurements are not possible.
  • the present invention also offers the advantage that in the postoperative state Coupling quality of the converter or converters can be objectively observed for a long time can without the patient having to undergo any special procedure. This is done, for example, in such a way that the software interface with which the audiologist or Hearing aid acoustician adjusts the patient's implant to the individual hearing damage, contains a module with which the software is initialized automatically or by active Retrieval of an implant-side impedance measurement is triggered and the corresponding data be transmitted telemetrically to the software interface for further evaluation and evaluation.
  • the Measurement results as digital data in a memory area of the implant provided for this purpose be stored from outside until called up.
  • the impedance measuring arrangement can be an arrangement for measuring the electrical input impedance the or the coupled to the biological load structure have electromechanical output converter (s).
  • the amount and phase data of this electrical input impedance namely reflect the coupled load components, because this is via the electromechanical coupling of the converter (s) appear transformed on the electrical side and are therefore measurable.
  • the relevant output converter to the driver unit is connected via a measuring resistor and a measuring amplifier is provided the input signals that drop across the measuring resistor and are proportional to the converter current Measuring voltage and the converter terminal voltage are present.
  • the voltage drop across the measuring resistor is expediently high-resistance and ground free, and the measuring resistor is advantageously dimensioned such that the Sum of the resistance value of the measuring resistor and the amount of the complex electrical input impedance of the electromechanical coupled to the biological load structure Output converter large compared to the internal resistance of the driver unit is.
  • There are also - preferably digital - means for forming the quotient from converter terminal voltage and converter current are provided.
  • the impedance measuring arrangement can also be used for direct Measurement of the mechanical impedance of the electromechanical output converter coupled biological load structure designed and in the output converter on its Actuator output side can be integrated, preferably the impedance measuring arrangement is designed to generate measurement signals based on the amount and phase of the biological Load structure acting force or the speed of the coupling element at least are approximately proportional.
  • the measurement signals advantageously provided a two-channel measuring amplifier with multiplexer function, and there are corresponding - preferably digital - means for forming the quotient from the measurement signal corresponding to the force acting on the biological load structure and the measurement signal the fast of the coupling element available.
  • the electromechanical output converter and the impedance measuring arrangement can be accommodated in a common housing, which if necessary also houses the measuring amplifier.
  • the described impedance measurements are in no way related to a measuring frequency or limited a measurement level. Both indirect and direct measurement of the mechanical Rather, the impedance of the biological load structure is advantageous - preferably digital - Means for determining the mechanical impedance of the implanted to the Output transducers coupled biological load structure depending on the frequency and / or the level of the stimulation signal emitted by the output transducer intended.
  • the stimulation level range of the hearing implant in question can be in the postoperative observation phase important detailed statements about linear and especially non-linear variations the coupling quality of the electromechanical transducer become. For example, mechanical non-linearity can be expected the coupling to a middle ear ("clink”), which the transmitted sound quality can influence negatively, determined by electrical level variation of the impedance measurement can be.
  • means for Determining the spectral position of resonance frequencies in the course of the measured impedance above the stimulation rate and to determine the difference between the two the impedance measured values occurring at the resonance frequencies can be provided. That difference provides information about the mechanical vibration quality.
  • the procedure explained can basically be applied to all known electromechanical Conversion principles such as electromagnetic, electrodynamic, magnetostrictive, dielectric and especially in piezoelectric transducers, so that the System design of the hearing implant with regard to the transducer shape (s) in principle no restriction exists and thus also mixed forms with multi-channel actuator system design different transducer principles for optimal hearing stimulation are possible.
  • the electromechanical output converter can be implanted with the biological one Load structure via a passive coupling element and / or via a coupling rod in mechanical Connect, and the impedance measuring arrangement can in the coupling rod be inserted.
  • the electronic signal processing unit is preferably also for processing the signals the impedance measuring arrangement.
  • the signal processing unit advantageously has a digital signal processor for processing the sound sensor signals and / or for generating of digital signals for tinnitus masking and for processing the signals the impedance measuring arrangement.
  • the signal processor can briefly interrupt the hearing system's audio signal, in order to feed in the corresponding measurement signals, for example from the signal processor be generated yourself.
  • the electrical transducer impedance measurement can be performed also take place below the resting hearing threshold of the individual patient not to disturb the patient by the measurement signals. To do this, the individual, spectral Resting threshold data of the patient in question in a memory area of the system to which the measurement software of the signal processor then relates takes.
  • the signal processor can be designed statically in such a way that corresponding software modules based on scientific knowledge, once in a program memory of the signal processor are stored and remain unchanged. But then lie later Example based on recent scientific knowledge improved algorithms for Speech signal processing and processing and if these are to be used, must be followed by an invasive, operative patient intervention for the entire implant or the implant module, which contains the corresponding signal processing unit against a new one with the changed one Operating software to be replaced. This intervention harbors new medical risks for the patient and involves a lot of effort.
  • the signal processor for recording and playback of an operating program repeatedly writable, implantable memory arrangement is assigned, and at least Parts of the operating program by an external unit via a telemetry device transmitted data can be changed or exchanged. That way After the implantable system is implanted, the operating software, including Software for controlling the switchable clutch arrangement explained above, as change or replace them completely, as is the case for other known systems for the rehabilitation of hearing disorders in DE-C-199 15 846 is explained.
  • the design is preferably such that it also applies to fully implantable systems also operating parameters known per se, that is to say patient-specific Data, such as audiological adaptation data, or changeable implant system parameters (for example as a variable in a software program to control the switchable clutch arrangement or for regulating a battery recharge) after the Implantation transcutaneously, i.e. wirelessly through the closed skin, into the implant can be transferred and thus changed.
  • patient-specific Data such as audiological adaptation data, or changeable implant system parameters (for example as a variable in a software program to control the switchable clutch arrangement or for regulating a battery recharge) after the Implantation transcutaneously, i.e. wirelessly through the closed skin, into the implant can be transferred and thus changed.
  • the software modules are preferred dynamic, or in other words capable of learning, designed to be as optimal as possible Rehabilitation of the particular hearing disorder to come.
  • the software modules be designed adaptively, and a parameter adjustment can be carried out by "training" the implant carrier and other aids are made.
  • the signal processing electronics can contain a software module that a The best possible stimulation based on an adaptive neural network reached.
  • This neural network can be trained by the implant carrier and / or with the help of other external aids.
  • the memory arrangement for storing operating parameters and the memory arrangement for recording and playback of the operating program can be independent of each other Memory implemented; however, it can also be a single memory in which can be used to store both operating parameters and operating programs.
  • the present solution allows the system to be adapted to circumstances that only after Implantation of the implantable system can be detected.
  • the sensory (sound sensor or microphone) and actuator (output stimulator) biological interfaces always depend on the anatomical, biological and neurophysiological conditions, for example of the inter-individual healing process.
  • These interface parameters can in particular also be time-variant individually.
  • the transmission behavior of an implanted microphone can be due to of tissue layers and the transmission behavior of one coupled to the inner ear electromechanical transducer due to different coupling quality interindividually and vary individually.
  • Such differences in interface parameters, which are reflected in the devices known from the prior art not even by replacement of the implant can be reduced or eliminated by changing this Optimized or improved signal processing of the implant become.
  • the means a rechargeable battery system
  • these electrical energy storage devices are progressing Technology ever longer lifetimes and thus increasing dwell times in the patient enable. It can be assumed that basic and application research advances rapidly for signal processing algorithms. The need or the patient's wish to adapt or change the operating software is therefore expected to expire before the life of the implant-internal energy source enter.
  • the system described here allows such an adjustment of the Operating programs of the implant even in the already implanted state.
  • an intermediate storage arrangement in which of the data transmitted to the external unit via the telemetry device before being forwarded to the signal processor can be cached.
  • the Complete the transfer process from the external device to the implanted system, before the data transmitted via the telemetry device is forwarded to the signal processor become.
  • a check logic can be provided in the buffer arrangement stored data before being passed to the signal processor of a review subjects.
  • a microprocessor module in particular a microcontroller, can be used for Intra-implant control of the signal processor can be provided via a data bus, wherein expediently the checking logic and the buffer arrangement in the microprocessor module are implemented and where via the data bus and the telemetry device also program parts or entire software modules between the outside world, the microprocessor module and can be transmitted to the signal processor.
  • the microprocessor module is preferably an implantable memory arrangement for Save a work program for the microprocessor module assigned, and at least Parts of the work program for the microprocessor module can be carried out by the External unit changed or exchanged data transmitted via the telemetry device become.
  • At least two storage areas can be accommodated and playback of at least the operating program of the signal processor is provided his. This contributes to the reliability of the system by the multiple existence the memory area which contains the operating program or programs, for example after an external transfer or when the implant is switched on the software can be checked for errors.
  • the buffer arrangement can also have at least two memory areas for recording and playback from the external unit via the telemetry device have transmitted data, so that after data transmission from the external unit a check of the error-free nature of the transmitted data in the buffer area Data can be made.
  • the memory areas can, for example complementary storage of the data transmitted by the external unit.
  • At least one of the storage areas of the intermediate storage arrangement can also be used for Recording only part of the data transmitted by the external unit, in this case, checking the accuracy of the transmitted data section by section he follows.
  • the signal processor rewritable permanent storage area can be assigned in which the for a "minimal operation" instructions and parameters required by the system are stored, for example Instructions following a "system crash" at least to ensure error-free operation the telemetry device for receiving an operating program and instructions for Ensure that it is saved in the control logic.
  • the telemetry device is advantageously except for reception of operating programs from the external unit also for the transmission of operating parameters designed between the implantable part of the system and the external unit, so on the one hand such parameters from a doctor, a hearing care professional or the Carrier of the system itself can be adjusted (for example volume), on the other hand the system can also transmit parameters to the external unit, for example to check the status of the system.
  • a fully implantable hearing system of the type explained here can be on the implant side in addition to the actuator stimulation arrangement and the signal processing unit at least have an implantable sound sensor and a rechargeable electrical storage element, in which case a wireless transcutaneous charging device for charging of the storage element can be provided.
  • a primary cell or another energy supply unit can also be present, that does not require transcutaneous recharge. This is especially true if you take into account that in the near future, mainly through further development of processor technology with essential Reduction in the energy requirement for electronic signal processing is, so that new forms of energy supply are practically applicable for implantable hearing systems for example an energy supply like the Seebeck effect is described in DE-C 198 27 898.
  • a wireless remote control is also preferably used Control of the implant functions by the implant carrier available.
  • the hearing system is partially implantable, there is at least one sound sensor electronic signal processing unit, the power supply unit and a modulator / transmitter unit in an external on the body, preferably on the head above the implant, external module to be carried.
  • the implant has the electromechanical on the output side Converter and the switchable clutch arrangement, but is energetically passive and receives its operating energy and control data for the output converter and the switchable coupling arrangement via the modulator / transmitter unit in the external Module.
  • a hearing disorder in both ears has two system units, each one of the are assigned to both ears.
  • the two system units can essentially each other be equal. But it can also be the one system unit as the master unit and the system unit other than slave unit controlled by the master unit.
  • the Signal processing modules of the two system units can in any way, in particular via a wired implantable line connection or via a wireless Connection, preferably a bidirectional radio frequency link, a structure-borne noise Ultrasonic path or the electrical conductivity of the tissue of the implant carrier exploiting data transmission path, communicate with each other in such a way that Optimized binaural signal processing and converter array control in both system units is achieved.
  • the external sound signal is recorded via one or more sound sensors (microphones) 10a to 10n and converted into analog electrical signals.
  • these sensor functions are not required.
  • the electrical sensor signals are passed to a unit 11, which is part of an implantable electronic module 12 and in which the sensor signal or signals are selected, preprocessed and converted into digital signals (A / D conversion).
  • the preprocessing can consist, for example, of an analog linear or non-linear pre-amplification and filtering (for example antialiasing filtering).
  • the digitized sensor signal or signals are fed to a digital signal processor (DSP) 13, which performs the intended function of the hearing implant, such as audio signal processing in a system for inner ear deafness and / or signal generation in the case of a tinnitus masker or noiser.
  • DSP digital signal processor
  • the signal processor 13 contains a non-rewritable permanent memory area S 0 , in which the instructions and parameters required for "minimal operation" of the system are stored, and a memory area S 1 , in which the operating software for the intended function or functions of the implant system are stored. This memory area is preferably provided in duplicate (S 1 and S 2 ).
  • the program memory which can be written repeatedly, for accommodating the operating software can be based on EEPROM or RAM cells, in which case it should be ensured that this RAM area is always “buffered" by the implant-internal energy supply system.
  • the digital output signals of the signal processor 13 are in a digital-to-analog converter (D / A) 14 converted to analog signals.
  • D / A converter can vary depending on the implant function can also be designed multiple times or completely eliminated if at Example in the case of a hearing system with an electromagnetic output converter for example pulse width modulated, serial digital output signal of the signal processor 13 is transmitted directly to the output converter.
  • the analog output signal of the digital-to-analog converter 14 is then guided to a driver unit 15 which, depending on the implant function an output-side electromechanical transducer 16 for stimulating the means or Drives inner ear.
  • the signal processing components 11 and 13 to 15 are controlled by a microcontroller 17 (.mu.C) with one or two associated memories S 4 or S 5 via a bidirectional data bus 18.
  • the operating software components of the implant management system for example administrative monitoring and telemetry functions, can be stored in the memory areas S 4 and S 5 .
  • the memories S 1 and / or S 2 externally changeable, patient-specific, such as, for example, audiological adaptation parameters can also be stored.
  • the microcontroller 17 has a memory S 3 that can be written to repeatedly, in which a work program for the microcontroller 17 is stored.
  • the microcontroller 17 communicates with a telemetry system (TS) 20 via a data bus 19.
  • This telemetry system 20 in turn communicates through the closed skin indicated at 21, for example via an inductive coil coupling (not shown), wirelessly bidirectionally with an external programming system (PS) 22.
  • PS external programming system
  • the programming system 22 can advantageously be a PC-based system with appropriate programming, editing, presentation and management software.
  • the operating software of the implant system that is to be changed or completely exchanged is transmitted via this telemetry interface and initially stored temporarily in the memory area S 4 and / or S 5 of the microcontroller 17.
  • the storage area S 5 can be used for a complementary storage of the data transmitted by the external system, and a simple verification of the software transmission by a reading process via the telemetry interface can be carried out to determine the coincidence of the contents of the storage areas S 4 and S 5 check before the content of the rewritable memory S 3 is changed or exchanged.
  • the operating software of the at least partially implantable hearing system should include both the operating software of the microcontroller 17 (for example housekeeping functions such as energy management or telemetry functions) and the operating software of the digital signal processor 13.
  • the operating software of the microcontroller 17 for example housekeeping functions such as energy management or telemetry functions
  • the operating software of the digital signal processor 13 For example, a simple verification of the software transmission can be carried out by means of a reading process via the telemetry interface before the operating software or the corresponding signal processing components of this software are transmitted to the program memory area S 1 of the digital signal processor 13 via the data bus 18.
  • the work program for the microcontroller 17, which is stored, for example, in the repeatedly writable memory S 3 can be changed or exchanged in whole or in part using the external unit 22 via the telemetry interface 20.
  • the D / A converter 14 and the respective converter principle of the output converter 16 adapted driver amplifier 15 follows a measuring system explained in more detail below (IMS) 25 for analog determination of the electrical converter impedance.
  • IMS measuring system explained in more detail below
  • the from the measurement system 25 supplied analog measurement data are via a measurement amplifier 26 and an associated A / D converter 27 amplified and converted into digital measurement data.
  • the digital measurement data will be to the digital signal processor 13 of the hearing system for further processing and / or storage transmitted.
  • This driver and impedance detection system with associated electromechanical Output converter 16 is shown in FIG. 1 shown in dashed lines as a unit 28.
  • the impedance measurement data can be sent to the Outside world to the programming and display system 22 (for example a PC with a corresponding Hardware interface).
  • the unit 28 is accordingly to be provided several times, as shown in FIG. 1 shown in dashed lines is.
  • the respective impedance measurement data are then sent to the digital signal processor 13 via a corresponding digital data bus structure provided (not shown in FIG. 1).
  • All electronic components of the implant system are primary or secondary battery 30 supplied with electrical operating energy.
  • FIG. 2 shows a possible, simple embodiment of the impedance measuring system 25 for a converter channel according to FIG. 1.
  • the digital driver data for the electromechanical converter 16 coming from the digital signal processor 13 are converted into an analog signal by the D / A converter 14 and fed to the converter driver 15.
  • the output of driver 15 is shown as voltage source U o with internal resistance R i .
  • the analog output signal of this driver 15 is fed to the electromechanical converter 16 having a complex electrical impedance Z L via a measuring resistor R m .
  • the respective basic functions of the driver and impedance measuring unit 28 are set by the microcontroller 17 via a digital control bus 31.
  • FIG. 3 shows in an electromechanical equivalent circuit diagram the approximation of a piezoelectric transducer with coupled biological load components.
  • the piezoelectric transducer on the electrical impedance side Z EI is essentially determined by a quiescent capacitance C o and a loss conductance G.
  • the mechanical components of the converter itself, which represent the mechanical impedance Z w follow an electromechanical unit converter 33 with an electromechanical converter factor ⁇ . If a piezoelectric transducer is operated in a highly tuned manner, that is to say if the first mechanical resonance frequency is at the upper end of the spectral transmission range, as is explained in more detail in US Pat. No.
  • the mechanical impedance of the transducer Z w is well approximated by that mechanical components dynamic transducer mass m w , transducer stiffness s w and the transducer friction resistance (real part) W w determined.
  • the biological, mechanical load impedance Z B in the present example should also be due to the three mechanical impedance components mass m B (for example, the mass of a middle ear cross member), stiffness s B (for example, stiffness of the clamping ring band of the stirrup footplate in the oval window) and frictional resistance W B (for Example connective tissue at the coupling point).
  • m B for example, the mass of a middle ear cross member
  • stiffness s B for example, stiffness of the clamping ring band of the stirrup footplate in the oval window
  • frictional resistance W B for Example connective tissue at the coupling point.
  • FIG. 4 shows the equivalent circuit diagram of the electrical converter impedance Z L according to FIG. 3, the coil L M reflecting the sum of the masses m w and m B , the capacitance C M the mechanical parallel connection of the stiffnesses sw and s B and the resistance R M the mechanical parallel connection of the components Ww and W B.
  • FIG. 5 shows the course of the amount of the electrical converter impedance / Z L / over the frequency f according to FIG. 4 in double logarithmic representation.
  • the series resonance occurring at f 1 and the parallel resonance at f 2 are determined by the components L M and C M with C o .
  • the size ⁇ / Z L / provides information about the mechanical vibration quality.
  • very precise information about the coupling quality and its course over time can be obtained, especially if the impedance measurements represent the entire spectral and level range of the hearing implant.
  • FIG. 6 shows a fully implantable hearing system largely in accordance with the system according to FIG. 1, but with the variant of direct mechanical impedance measurement.
  • a unit 35 accommodated in a housing 34 with an output-side electromechanical converter 36 which has an electromechanically active element 37, for example a piezoelectric and / or electromagnetic system .
  • an electromechanically active element 37 for example a piezoelectric and / or electromagnetic system
  • a mechanical impedance measuring system 38 is integrated in the converter 36, which in the implanted state measures the force F acting on the coupled biological load structure and the speed v of a coupling element 39 according to amount and phase.
  • the biological load structure is not shown.
  • the impedance measuring system 38 supplies electrical, analog measuring signals S F and S v , which are proportional to the force F and the rapid v . These analog measurement signals are converted into digital measurement data via a corresponding two-channel measurement amplifier 40 with multiplexer function and associated A / D converter 27 and transmitted to the digital signal processor 13 of the hearing system for further processing and / or storage.
  • This driver and impedance detection system with associated electromechanical converter 36 is shown in dashed lines as a unit 41.
  • the impedance measurement data can be transmitted to the outside world via the microcontroller 17 and the telemetry unit 20 to the programming and display system 22 (for example a PC with a corresponding hardware interface).
  • the unit 41 surrounded by dashed lines is to be supplemented accordingly, as shown in FIG. 6 is also shown in dashed lines.
  • the respective impedance measurement data are the digital Signal processor 13 is then available via a corresponding digital data bus structure provided (not shown in FIG. 6).
  • FIG. 7 shows a fully implantable hearing system with the variant of direct mechanical Impedance measurement according to FIG. 6, with the corresponding two-channel measuring amplifier 40 with multiplexer function and the associated A / D converter 27 for detection of the force and fast signals are integrated into the housing 34 of the unit 35.
  • the electromechanical active element of the converter 36 and the measuring system for determining the mechanical Load impedance are shown here together as element 42.
  • the coupling element for biological load is again designated 39.
  • FIG. 8 shows an example of the structure of the unit 35 according to FIG. 6 with a piezoelectric Transducer system according to US-A 5 277 694 and an additional measuring system for determination the mechanical impedance.
  • unit 35 has a biocompatible, cylindrical housing 34 made of electrically conductive material, for example Titanium, which is filled with inert gas.
  • a vibratable, electrical conductive membrane 46 of the output-side electromechanical transducer 36 is arranged.
  • the membrane 46 is preferably circular and it is on its outer edge with the Housing 34 firmly connected.
  • a thin Disc 47 made of piezoelectric material, for example lead zirconate titanate (PZT).
  • the the side of the piezo disk 47 facing the membrane 46 is electrically connected to the membrane 46 conductive connection, expediently via an electrically conductive adhesive connection.
  • the piezo disk 47 On the side facing away from the membrane 46, the piezo disk 47 has a contacted thin, flexible wire, which is part of a signal line 48 and in turn via a hermetic housing lead-through 49 with an outside of the housing 34 Converter feed line 50 is connected.
  • a ground connection 53 is from the converter feed line 50 via the housing bushing 49 led to the inside of the housing 34.
  • An electro-mechanical output side Transducer 36 of this type typically has a relatively high mechanical output impedance, in particular a mechanical output impedance that is higher than the mechanical load impedance the biological agent and / or coupled to the transducer in the implanted state Inner ear structure.
  • a coupling rod 55 and a passive coupling element 56 which is connected to the converter 36 remote end of the coupling rod 55 is attached or from this coupling rod end itself is formed.
  • the coupling of the output side of the converter 36 to the biological one Load structure, for example a target ossicle, is carried out via the mechanical impedance measuring system 38, which with the in FIG. 8 upper side of the membrane 46, preferably in the center the membrane is in mechanical connection.
  • the impedance measuring system 38 can also be used its membrane-side end directly on the membrane 46 and with its other end engage at the membrane-side end of the coupling rod 55; but it can also be in the Coupling rod 55 may be inserted.
  • the coupling rod 55 extends at least approximately in the illustrated embodiment perpendicular to the membrane 46 through an elastically resilient polymer seal 57 from the outside into the interior of the housing 34.
  • the polymer seal 57 is designed so that it allows axial vibrations of the coupling rod 55 in the implanted state.
  • the impedance measuring system 38 is housed within the housing 34.
  • the analog measuring signals S F and S v are transmitted from the impedance measuring system 38 via measuring lines 59, 60, internal signal feedthroughs 61 and the housing feedthrough 49 to the converter feed line 50.
  • the impedance measuring system 38 is also electrically connected to the housing 34 via a ground connection 62 and to the ground connection 53 via this housing.
  • the reference potential of the two measurement signals S F and S v for force and speed is thus the converter housing 34.
  • the impedance measuring system 38 is preferably itself based on piezoelectric converters and therefore active electrical impedance converters are necessary in the measuring system, these can be supplied by an electrical phantom power from Electronics module 12 of the implantable hearing system can be supplied with operating energy via one of the two implant measuring lines 59, 60 for force or speed.
  • FIG. 9 shows an example of a piezoelectric transducer system with a measuring system for determination the mechanical impedance according to FIG. 7, here the measuring amplifier 40 and associated A / D converter 27 in a separate electronic module connected via feed lines 63 64 are accommodated in the converter housing 34.
  • the impedance measuring system 38 and the separate electronics module 64 can be supplied via an electrical phantom power from Electronics module 12 of the implantable hearing system from one of two active implant lines (Signal line 48 for the actuator driver signal or a signal line 65 for the digital A / D output signal) can be supplied with operating energy.
  • FIG. 10 schematically shows the structure of a fully implantable hearing system, which as actuator stimulation arrangement an output-side electromechanical converter 16 or 36, for example the converter according to FIG. 8 or FIG. 9.
  • the output side Electromechanical transducers can generally be used as any electromagnetic, electrodynamic, piezoelectric, magnetostrictive or dielectric (capacitive) transducer be trained.
  • the converter shown in FIGS. 8 and 9 can also be modified in the manner explained in DE-C-198 40 211 in such a way that on the in 8 and 9 the lower side of the piezoelectric ceramic disk 47 is a permanent magnet is attached, in the manner of an electromagnetic transducer with an electromagnetic coil interacts.
  • the electromechanical converter on the output side can also be an electromagnetic one Act converter arrangement as described in EP-A-0 984 663. In each case, the measuring system 25 or 38 explained here is additionally provided.
  • a coupling element in addition to a coupling part for the coupling location in question, has a crimp sleeve, which initially loosely on a rod-shaped part of a provided with a rough surface Coupling rod is pushed on, which is connected to the converter in the manner explained above is.
  • the crimp sleeve can simply be moved relative to the coupling rod and rotated to the coupling part of the coupling element with the intended Align coupling point exactly. Then the crimp sleeve is fixed by using of a crimping tool is plastically cold worked.
  • the coupling element with Reference to the coupling rod can also be set by means of a retractable belt loop.
  • a coupling element on its Coupling ends have a contact surface that matches the surface shape of the coupling point adaptable or adapted surface shape and such a surface quality and surface area that it attaches to by attaching the coupling end the coupling point for a dynamic tension-compression coupling of coupling element and Ossicular chain comes through surface adhesion, which ensures a secure mutual connection of coupling element and ossicle chain is sufficient.
  • the coupling element can be implanted with one State at the coupling point of the attenuator with entropy-elastic Properties are provided to ensure an optimal vibration form of the stirrup footplate or one the round window or an artificial window in the cochlea, in the vestibule or in the labyrinth closing membrane and the risk of damage the natural structures in the area of the coupling point during and after the implantation to keep particularly low (DE-A-199 35 029).
  • the coupling element can according to DE-C-199 31 788 with an actuator for optional adjustment of the coupling element between an open position in which the Coupling element can be brought into and out of engagement with the coupling point, and a closed position be provided in which the coupling element in the implanted state with the coupling point is in force and / or positive connection.
  • a coupling arrangement is also suitable on the ossicle chain (DE-A-199 48 336), which can be set into mechanical vibrations by the transducer Coupling rod and one which can be connected to the preselected coupling point Has coupling element, wherein the coupling rod and the coupling element over at least a coupling are connected to each other and at least one in the implanted state section of the coupling element adjacent to the coupling point for low-loss vibration initiation is designed in the coupling point, a first coupling half of the Coupling an outer contour with at least approximately the shape of a spherical cap has in an inner contour which is at least partially complementary to the outer contour a second coupling half is receivable, and wherein the coupling is reversible against frictional forces pivotable and / or rotatable, but in those occurring in the implanted state dynamic forces is essentially rigid.
  • Such a coupling arrangement has a first coupling half the coupling an outer contour with at least approximately cylindrical, preferably circular cylindrical, shape that is at least partially in an outer contour complementary inner contour of a second coupling half is receivable, one in implanted state at the coupling point of the portion of the coupling element Low-loss vibration initiation is designed in the coupling point, being implanted in the Condition a transfer of dynamic forces between the two coupling halves the coupling essentially in the direction of the longitudinal axis of the first coupling half takes place, and the coupling can be reversibly coupled and uncoupled and reversibly linear and / or rotationally adjustable with respect to a longitudinal axis of the first coupling half, however, is rigid with dynamic forces occurring in the implanted state.
  • fully implantable hearing system also include implantable microphone (sound sensor) 10, a wireless remote control 69 for control the implant functions through the implant carrier and a wireless, transcutaneous charging system with a charger 70 and a charging coil 71 for recharging those in the implant secondary battery 30 ( Figures 1, 6 and 7) to power the hearing system.
  • implantable microphone sound sensor
  • wireless remote control 69 for control the implant functions through the implant carrier
  • a wireless, transcutaneous charging system with a charger 70 and a charging coil 71 for recharging those in the implant secondary battery 30 ( Figures 1, 6 and 7) to power the hearing system.
  • the microphone 10 can advantageously be constructed in the manner known from EP-A-0 831 673 and with a microphone capsule, which is hermetically sealed on all sides in a housing is, and with an electrical bushing arrangement for carrying out at least one electrical connection from the interior of the housing to the outside be, the housing having at least two legs that are at an angle with respect are aligned with each other, one leg receiving the microphone capsule and with a sound inlet membrane is provided, the other leg of the electrical bushing arrangement contains and set back to the level of the sound entry membrane is, and wherein the geometry of the microphone housing is selected so that during implantation of the microphone in the mastoid cavity of the leg containing the sound entry membrane from the mastoid into an artificial hole in the back, bony wall of the auditory canal protrudes and the sound entry membrane touches the skin of the ear canal wall.
  • fixation element US-A-5 999 632 known type can be provided which has a cuff that with a cylindrical housing part encloses the leg containing the sound inlet membrane and can be placed against the side of the ear canal wall facing the ear canal skin, projecting, elastic flange parts is provided.
  • the fixation element includes preferably a holder, which said flange parts before implantation against an elastic restoring force of the flange parts in a push through holds through the hole of the ear canal wall bent position allowed.
  • the charging coil 71 connected to the output of the charger 70 preferably forms in of the type known from US-A-5 279 292 part of a transmission series resonant circuit which with a receiving series resonance circuit, not shown, are inductively coupled can.
  • the receiving series resonance circuit can be part of the implantable electronic module 12 ( Figures 1, 6 and 7) and according to US-A-5 279 292 a constant current source for form the battery 30.
  • the receiving series resonance circuit is located in a battery charging circuit, that depending on the respective phase of the flowing in the charging circuit Charge currents over one or the other branch of a full-wave rectifier bridge is closed.
  • the electronics module 12 is in the arrangement according to FIG. 10 via a microphone line 72 the microphone 10 and via the transducer feed line 50 to the electromechanical transducer 16 or 36 and the measuring system 25 or 38 connected.
  • FIG. 11 schematically shows the structure of a partially implantable hearing system.
  • this partially implantable System are a microphone 10, an electronics module 74 for an electronic Signal processing largely as shown in FIG. 1, 6 or 7 (but without the telemetry system 20), the power supply (battery) 30 and a modulator / transmitter unit 75 in an external one to be worn externally on the body, preferably on the head above the implant Module 76 included.
  • the implant is energetically passive.
  • Its electronics module 77 (without battery 30) receives operating energy and control signals for the converter 16 or 36 and the measuring system 25 or 38 via the modulator / transmitter unit 75 in the external part 76.
  • the electronics module 77 and the modulator / transmitter unit 75 included the necessary telemetry unit to transmit the impedance measurement data to the extracorporeal unit 76 for further evaluation
  • Both the fully implantable and the partially implantable hearing system can be monoaural (as shown in Figures 10 and 11) or binaural.
  • a binaural system for the rehabilitation of a hearing disorder of both ears has two system units, the are each assigned to one of the two ears.
  • the two system units can be essentially the same. But it can also be a system unit as a master unit and the other system unit as the slave unit controlled by the master unit be designed.
  • the signal processing modules of the two system units can be set to any Way, in particular via a wired implantable line connection or over a wireless connection, preferably a bidirectional radio-frequency link structure-borne sound-coupled ultrasound system or the electrical conductivity of the tissue data transmission path utilizing the implant carrier, so communicating with one another, that optimized binaural signal processing is achieved in both system units becomes.

Abstract

The system has at least one sensor for picking up sound signals and converting them into electrical signals, an electronic unit for audio signal processing and amplification, an electrical supply unit and at least one electromechanical output converter for mechanical stimulation of the middle and/or inner ear. An impedance measurement arrangement determines the mechanical impedance of the biological load structure coupled to the output converter. The system has at least one sensor (10a-10n) for picking up sound signals ands converting them into corresponding electrical signals, an electronic signal processing unit (12) for audio signal processing and amplification, an electrical supply unit (30) and at least one electromechanical output converter (16) for mechanical stimulation of the middle and/or inner ear. An impedance measurement arrangement (25) determines the mechanical impedance of the biological load structure coupled to the output converter in the implanted state.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mindestens teilweise implantierbares Hörsystem zur Rehabilitation einer Hörstörung mit mindestens einem Sensor zur Aufnahme von Schallsignalen und deren Umwandlung in entsprechende elektrische Sensorsignale, einer elektronischen Signalverarbeitungseinheit zur Audiosignalverarbeitung und -verstärkung der Sensorsignale, einer elektrischen Energieversorgungseinheit, die einzelne Komponenten des Systems mit Strom versorgt, sowie mit mindestens einem elektromechanischen Ausgangswandler zur mechanischen Stimulation des Mittel- und/oder Innenohres.The present invention relates to an at least partially implantable hearing system for rehabilitation a hearing disorder with at least one sensor for recording sound signals and their conversion into corresponding electrical sensor signals, an electronic signal processing unit for audio signal processing and amplification of the sensor signals, one electrical power supply unit, the individual components of the system with electricity supplied, as well as with at least one electromechanical output converter for mechanical Stimulation of the middle and / or inner ear.

Unter dem Begriff "Hörstörung" sollen vorliegend alle Arten von Innenohrschäden, kombinierten Innen- und Mittelohrschäden sowie auch zeitweise auftretende oder permanente Ohrgeräusche (Tinnitus) verstanden werden.In the present case, the term “hearing impairment” is intended to combine all types of inner ear damage Inner and middle ear damage as well as occasional or permanent ear noises (Tinnitus) can be understood.

Elektronische Maßnahmen zur Rehabilitation eines operativ nicht behebbaren Innenohrschadens haben heute einen wichtigen Stellenwert erreicht. Bei totalem Ausfall des Innenohres sind Cochlea Implantate mit direkter elektrischer Reizung des verbleibenden Hörnerven im routinemäßigen klinischen Einsatz. Bei mittleren bis schweren Innenohrschäden kommen derzeit erstmals volldigitale Hörgeräte zur Anwendung, die eine neue Welt der elektronischen Audiosignalverarbeitung eröffnen und erweiterte Möglichkeiten der gezielten audiologischen Feinanpassung der Hörgeräte an den individuellen Innenohrschaden bieten. Trotz dieser in den letzten Jahren erreichten, erheblichen Verbesserungen der apparativen Hörgeräteversorgung bleiben bei konventionellen Hörgeräten grundsätzliche Nachteile bestehen, die durch das Prinzip der akustischen Verstärkung bedingt sind, das heißt insbesondere durch die Rückwandlung des elektronisch verstärkten Signals in Luftschall. Zu diesen Nachteilen zählen Aspekte wie die Sichtbarkeit der Hörgeräte, mangelnde Klangqualität aufgrund der elektromagnetischen Wandler (Lautsprecher), verschlossener äußerer Gehörgang sowie Rückkoplungseffekte bei hoher akustischer Verstärkung.Electronic measures for the rehabilitation of an inner ear damage that cannot be repaired by surgery have achieved an important position today. In the event of total failure of the inner ear are cochlear implants with direct electrical stimulation of the remaining auditory nerve in the routine clinical use. With moderate to severe damage to the inner ear fully digital hearing aids are currently being used for the first time and are opening a new world of electronic Open up audio signal processing and expand the possibilities of targeted audiological Provide fine-tuning of the hearing aids to the individual inner ear damage. Despite This has achieved significant improvements in the provision of hearing aids in recent years there are fundamental disadvantages with conventional hearing aids, which are caused by the principle of acoustic amplification, that is to say in particular by the conversion of the electronically amplified signal into airborne sound. To these disadvantages include aspects such as the visibility of the hearing aids, poor sound quality due to the electromagnetic transducer (loudspeaker), closed external ear canal as well Feedback effects with high acoustic amplification.

Aufgrund dieser prinzipiellen Nachteile besteht seit langem der Wunsch, von konventionellen Hörgeräten mit akustischer Anregung des geschädigten Innenohres abzuweichen und diese durch teil- oder vollimplantierbare Hörsysteme mit einer direkten mechanischen Stimulation zu ersetzen. Implantierbare Hörsysteme unterscheiden sich von konventionellen Hörgeräten: zwar wird das Schallsignal mit einem adäquaten Mikrofon in ein elektrisches Signal umgewandelt und in einer elektronischen Signalverarbeitungsstufe verstärkt; dieses verstärkte elektrische Signal wird jedoch nicht einem elektroakustischen Wandler (Lautsprecher) zugeführt, sondern einem implantierten elektromechanischen Wandler, dessen ausgangsseitige mechanische Schwingungen unmittelbar, also mit direktem mechanischem Kontakt, dem Mittel- beziehungsweise Innenohr zugeführt werden oder mittelbar durch einen Kraftschluss über einen Luftspalt bei zum Beispiel elektromagnetischen Wandlersystemen. Dieses Prinzip gilt unabhängig von einer teilweisen oder vollständigen Implantation aller notwendigen Systemelemente sowie auch unabhängig davon, ob eine reine Innenohrschwerhörigkeit bei vollständig intaktem Mittelohr oder eine kombinierte Schwerhörigkeit (Mittel- und Innenohr geschädigt) rehabilitiert werden soll. Daher sind in der jüngeren wissenschaftlichen Literatur sowie in zahlreichen Patentschriften implantierbare elektromechanische Wandler sowie Verfahren zur Ankopplung der mechanischen Wandlerschwingungen an das intakte Mittelohr beziehungsweise das Innenohr direkt zur Rehabilitation einer reinen Innenohrschwerhörigkeit sowie auch an verbleibende Ossikel des Mittelohres bei artifiziell oder pathologisch verändertem Mittelohr zur Versorgung einer Schalleitungsschwerhörigkeit sowie deren Kombinationen beschrieben worden.Because of these fundamental disadvantages, there has long been a desire for conventional ones Hearing aids with acoustic excitation of the damaged inner ear and deviate them through partially or fully implantable hearing systems with direct mechanical stimulation to replace. Implantable hearing systems differ from conventional hearing aids: the sound signal is converted into an electrical signal using an adequate microphone and amplified in an electronic signal processing stage; this reinforced however, the electrical signal is not fed to an electroacoustic transducer (loudspeaker), but an implanted electromechanical transducer, the output side mechanical vibrations directly, i.e. with direct mechanical contact, the Middle or inner ear can be supplied or indirectly by a frictional connection via an air gap in, for example, electromagnetic converter systems. This principle applies regardless of a partial or complete implantation of all necessary system elements as well as regardless of whether a pure inner ear hearing loss is complete intact middle ear or a combined hearing loss (middle and inner ear damaged) should be rehabilitated. Therefore, in the more recent scientific literature as well as implantable electromechanical transducers and methods in numerous patents for coupling the mechanical transducer vibrations to the intact middle ear or the inner ear directly for the rehabilitation of a pure inner ear hearing loss as well as on remaining middle ear ossicles in the case of artificially or pathologically changed Middle ear for the care of a hearing loss and combinations thereof have been described.

Als elektromechanisches Wandlerverfahren kommen grundsätzlich alle physikalischen Wandlungsprinzipien in Frage wie elektromagnetisch, elektrodynamisch, magnetostriktiv, dielektrisch und piezoelektrisch. Verschiedene Forschungsgruppen haben sich in den letzten Jahren im wesentlichen auf zwei dieser Verfahren konzentriert: elektromagnetisch und piezoelektrisch. Eine Übersicht über diese Wandlervarianten findet sich bei H. P. Zenner und H. Leysieffer (HNO 1997 Vol. 45, S. 749 - 774).Basically, all physical come as an electromechanical converter method Principles of change in questions such as electromagnetic, electrodynamic, magnetostrictive, dielectric and piezoelectric. Various research groups have emerged in the past Years essentially focused on two of these methods: electromagnetic and piezoelectric. An overview of these converter variants can be found in H. P. Zenner and H. Leysieffer (ENT 1997 Vol. 45, pp. 749 - 774).

Beim piezoelektrischen Verfahren ist eine mechanisch direkte Kopplung der ausgangsseitigen Wandlerschwingungen an die Mittelohrossikel oder direkt an das ovale Fenster notwendig; beim elektromagnetischen Prinzip kann die Kraftkopplung einerseits über einen Luftspalt erfolgen ("kontaklos"), das heißt, nur der Permanentmagnet wird durch dauerhafte Fixation in direkten mechanischen Kontakt mit einem Mittelohrossikel gebracht. Andererseits besteht die Möglichkeit, den Wandler vollständig in einem Gehäuse zu realisieren (Spule und Magnet sind mit kleinstmöglichem Luftspalt gekoppelt) und die ausgangsseitigen Schwingungen über ein mechanisch steifes Koppelelement mit direktem Kontakt auf die Mittelohrossikel zu übertragen (H. Leysieffer et al. 1997 (HNO 1997, Vol. 45, S. 792-800).In the piezoelectric method, there is a mechanical direct coupling of the output side Transducer vibrations to the middle ear or directly to the oval window are necessary; in the electromagnetic principle, the coupling of forces can take place on the one hand via an air gap ("contactless"), that is, only the permanent magnet is in permanent fixation brought direct mechanical contact with a middle ear crosspiece. On the other hand, there is Possibility to implement the converter completely in one housing (coil and magnet are coupled with the smallest possible air gap) and the vibrations on the output side a mechanically rigid coupling element with direct contact to the middle ear transferred (H. Leysieffer et al. 1997 (HNO 1997, Vol. 45, pp. 792-800).

Das teilimplantierbare, piezoelektrische Hörsystem der japanischen Gruppe um Suzuki und Yanigahara setzt für eine Implantation des Wandlers das Fehlen der Mittelohrossikel und eine freie Paukenhöhle voraus, um das Piezoelement an den Stapes ankoppeln zu können (Yanigahara et al.: "Efficacy of the partially implantable middle ear implant in middle and inner ear disorders", Adv. Audiol., Vol. 4, Karger Basel (1988), S. 149-159. Suzuki et al.: "Implantation of partially implantable middle ear implant and the indication", Adv. Audiol., Vol. 4, Karger Basel (1988), S. 160-166). Ebenso wird bei dem Verfahren eines implantierbaren Hörsystems für Innenohrschwerhörige nach Schaefer (US-A-4 850 962) grundsätzlich der Amboß entfernt, um ein piezoelektrisches Wandlerelement an den Stapes ankoppeln zu können. Dies gilt im wesentlichen auch für weitere Entwicklungen, die auf der Schaefer-Technologie basieren.The partially implantable, piezoelectric hearing system of the Japanese group around Suzuki and Yanigahara implies the absence of the middle ear and one for implantation of the transducer open tympanic cavity in advance to be able to couple the piezo element to the stapes (Yanigahara et al .: "Efficacy of the partially implantable middle ear implant in middle and inner ear disorders ", Adv. Audiol., Vol. 4, Karger Basel (1988), pp. 149-159. Suzuki et al .: "Implantation of partially implantable middle ear implant and the indication", Adv. Audiol., Vol. 4, Karger Basel (1988), pp. 160-166). Likewise, the method of an implantable Hearing system for inner ear deaf people according to Schaefer (US-A-4 850 962) in principle the anvil is removed to couple a piezoelectric transducer element to the stapes can. This essentially also applies to further developments based on Schaefer technology based.

Der elektromagnetische Wandler nach Ball ("Floating Mass Transducer FMT"; unter anderem US-A-5 624 376 (Ball et al.)) wird dagegen bei intaktem Mittelohr mit Titanclips direkt an dem langen Fortsatz des Amboß fixiert. Der elektromagnetische Wandler des teilimplantierbaren Systems nach Fredrickson (Fredrickson et al.: "Ongoing investigations into an implantable elektromagnetic hearing aid for moderate to severe sensorineural hearing loss", Otolaryngologic Clinics Of North America, Vol. 28/1 (1995), S. 107-121) wird bei ebenfalls intakter Ossikelkette des Mittelohres mechanisch direkt an den Amboßkörper gekoppelt. Das Gleiche gilt für die piezoelektrischen und elektromagnetischen Wandler nach Leysieffer (Leysieffer et al.: "Ein implantierbarer piezoelektrischer Hörgerätewandler für Innenohrschwerhörige", HNO 1997/45, S. 792-800, DE-C-13 04 358, DE-C-198 40 211, DE-A-198 40 212). Auch bei dem elektromagnetischen Wandlersystem nach Maniglia (Maniglia et al.: "Contactless semi-implantable electromagnetic middle ear device for the treatment of sensorineural hearing loss", Otolaryngologic Clinics Of North America, Vol. 28/1 (1995), S. 121-113) wird bei intakter Ossikelkette an letzterer ein Permanentmagnet dauerhaft mechanisch fixiert, der jedoch über eine Luftspaltkopplung von einer Spule mechanisch angetrieben wird.The electromagnetic converter according to Ball ("Floating Mass Transducer FMT"; among others US-A-5 624 376 (Ball et al.)), On the other hand, is direct with an intact middle ear with titanium clips fixed to the long extension of the anvil. The electromagnetic transducer of the semi-implantable Systems according to Fredrickson (Fredrickson et al .: "Ongoing investigations into an implantable electromagnetic hearing aid for moderate to severe sensorineural hearing loss ", Otolaryngologic Clinics Of North America, Vol. 28/1 (1995), pp. 107-121) is also published by intact ossicle chain of the middle ear mechanically coupled directly to the anvil body. The The same applies to the piezoelectric and electromagnetic transducers according to Leysieffer (Leysieffer et al .: "An implantable piezoelectric hearing aid transducer for hearing impaired people", HNO 1997/45, pp. 792-800, DE-C-13 04 358, DE-C-198 40 211, DE-A-198 40 212). Also with the Maniglia electromagnetic transducer system (Maniglia et al .: "Contactless semi-implantable electromagnetic middle ear device for the Treatment of Sensorineural Hearing Loss, "Otolaryngologic Clinics Of North America, Vol. 28/1 (1995), pp. 121-113) becomes a permanent magnet when the ossicle chain is intact on the latter permanently mechanically fixed, but mechanically via an air gap coupling from a coil is driven.

Bei den beschriebenen Wandler- und Ankopplungsvarianten sind grundsätzlich zwei Implantationsprinzipien zu unterscheiden:

  • a) Bei dem einen befindet sich der elektromechanische Wandler mit seinem aktiven Wandlerelement selbst im Mittelohrbereich in der Paukenhöhle, und er ist dort mit einem Ossikel oder dem Innenohr direkt verbunden (unter anderem US-A-5 624 376).
  • b) Bei dem anderen befindet sich der elektromechanische Wandler mit seinem aktiven Wandlerelement außerhalb des Mittelohrbereiches in einer artifiziell geschaffenen Mastoidhöhle; die ausgangsseitigen mechanischen Schwingungen werden dann mittels mechanisch passiver Koppelelemente über geeignete operative Zugänge (natürlicher aditus ad antrum, Eröffnung des chorda-facialis-Winkels oder über eine artifizielle Bohrung vom Mastoid aus) zum Mittel- beziehungsweise Innenohr übertragen (unter anderem DE-A-198 40 212).
  • There are basically two different implantation principles for the described converter and coupling variants:
  • a) In one, the electromechanical transducer with its active transducer element is located in the tympanic cavity even in the middle ear area, and there it is directly connected to an ossicle or the inner ear (including US Pat. No. 5,624,376).
  • b) In the other, the electromechanical transducer with its active transducer element is located outside the middle ear area in an artificially created mastoid cavity; the mechanical vibrations on the output side are then transmitted to the middle or inner ear using mechanically passive coupling elements via suitable operative accesses (natural aditus ad antrum, opening of the chorda facialis angle or via an artificial hole from the mastoid) (including DE-A-198 40 212).
  • Ein Vorteil der Varianten nach a) besteht darin, daß der Wandler als so genannter "Floating Mass"-Wandler ausgeführt sein kann, das heißt, das Wandlerelement benötig keine "Reaktio" über eine feste Verschraubung mit dem Schädelknochen, sondern es schwingt aufgrund von Massenträgheitsgesetzen mit seinem Wandlergehäuse und überträgt diese direkt auf ein Mittelohrossikel. Dies bedeutet einerseits, daß vorteilhaft auf ein implantierbares Fixationssystem an der Schädelkalotte verzichtet werden kann; andererseits bedeutet diese Variante nachteilig, daß voluminöse artifizielle Elemente in die Paukenhöhle eingebracht werden müssen und deren Langzeit- und Biostabilität insbesondere bei temporären pathologischen Veränderungen des Mittelohres (zum Beispiel otits media) heute nicht bekannt beziehungsweise gewährleistet sind. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß die Wandler vom Mastoid aus mit ihrer elektrischen Zuleitung ins Mittelohr gebracht werden und dort mit Hilfe geeigneter operativer Werkzeuge fixiert werden müssen; dies erfordert einen erweiterten Zugang durch den chorda-facialis-Winkel und bringt somit eine latente Gefährdung des in unmittelbarer Nachbarschaft gelegenen Gesichtsnerven (nervus facialis) mit sich. Weiterhin sind solche "Floating-Mass-Wandler" dann nur noch sehr eingeschränkt oder überhaupt nicht mehr einsetzbar, wenn das Innenohr zum Beispiel über das ovale Fenster direkt stimuliert werden soll, weil aufgrund pathologischer Veränderungen zum Beispiel der Amboß wesentlich geschädigt ist beziehungsweise gar nicht mehr vorhanden ist und somit ein derartiger Wandler nicht mehr mit einem schwingfähigen und mit dem Innenohr in Verbindung stehenden Ossikel mechanisch verbunden werden kann.An advantage of the variants according to a) is that the converter is known as a "floating" Mass "converter can be designed, that is, the transducer element does not require a" reaction " via a tight screw connection to the skull bone, but it swings due to Mass inertia laws with its transducer housing and transmits them directly to a middle ear crossbar. On the one hand, this means that advantageously on an implantable fixation system can be dispensed with on the skull cap; on the other hand, this variant means disadvantageously that voluminous artificial elements have to be introduced into the tympanic cavity and their long-term and biostability especially in the case of temporary pathological changes of the middle ear (e.g. otits media) is not known or guaranteed today are. Another major disadvantage is that the converter from Mastoid are brought out with their electrical lead into the middle ear and there with Must be fixed with the help of suitable operative tools; this requires an extended one Access through the chorda facialis angle and thus brings a latent threat to the in facial nerves in the immediate vicinity (facial nerve). Farther are such "floating mass converters" then only very limited or not at all more usable if the inner ear stimulates directly through the oval window, for example should be essential because, for example, the anvil due to pathological changes is damaged or is no longer present and is therefore of such a nature Transducer no longer with a vibratable and connected to the inner ear Ossicles can be mechanically connected.

    Ein gewisser Nachteil der Wandlervarianten nach b) ist der Umstand, daß die Wandlergehäuse mit implantierbaren Positionier- und Fixationssystemen an der Schädelkalotte befestigt werden müssen. Ein weiterer Nachteil der Varianten nach b) besteht darin, daß, vorzugsweise mittels geeigneter Laser, Vertiefungen in die Zielossikel eingebracht werden müssen, um das Koppelelement applizieren zu können. Dies ist einerseits technisch aufwendig und teuer und bringt andererseits Risiken für den Patienten mit sich. Sowohl bei dem teilimplantierbaren System nach Fredrickson ("Ongoing investigations into an implantable elektromagnetic hearing aid for moderate to severe sensorineural hearing loss", Otolaryngologic Clinics Of North America, Vol. 28/1 (1995), S. 107-121) wie auch bei dem vollimplantierbaren Hörsystem nach Leysieffer und Zenner (HNO 1998, Vol. 46, S. 853-863 und 844-852) wird bei der Ankopplung des schwingenden Wandlerteils an den Amboßkörper zur dauerhaften und mechanisch sicheren Schwingungsübertragung davon ausgegangen, daß die Spitze einer Koppelstange, die in eine laserinduzierte Vertiefung des Mittelohrossikels eingebracht wird, langfristig eine Osseointegration erfährt, das heißt, daß die Koppelstange mit dem Ossikel fest verwächst und so eine sichere Übertragung dynamischer Druck- und Zugkräfte gewährleistet. Dieser Langzeiteffekt ist zur Zeit jedoch noch nicht wissenschaftlich gesichert. A certain disadvantage of the converter variants according to b) is the fact that the converter housing attached to the skull cap with implantable positioning and fixation systems Need to become. Another disadvantage of the variants according to b) is that, preferably by means of suitable lasers, recesses have to be made in the target ossicles, to be able to apply the coupling element. On the one hand, this is technically complex and expensive and, on the other hand, involves risks for the patient. Both with the partially implantable Fredrickson system ("Ongoing investigations into an implantable electromagnetic hearing aid for moderate to severe sensorineural hearing loss ", Otolaryngologic Clinics Of North America, Vol. 28/1 (1995), pp. 107-121) as well as the fully implantable Hearing system according to Leysieffer and Zenner (HNO 1998, Vol. 46, pp. 853-863 and 844-852) becomes permanent when the vibrating transducer part is coupled to the anvil body and mechanically safe vibration transmission assumed that the tip a coupling rod, which is inserted into a laser-induced depression of the middle ear crossbar will experience long-term osseointegration, which means that the coupling rod with the The ossicle grows firmly and thus a safe transmission of dynamic pressure and tensile forces guaranteed. However, this long-term effect has not yet been scientifically proven.

    Weiterhin besteht bei dieser Ankopplungsart bei einem technischen Wandlerdefekt der Nachteil, daß eine Entkopplung vom Ossikel zur Entfernung des Wandlers nur mit mechanisch basierten operativen Methoden vorgenommen werden kann, was eine erhebliche Gefährdung des Mittelohres und insbesondere des Innenohres bedeuten kann.Furthermore, with this type of coupling, there is a technical converter defect Disadvantage that a decoupling from the ossicle to remove the transducer only with mechanical Based operational methods can be made, which is a significant hazard of the middle ear and especially the inner ear.

    Der wesentliche Vorteil dieser Wandlerausführungsformen nach b) besteht jedoch darin, daß das Mittelohr weitgehend frei bleibt und der Koppelzugang zum Mittelohr ohne größeres Gefährdungspotential des nervus facialis erfolgen kann.The main advantage of these converter embodiments according to b) is, however, that the middle ear remains largely free and the coupling access to the middle ear without any major Facial nerve potential can occur.

    Aufgrund der beschriebenen vielfältigen Zugangsvarianten und Ankopplungstechniken implantierbarer elektromechanischer Hörgerätewandler wurden zahlreiche Koppelelemente entwickelt und beschrieben, die die mechanische Schwingungsenergie der Wandler möglichst optimal und langzeitstabil auf den Koppelort des Mittel- bzw. Innenohres übertragen sollen. Weiterhin wurden auch implantierbare Hörsysteme angegeben, bei denen nicht nur ein, sondern mehrere elektromechanische Wandler zur Stimulation des geschädigten Gehörs verwendet werden, um den mehrkanaligen cochleären Verstärker möglichst optimal zu simulieren und damit eine weitergehende Rehabilitation des geschädigten Gehörs zu erreichen als mit nur einem Wandler. Auf vorteilhafte Ausbildungen solcher Koppelelemente und Wandleranordnungen wird weiter unten näher eingegangen.Because of the diverse access variants and coupling techniques described implantable electromechanical hearing aid converters became numerous coupling elements developed and described the mechanical vibration energy of the transducer as possible optimally and long-term stable to the coupling location of the middle or inner ear. Implantable hearing systems were also specified, in which not only one, but several electromechanical transducers are used to stimulate the damaged hearing in order to optimally simulate the multi-channel cochlear amplifier and thus to achieve a further rehabilitation of the damaged hearing than with just one converter. On advantageous designs of such coupling elements and transducer arrangements will be discussed in more detail below.

    Die Ankopplungsqualität des mechanischen Reizes wird durch viele Parameter beinflusst, und sie trägt entscheidend mit zur Rehabilitation des Hörschadens und zur empfundenen Hörqualität bei. Intraoperativ ist diese Güte der Ankopplung nur schwer oder gar nicht einschätzbar, da die Bewegungsamplituden der schwingenden Teile auch bei höchsten Stimulationspegeln in einem Bereich um oder weit unter 1µm liegen und daher durch direkte Sichtkontrolle nicht beurteilbar sind. Selbst wenn dies durch andere technische Messmethoden gelingt, zum Beispiel durch intraoperative Lasermessungen (beispielsweise durch Laser-Doppler-Vibrometrie), verbleibt die Unsicherheit einer langzeitstabilen, sicheren Kopplung, da diese unter anderem durch Nekrosenbildungen, Gewebeneubildungen, Luftdruckänderungen und sonstige externe und interne Einwirkungen negativ beinflusst werden kann. Insbesondere verbleibt bei vollständig implantierbaren Systemen die Notwendigkeit, die Ankopplungsqualität des Wandlers beurteilen zu können, da bei einem Vollimplantat nicht die Möglichkeit besteht, einzelne Systemkomponenten an ihren technischen Schnittstellen getrennt zu messen, wenn zum Beispiel der Implantatträger eine nachgelassene Übertragungsqualität beklagt, die durch Reprogrammierung individueller audiologischer Anpassparameter nicht verbesserbar ist und daher ein operativer Eingriff zur Verbesserung der Situation nicht auszuschließen ist. Auch wenn ein solcher Fall nicht vorliegt, besteht grundsätzlich das Interesse, über eine aussagefähige Monitorfunktion der Langzeitentwicklung der Güte der Wandlerankopplung zu verfügen.The coupling quality of the mechanical stimulus is influenced by many parameters, and it contributes decisively to the rehabilitation of hearing damage and the perceived hearing quality at. Intraoperatively, this quality of coupling is difficult or impossible to assess, since the movement amplitudes of the vibrating parts even at the highest stimulation levels are in a range around or far below 1 µm and therefore not by direct visual inspection are assessable. Even if this can be achieved using other technical measurement methods, for example by intraoperative laser measurements (for example by laser Doppler vibrometry), there remains the uncertainty of a long-term stable, secure coupling, since this is under through necrosis, new tissue formation, changes in air pressure and others external and internal influences can be negatively influenced. In particular, remains in the case of fully implantable systems, the need for the coupling quality of the transducer, since there is no possibility of a full implant measure individual system components separately at their technical interfaces, if For example, the implant wearer complains of a deterioration in transmission quality caused by Reprogramming individual audiological adjustment parameters cannot be improved and therefore an operation to improve the situation cannot be ruled out. Also if such a case does not exist, there is basically interest in a meaningful Monitor function of the long-term development of the quality of the converter coupling feature.

    In WO-A-98/36711 wird hierzu eine Methode vorgeschlagen, die mit objektiven Hörprüfungsmethoden wie zum Beispiel ERA (electric response audiometry), ABR (auditory brainstem response) oder Elektrocochleographie bei teil- und vollimplantierbaren Systemen mit mechanischer oder elektrischer Stimulation des geschädigten beziehungsweise ausgefallenen Gehörs arbeitet. Durch elektrische Ableitung über externe Kopfelektroden oder implantierte Elektroden werden objektiv Stimulusantworten ermittelt, die durch Applikation geeigneter stimulierender Reize evoziert werden. Der Vorteil dieser Methode liegt darin, dass intraoperativ bei vollständiger Anästhesie objektive Daten der Übertragungsqualität ermittelt werden können. Der wesentliche Nachteil besteht jedoch unter anderem darin, dass diese objektiven Hörprüfungsmethoden nur qualitativer Natur sein können, im wesentlichen Daten an der Hörschwelle und nicht oder nur eingeschränkt überschwellig liefern und insbesondere nur unzureichende quantitative Genauigkeit bei frequenzspezifischen Messungen aufweisen. Die subjektive Bewertung der Übertragungsqualität sowie subjektive audiologische Messungen im überschwelligen Bereich wie zum Beispiel Lautheitsskalierungen sind nicht möglich.For this purpose, WO-A-98/36711 proposes a method which uses objective hearing test methods such as ERA (electric response audiometry), ABR (auditory brainstem response) or electrocochleography for partially and fully implantable systems with mechanical or electrical stimulation of the damaged or failed Hearing works. By electrical discharge via external head electrodes or implanted Electrodes are objectively determined stimulus responses by application suitable stimulating stimuli are evoked. The advantage of this method is that Objective data of the transmission quality determined intraoperatively with complete anesthesia can be. The main disadvantage, however, is that this objective hearing test methods can only be of a qualitative nature, essentially data deliver at the hearing threshold and not or only to a limited extent, and in particular have insufficient quantitative accuracy in frequency-specific measurements. The subjective evaluation of the transmission quality as well as subjective audiological measurements in the above-threshold range such as loudness scaling are not possible.

    Es wurde auch bereits vorgeschlagen (DE-A-199 14 992), die genannten Nachteile dadurch zu umgehen, dass durch psychoakustische Messungen, das heißt durch subjektive Patientenantworten, die Ankopplungsqualität des elektromechanischen Wandlers an das Mittel- bzw. Innenohr ermittelt wird, ohne dass weitere biologisch-technische Schnittstellen in die Bewertung einbezogen sind, die die Aussagefähigkeit der Bestimmung der Wandlerkopplungsqualität beinträchtigen. Dies wird dadurch realisiert, dass in dem teil- oder insbesondere vollimplantierbaren Hörsystem implantatseitig ein Audiometer integriert ist. Dieses Audiometer besteht aus einem oder mehreren, von außen einstellbaren beziehungsweise programmierbaren elektronischen Signalgeneratoren, die ein elektrisches Hörprüfungsignal in den Signalverarbeitungspfad des Implantates einspeisen. Der elektromechanische Ausgangswandler des implantierten Hörsystems wird so technisch reproduzierbar und quantitativ bestimmt elektrisch direkt angesteuert; auf diese Weise werden Verfälschungen des Stimulationspegels vermieden, wie sie zum Beispiel durch Köpfhörer- oder insbesondere akustische Freifelddarbietungen der audiometrischen Testschalle auftreten können, weil hierbei auch die Sensor- beziehungsweise Mikrofonfunktion mit allen zugehörigen Variabilitäten in die psychoakustische Messung einbezogen ist.It has also already been proposed (DE-A-199 14 992), the disadvantages mentioned to avoid that through psychoacoustic measurements, i.e. subjective patient responses, the coupling quality of the electromechanical transducer to the middle or Inner ear is determined without further biological-technical interfaces in the evaluation are included, which is the meaningfulness of the determination of the converter coupling quality affect. This is realized in that in part or in particular fully implantable hearing system, an audiometer is integrated on the implant side. This audiometer consists of one or more externally adjustable or programmable electronic signal generators that generate an electrical hearing test signal in the Feed the signal processing path of the implant. The electromechanical output converter the implanted hearing system is technically reproducible and quantified electrically controlled directly; this will falsify the stimulation level avoided, such as by headphone or in particular acoustic Free-field performances of the audiometric test sound can occur because of this Sensor or microphone function with all associated variabilities in the psychoacoustic Measurement is included.

    Dieses Vorgehen hat unter anderem den Vorteil, dass zum Beispiel frequenzspezifische Hörschwellenmessungen mit reinen Sinustönen oder schmalbandigen Signalen (zum Beispiel Terzrauschen) auch bei größeren, zeitlichen Untersuchungsintervallen sehr gut reproduzierbar sind. Weiterhin erlaubt die Methode auch die Gewinnung reproduzierbarer psychoakustischer Daten im überschwelligen Bereich wie zum Beispiel Lautheitsskalierungen. Darüber hinaus können durch das Anbieten reiner Signale, wie zum Beispiel Sinussignale, auch Nichtlinearitäten subjektiv abgefragt werden, die zum Beispiel durch nachlassende Ankopplungsqualität enstehen können und als "Klirren" hörbar sind. Solche Untersuchungen sind durch die oben genannten objektiven Messmethoden auf der Basis evozierter Potentiale nur eingeschränkt oder gar nicht möglich.Among other things, this procedure has the advantage that, for example, frequency-specific hearing threshold measurements with pure sine tones or narrowband signals (for example Third-octave noise) can be reproduced very well even with larger, temporal examination intervals are. Furthermore, the method also allows reproducible psychoacoustic to be obtained Data above the threshold, such as loudness scaling. About that In addition, by offering pure signals, such as sinusoidal signals, non-linearities can also occur subjectively queried, for example due to a deterioration in the coupling quality can arise and are heard as "clinking". Such investigations are through the above-mentioned objective measurement methods based on evoked potentials only limited or not possible at all.

    Alle genannten Methoden zur Prüfung der Ankopplungsqualität des beziehungsweise der elektromechanischen Wandler(s) haben jedoch den beziehungsweise die Nachteile, dass entweder eine subjektive Bewertung des Patienten in das Ergebnis einfließt oder physiologische Schnittstellen mit in die Messung einbezogen sind; beide Aspekte machen das Messergebnis unsicher und stellen daher insbondere bezüglich der Reproduzierbarkeit eine nicht optimale Lösung dar.All the methods mentioned to check the coupling quality of the However, electromechanical transducers have the drawbacks that either a subjective assessment of the patient is included in the result or physiological Interfaces are included in the measurement; both aspects make the measurement result insecure and therefore represent a non-optimal one, especially with regard to reproducibility Solution.

    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mindestens teilweise implantierbares Hörsystem zu schaffen, das auf besonders zuverlässige Weise selbst intraoperativ eine objektive Messung der Ankopplungsqualität ermöglicht.The invention has for its object an at least partially implantable hearing system to create an objective, even intraoperatively, in a particularly reliable manner Measurement of the coupling quality enables.

    Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem mindestens teilweise implantierbaren Hörsystem zur Rehabilitation einer Hörstörung mit mindestens einem Sensor zur Aufnahme von Schallsignalen und deren Umwandlung in entsprechende elektrische Sensorsignale, einer elektronischen Signalverarbeitungseinheit zur Audiosignalverarbeitung und -verstärkung der Sensorsignale, einer elektrischen Energieversorgungseinheit, die einzelne Komponenten des Systems mit Strom versorgt, sowie mit mindestens einem elektromechanischen Ausgangswandler zur mechanischen Stimulation des Mittel- und/oder Innenohres, erfindungsgemäß das Hörsystem zur objektiven Bestimmung der Ankopplungsqualität des Ausgangswandlers mit einer Impedanzmessanordnung zum Ermitteln der mechanischen Impedanz der im implantierten Zustand an den Ausgangswandler angekoppelten biologischen Laststruktur versehen ist.This object is achieved in that at least partially implantable Hearing system for the rehabilitation of a hearing disorder with at least one sensor for recording of sound signals and their conversion into corresponding electrical sensor signals, one electronic signal processing unit for audio signal processing and amplification of the Sensor signals, an electrical power supply unit, the individual components of the Systems powered, as well as with at least one electromechanical output converter for mechanical stimulation of the middle and / or inner ear, according to the invention the hearing system for the objective determination of the coupling quality of the output transducer with an impedance measuring arrangement for determining the mechanical impedance of the implanted Provide the condition of the biological load structure coupled to the output converter is.

    Das Prinzip der vorliegenden Erfindung hat insbesondere den Vorteil, dass die Ankopplungsqualität des beziehungsweise der Wandler intraoperativ sofort nach Ankopplung an die biologische Gehörstruktur beurteilt und gegebenenfalls intraoperativ verbessert werden kann, bevor die Implantation ohne genaues Wissen über den Ankopplungserfolg abgeschlossen wird, da der Patient im Regelfall in totaler Anästhesie operiert wird und daher psychoakustische Messungen nicht möglich sind.The principle of the present invention has the particular advantage that the coupling quality of the transducer (s) intraoperatively immediately after coupling to the biological one Hearing structure can be assessed and, if necessary, improved intraoperatively, before the implantation is completed without precise knowledge of the coupling success is because the patient is usually operated under total anesthesia and therefore psychoacoustic Measurements are not possible.

    Die vorliegende Erfindung bietet weiterhin den Vorteil, dass im postoperativen Zustand die Ankopplungsqualität des beziehungsweise der Wandler langzeitig objektiv beobachtet werden kann, ohne dass der Patient irgendeiner besonderen Prozedur unterzogen werden müsste. Dies erfolgt beispielhaft so, dass die Softwareoberfläche, mit der der Audiologe beziehungsweise Hörgeräteakustiker das Implantat des Patienten an den individuellen Hörschaden anpasst, ein Modul enthält, mit dem automatisch bei Softwareinitialisierung oder per aktivem Abruf eine implantatseitige Impedanzmessung ausgelöst wird und die entsprechenden Daten telemetrisch an die Softwareoberfläche zur weiteren Aus- und Bewertung übermittelt werden.The present invention also offers the advantage that in the postoperative state Coupling quality of the converter or converters can be objectively observed for a long time can without the patient having to undergo any special procedure. This is done, for example, in such a way that the software interface with which the audiologist or Hearing aid acoustician adjusts the patient's implant to the individual hearing damage, contains a module with which the software is initialized automatically or by active Retrieval of an implant-side impedance measurement is triggered and the corresponding data be transmitted telemetrically to the software interface for further evaluation and evaluation.

    Weiterhin können erfindungsgemäß ohne aktiven Messbefehl von außen in bestimmten zeitlichen Abständen oder bei Eintreten eines bestimmten Implantat-Betriebszustandes solche Impedanzmessungen vom Implantat selbst ausgelöst und vorgenommem werden, deren Messergebnisse als digitale Daten in einem dafür vorgesehenen Speicherbereich des Implantates bis zum Abruf von außen abgelegt werden.Furthermore, according to the invention, without an active measurement command from the outside, at certain times Intervals or when a certain implant operating state occurs Impedance measurements are triggered and carried out by the implant itself, the Measurement results as digital data in a memory area of the implant provided for this purpose be stored from outside until called up.

    Die Impedanzmessanordnung kann eine Anordnung zum Messen der elektrischen Eingangsimpedanz des beziehungsweise der an die biologischen Laststruktur angekoppelten elektromechanischen Ausgangswandler(s) aufweisen. Die Betrags- und Phasendaten dieser elektrischen Eingangsimpedanz spiegeln nämlich die angekoppelten Lastkomponenten wider, weil diese über die elektromechanische Kopplung des beziehungsweise der Wandler(s) transformiert auf der elektrischen Seite erscheinen und daher messbar sind.The impedance measuring arrangement can be an arrangement for measuring the electrical input impedance the or the coupled to the biological load structure have electromechanical output converter (s). The amount and phase data of this electrical input impedance namely reflect the coupled load components, because this is via the electromechanical coupling of the converter (s) appear transformed on the electrical side and are therefore measurable.

    Dabei ist vorzugsweise dem beziehungsweise jedem elektromechanischen Ausgangswandler eine Treibereinheit vorgeschaltet, wobei der betreffende Ausgangswandler an die Treibereinheit über einen Messwiderstand angeschlossen ist und ein Messverstärker vorgesehen ist, an dem als Eingangssignale die an dem Messwiderstand abfallende, dem Wandlerstrom proportionale Messspannung und die Wandlerklemmenspannung anliegen. Um Messverfälschungen vorzubeugen, wird zweckmäßig der Spannungsabfall an dem Messwiderstand hochohmig und massefrei abgegriffen, und der Messwiderstand ist vorteilhaft so bemessen, dass die Summe des Widerstandswertes des Messwiderstandes und des Betrages der komplexen elektrischen Eingangsimpedanz des an die biologischen Laststruktur angekoppelten elektromechanischen Ausgangswandlers groß gegenüber dem Innenwiderstand der Treibereinheit ist. Es sind ferner - vorzugsweise digitale - Mittel zur Bildung des Quotienten aus Wandlerklemmenspannung und Wandlerstrom vorgesehen.It is preferably the or each electromechanical output converter connected upstream of a driver unit, the relevant output converter to the driver unit is connected via a measuring resistor and a measuring amplifier is provided the input signals that drop across the measuring resistor and are proportional to the converter current Measuring voltage and the converter terminal voltage are present. To falsify measurements prevent, the voltage drop across the measuring resistor is expediently high-resistance and ground free, and the measuring resistor is advantageously dimensioned such that the Sum of the resistance value of the measuring resistor and the amount of the complex electrical input impedance of the electromechanical coupled to the biological load structure Output converter large compared to the internal resistance of the driver unit is. There are also - preferably digital - means for forming the quotient from converter terminal voltage and converter current are provided.

    Alternativ kann im Rahmen der Erfindung die Impedanzmessanordnung aber auch zur direkten Messung der mechanischen Impedanz der an den elektromechanischen Ausgangswandler angekoppelten biologischen Laststruktur ausgelegt und in den Ausgangswandler auf dessen aktorischer Ausgangsseite integriert sein, wobei vorzugsweise die Impedanzmessanordnung zum Erzeugen von Messsignalen ausgelegt ist, die nach Betrag und Phase der auf die biologische Laststruktur wirkenden Kraft beziehungsweise der Schnelle des Koppelelementes mindestens näherungsweise proportional sind. In diesem Fall ist zur Verarbeitung der Messsignale vorteilhaft ein zweikanaliger Messverstärker mit Multiplexerfunktion vorgesehen, und es sind - vorzugsweise digitale - Mittel zur Bildung des Quotienten aus dem Messsignal entsprechend der auf die biologische Laststruktur wirkenden Kraft und dem Messsignal entsprechend der Schnelle des Koppelelementes vorhanden.Alternatively, within the scope of the invention, the impedance measuring arrangement can also be used for direct Measurement of the mechanical impedance of the electromechanical output converter coupled biological load structure designed and in the output converter on its Actuator output side can be integrated, preferably the impedance measuring arrangement is designed to generate measurement signals based on the amount and phase of the biological Load structure acting force or the speed of the coupling element at least are approximately proportional. In this case it is necessary to process the measurement signals advantageously provided a two-channel measuring amplifier with multiplexer function, and there are corresponding - preferably digital - means for forming the quotient from the measurement signal corresponding to the force acting on the biological load structure and the measurement signal the fast of the coupling element available.

    Bei der direkten Impedanzmessung können der elektromechanische Ausgangswandler und die Impedanzmessanordnung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein, das gegebenenfalls auch den Messverstärker aufnimmt.With direct impedance measurement, the electromechanical output converter and the impedance measuring arrangement can be accommodated in a common housing, which if necessary also houses the measuring amplifier.

    Die beschriebenen Impedanzmessungen sind in keiner Weise auf eine Messfrequenz oder einen Messpegel beschränkt. Sowohl bei indirekter wie bei direkter Messung der mechanischen Impedanz der biologischen Laststruktur sind vielmehr vorteilhaft - vorzugsweise digitale - Mittel zum Ermitteln der mechanischen Impedanz der im implantierten Zustand an den Ausgangswandler angekoppelten biologischen Laststruktur in Abhängigkeit von der Frequenz und/oder dem Pegel des von dem Ausgangswandler abgegebenen Stimulationssignals vorgesehen. Gerade durch Messungen über den gesamten Übertragungsfrequenzbereich und Stimulationspegelbereich des betreffenden Hörimplantates können in der postoperativen Beobachtungsphase wichtige Detailaussagen über lineare und insbesondere nichtlineare Variationen der Ankopplungsqualität des beziehungsweise der elektromechanischen Wandler gewonnen werden. So kann beispielsweise erwartet werden, dass eine mechanische Nichtlinearität der Ankopplung an ein Mittelohrossikel ("Klirren"), welche die übertragene Klangqualität negativ beinflussen kann, durch elektrische Pegelvariation der Impedanzmessung ermittelt werden kann.The described impedance measurements are in no way related to a measuring frequency or limited a measurement level. Both indirect and direct measurement of the mechanical Rather, the impedance of the biological load structure is advantageous - preferably digital - Means for determining the mechanical impedance of the implanted to the Output transducers coupled biological load structure depending on the frequency and / or the level of the stimulation signal emitted by the output transducer intended. Especially through measurements over the entire transmission frequency range and The stimulation level range of the hearing implant in question can be in the postoperative observation phase important detailed statements about linear and especially non-linear variations the coupling quality of the electromechanical transducer become. For example, mechanical non-linearity can be expected the coupling to a middle ear ("clink"), which the transmitted sound quality can influence negatively, determined by electrical level variation of the impedance measurement can be.

    In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können durch - vorzugsweise digitale - Mittel zum Ermitteln der spektralen Lage von Resonanzfrequenzen in dem Verlauf der gemessenen Impedanz über der Stimulationsfrequenz sowie zum Ermitteln der Differenz zwischen den bei den Resonanzfrequenzen auftretenden Impedanzmesswerten vorgesehen sein. Diese Differenz gibt Auskunft über die mechanischen Schwinggüten.In a further embodiment of the invention, means for Determining the spectral position of resonance frequencies in the course of the measured impedance above the stimulation rate and to determine the difference between the two the impedance measured values occurring at the resonance frequencies can be provided. That difference provides information about the mechanical vibration quality.

    Das erläuterte Vorgehen lässt sich grundsätzlich bei allen bekannten elektromechanischen Wandlungsprinzipien wie elektromagnetischen, elektrodynamischen, magnetostriktiven, dielektrischen und insbesondere bei piezoelektrischen Wandlern einsetzen, so dass bei der Systemauslegung des Hörimplantates bezüglich der Wandlerform(en) prinzipiell keine Einschränkung besteht und damit bei mehrkanaliger aktorischer Systemauslegung auch Mischformen verschiedener Wandlerprinzipien zur optimalen Gehörstimulation möglich sind. The procedure explained can basically be applied to all known electromechanical Conversion principles such as electromagnetic, electrodynamic, magnetostrictive, dielectric and especially in piezoelectric transducers, so that the System design of the hearing implant with regard to the transducer shape (s) in principle no restriction exists and thus also mixed forms with multi-channel actuator system design different transducer principles for optimal hearing stimulation are possible.

    Der elektromechanische Ausgangswandler kann im implantierten Zustand mit der biologischen Laststruktur über ein passives Koppelelement und/oder über eine Koppelstange in mechanischer Verbindung stehen, und die Impedanzmessanordnung kann in die Koppelstange eingefügt sein.The electromechanical output converter can be implanted with the biological one Load structure via a passive coupling element and / or via a coupling rod in mechanical Connect, and the impedance measuring arrangement can in the coupling rod be inserted.

    Vorzugsweise ist die elektronische Signalverarbeitungseinheit auch zum Verarbeiten der Signale der Impedanzmessanordnung ausgelegt. Vorteilhaft weist die Signalverarbeitungseinheit einen digitalen Signalprozessor zum Verarbeiten der Schallsensorsignale und/oder zum Generieren von digitalen Signalen für eine Tinnitusmaskierung sowie zum Verarbeiten der Signale der Impedanzmessanordnung auf. Zur jeweiligen aktuellen Messung der elektrischen Wandlerimpedanz kann der Signalprozessor das Audiosignal des Hörsystems kurzzeitig unterbrechen, um die entsprechenden Messsignale einzuspeisen, die beispielsweise vom Signalprozessor selbst erzeugt werden.The electronic signal processing unit is preferably also for processing the signals the impedance measuring arrangement. The signal processing unit advantageously has a digital signal processor for processing the sound sensor signals and / or for generating of digital signals for tinnitus masking and for processing the signals the impedance measuring arrangement. For the current measurement of the electrical converter impedance the signal processor can briefly interrupt the hearing system's audio signal, in order to feed in the corresponding measurement signals, for example from the signal processor be generated yourself.

    Wenn auf ein Pegelanalyse bezüglich Nichtlinearitäten der Wandlerankopplung über den ganzen Pegelnutzbereich des Implantates verzichtet wird, kann die elektrische Wandlerimpedanzmessung auch unterhalb der Ruhehörschwelle des individuellen Patienten erfolgen, um den Patienten nicht durch die Messsignale zu stören. Dazu können die individuellen, spektralen Ruhehörschwelledaten des betreffenden Patienten in einem Speicherbereich des Systems abgelegt sein, auf welche die Messsoftware des Signalprozessors dann jeweils Bezug nimmt.If based on a level analysis regarding nonlinearities of the converter coupling over the whole If the implant level is not used, the electrical transducer impedance measurement can be performed also take place below the resting hearing threshold of the individual patient not to disturb the patient by the measurement signals. To do this, the individual, spectral Resting threshold data of the patient in question in a memory area of the system to which the measurement software of the signal processor then relates takes.

    Der Signalprozessor kann statisch in der Weise ausgelegt sein, dass entsprechende Softwaremodule aufgrund wissenschaftlicher Erkenntnisse einmalig in einem Programmspeicher des Signalprozessors abgelegt werden und unverändert bleiben. Liegen dann aber später zum Beispiel aufgrund neuerer wissenschaftlicher Erkenntnisse verbesserte Algorithmen zur Sprachsignalaufbereitung und -verarbeitung vor und sollen diese genutzt werden, muss durch einen invasiven, operativen Patienteneingriff das gesamte Implantat oder das Implantatmodul, das die entsprechende Signalverarbeitungseinheit enthält, gegen ein neues mit der veränderten Betriebssoftware ausgetauscht werden. Dieser Eingriff birgt erneute medizinische Risiken für den Patienten und ist mit hohem Aufwand verbunden.The signal processor can be designed statically in such a way that corresponding software modules based on scientific knowledge, once in a program memory of the signal processor are stored and remain unchanged. But then lie later Example based on recent scientific knowledge improved algorithms for Speech signal processing and processing and if these are to be used, must be followed by an invasive, operative patient intervention for the entire implant or the implant module, which contains the corresponding signal processing unit against a new one with the changed one Operating software to be replaced. This intervention harbors new medical risks for the patient and involves a lot of effort.

    Diesem Problem kann dadurch begegnet werden, dass in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dem Signalprozessor zur Aufnahme und Wiedergabe eines Betriebsprogramms eine wiederholt beschreibbare, implantierbare Speicheranordnung zugeordnet ist, und mindestens Teile des Betriebsprogramms durch von einer externen Einheit über eine Telemetrieeinrichtung übermittelte Daten geändert oder ausgetauscht werden können. Auf diese Weise lässt sich nach Implantation des implantierbaren Systems die Betriebssoftware, einschließlich von Software zur Ansteuerung der vorstehend erläuterten schaltbaren Kupplungsanordnung, als solche verändern oder auch vollständig austauschen, wie dies für im übrigen bekannte Systeme zur Rehabilitation von Hörstörungen in DE-C-199 15 846 erläutert ist.This problem can be countered by further developing the invention the signal processor for recording and playback of an operating program repeatedly writable, implantable memory arrangement is assigned, and at least Parts of the operating program by an external unit via a telemetry device transmitted data can be changed or exchanged. That way After the implantable system is implanted, the operating software, including Software for controlling the switchable clutch arrangement explained above, as change or replace them completely, as is the case for other known systems for the rehabilitation of hearing disorders in DE-C-199 15 846 is explained.

    Bevorzugt ist die Auslegung so beschaffen, dass darüber hinaus bei vollimplantierbaren Systemen auch in an sich bekannter Weise Betriebsparameter, das heisst patientenspezifische Daten, wie beispielsweise audiologische Anpassdaten, oder veränderbare Implantatsystemparameter (zum Beispiel als Variable in einem Softwareprogramm zur Ansteuerung der schaltbaren Kupplungsanordnung oder zur Regelung einer Batterienachladung) nach der Implantation transkutan, das heißt drahtlos durch die geschlossene Haut, in das Implantat übertragen und damit verändert werden können. Dabei sind die Softwaremodule bevorzugt dynamisch, oder mit anderen Worten lernfähig, ausgelegt, um zu einer möglichst optimalen Rehabilitation der jeweiligen Hörstörung zu kommen. Insbesondere können die Softwaremodule adaptiv ausgelegt sein, und eine Parameteranpassung kann durch "Training" durch den Implantatträger und weitere Hilfsmittel vorgenommen werden.The design is preferably such that it also applies to fully implantable systems also operating parameters known per se, that is to say patient-specific Data, such as audiological adaptation data, or changeable implant system parameters (for example as a variable in a software program to control the switchable clutch arrangement or for regulating a battery recharge) after the Implantation transcutaneously, i.e. wirelessly through the closed skin, into the implant can be transferred and thus changed. The software modules are preferred dynamic, or in other words capable of learning, designed to be as optimal as possible Rehabilitation of the particular hearing disorder to come. In particular, the software modules be designed adaptively, and a parameter adjustment can be carried out by "training" the implant carrier and other aids are made.

    Weiterhin kann die Signalverarbeitungselektronik ein Softwaremodul enthalten, das eine möglichst optimale Stimulation auf der Basis eines lernfähigen neuronalen Netzwerkes erreicht. Das Training dieses neuronalen Netzwerks kann durch den Implantatträger erfolgen und/oder unter Zuhilfenahme weiterer externer Hilfsmittel.Furthermore, the signal processing electronics can contain a software module that a The best possible stimulation based on an adaptive neural network reached. This neural network can be trained by the implant carrier and / or with the help of other external aids.

    Die Speicheranordnung zum Speichern von Betriebsparametern und die Speicheranordnung zur Aufnahme und Wiedergabe des Betriebsprogramms können als voneinander unabhängige Speicher implementiert sein; es kann sich jedoch auch um einen einzigen Speicher handeln, in dem sowohl Betriebsparameter als auch Betriebsprogramme abgelegt werden können.The memory arrangement for storing operating parameters and the memory arrangement for recording and playback of the operating program can be independent of each other Memory implemented; however, it can also be a single memory in which can be used to store both operating parameters and operating programs.

    Die vorliegende Lösung erlaubt eine Anpassung des Systems an Gegebenheiten, die erst nach Implantation des implantierbaren Systems erfassbar sind. So sind beispielsweise bei einem mindestens teilweise implantierbaren Hörsystem zur Rehabilitation einer monauralen oder binauralen Innenohrstörung sowie eines Tinnitus mit mechanischer Stimulation des Innenohres die sensorischen (Schallsensor beziehungsweise Mikrofon) und aktorischen (Ausgangssitimulator) biologischen Schnittstellen immer abhängig von den anatomischen, biologischen und neurophysiologischen Gegebenheiten, zum Beispiel von dem interindividuellen Einheilprozess. Diese Schnittstellenparameter können individuell insbesondere auch zeitvariant sein. So können beispielsweise das Übertragungsverhalten eines implantierten Mikrofons aufgrund von Gewebebelagen und das Übertragungsverhalten eines an das Innenohr angekoppelten elektromechanischen Wandlers aufgrund unterschiedlicher Ankopplungsqualität interindividuell und individuell variieren. Solche Unterschiede der Schnittstellenparameter, die sich bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen nicht einmal durch den Austausch des Implantats mindern beziehungsweise eliminieren ließen, können vorliegend durch Veränderung beziehungsweise Verbesserung der Signalverarbeitung des Implantats optimiert werden.The present solution allows the system to be adapted to circumstances that only after Implantation of the implantable system can be detected. For example, with one at least partially implantable hearing system for the rehabilitation of a monaural or binaural inner ear disorder and tinnitus with mechanical stimulation of the inner ear the sensory (sound sensor or microphone) and actuator (output stimulator) biological interfaces always depend on the anatomical, biological and neurophysiological conditions, for example of the inter-individual healing process. These interface parameters can in particular also be time-variant individually. For example, the transmission behavior of an implanted microphone can be due to of tissue layers and the transmission behavior of one coupled to the inner ear electromechanical transducer due to different coupling quality interindividually and vary individually. Such differences in interface parameters, which are reflected in the devices known from the prior art not even by replacement of the implant can be reduced or eliminated by changing this Optimized or improved signal processing of the implant become.

    Bei einem mindestens teilweise implantierbaren Hörsystem kann es sinnvoll oder notwendig werden, nach Implantation verbesserte Signalverarbeitungsalgorithmen zu implementieren. Dabei sind insbesondere zu nennen:

    • Sprachanalyseverfahren (zum Beispiel Optimierung einer Fast-Fourier-Transformation (FFT)),
    • statische oder adaptive Störschallerkennungsverfahren,
    • statische oder adaptive Störschallunterdrückungsverfahren,
    • Verfahren zur Optimierung des systeminternen Signal-Rauschabstandes,
    • optimierte Signalverarbeitungsstrategien bei progredienter Hörstörung,
    • ausgangspegelbegrenzende Verfahren zum Schutz des Patienten bei Implantatfehlfunktionen beziehungsweise externen Fehlprogrammierungen,
    • Verfahren zur Vorverarbeitung mehrerer Sensor-(Mikrofon-)signale, insbesondere bei binauraler Positionierung der Sensoren,
    • Verfahren zur binauralen Verarbeitung zweier oder mehrerer Sensorsignale bei binauraler Sensorpositionierung, zum Beispiel Optimierung des räumlichen Hörens beziehungsweise Raumorientierung,
    • Phasen- beziehungsweise Gruppenlaufzeit-Optimierung bei binauraler Signalverarbeitung,
    • Verfahren zur optimierten Ansteuerung der Ausgangsstimulatoren, insbesondere bei binauraler Positionierung der Stimulatoren.
    With an at least partially implantable hearing system, it may be useful or necessary to implement improved signal processing algorithms after implantation. The following are particularly worth mentioning:
    • Speech analysis method (e.g. optimization of a Fast Fourier Transform (FFT)),
    • static or adaptive noise detection methods,
    • static or adaptive noise suppression methods,
    • Process for optimizing the system-internal signal-to-noise ratio
    • optimized signal processing strategies for progressive hearing impairment,
    • output level limiting procedures to protect the patient in the event of implant malfunctions or external programming errors,
    • Method for preprocessing several sensor (microphone) signals, especially with binaural positioning of the sensors,
    • Method for binaural processing of two or more sensor signals with binaural sensor positioning, for example optimization of spatial hearing or spatial orientation,
    • Phase or group delay optimization in binaural signal processing,
    • Process for the optimized control of the output stimulators, in particular with binaural positioning of the stimulators.

    Mit dem vorliegenden System lassen sich auch nach der Implantation unter anderem die folgenden Signalverarbeitungsalgorithmen implementieren:

    • Verfahren zur Rückkopplungsunterdrückung beziehungsweise -minderung,
    • Verfahren zur Optimierung des Betriebsverhaltens des beziehungsweise der Ausgangswandler (zum Beispiel Frequenz- und Phasengangoptimierung, Verbesserung des Impulsübertragungsverhaltens),
    • Sprachsignal-Kompressionsverfahren bei Innenohrschwerhörigkeiten,
    • Signalverarbeitungsmethoden zur Recruitment-Kompensation bei Innenohrschwerhörigkeiten.
    The following signal processing algorithms can also be implemented with the present system even after the implantation:
    • Feedback suppression or reduction method,
    • Methods for optimizing the operating behavior of the output converter (s) (for example frequency and phase response optimization, improvement of the pulse transmission behavior),
    • Speech signal compression procedure for inner ear deafness,
    • Signal processing methods for recruitment compensation for inner ear deafness.

    Des weiteren ist bei Implantatsystemen mit einer sekundären Energieversorgungseinheit, das heißt einem nachladbaren Akkumulatorsystem, aber auch bei Systemen mit primärer Batterieversorgung davon auszugehen, dass diese elektrischen Energiespeicher mit voranschreitender Technologie immer größere Lebensdauern und damit steigende Verweilzeiten im Patienten ermöglichen. Es ist davon auszugehen, dass die Grundlagen- und Applikationsforschung für Signalverarbeitungsalgorithmen schnelle Fortschritte macht. Die Notwendigkeit oder der Patientenwunsch einer Betriebssoftwareanpassung beziehungsweise -veränderung wird daher voraussichtlich vor Ablauf der Lebensdauer der implantatinternen Energiequelle eintreten. Das vorliegend beschriebene System erlaubt eine derartige Anpassung der Betriebsprogramme des Implantats auch im bereits implantierten Zustand.Furthermore, in implant systems with a secondary energy supply unit, the means a rechargeable battery system, but also in systems with a primary battery supply assume that these electrical energy storage devices are progressing Technology ever longer lifetimes and thus increasing dwell times in the patient enable. It can be assumed that basic and application research advances rapidly for signal processing algorithms. The need or the patient's wish to adapt or change the operating software is therefore expected to expire before the life of the implant-internal energy source enter. The system described here allows such an adjustment of the Operating programs of the implant even in the already implanted state.

    Vorzugsweise ist ferner eine Zwischenspeicheranordnung vorgesehen, in welcher von der externen Einheit über die Telemetrieeinrichtung übermittelte Daten vor dem Weiterleiten an den Signalprozessor zwischengespeichert werden können. Auf diese Weise lässt sich der Übertragungsvorgang von der externen Einheit zu dem implantierten System abschließen, bevor die über die Telemetrieeinrichtung übermittelten Daten an den Signalprozessor weitergeleitet werden.Preferably, an intermediate storage arrangement is also provided, in which of the data transmitted to the external unit via the telemetry device before being forwarded to the signal processor can be cached. In this way, the Complete the transfer process from the external device to the implanted system, before the data transmitted via the telemetry device is forwarded to the signal processor become.

    Des weiteren kann eine Überprüfungslogik vorgesehen sein, die in der Zwischenspeicheranordnung gespeicherte Daten vor dem Weiterleiten an den Signalprozessor einer Überprüfung unterzieht. Es kann ein Mikroprozessorbaustein, insbesondere ein Mikrocontroller, zum implantatinternen Steuern des Signalprozessors über einen Datenbus vorgesehen sein, wobei zweckmäßig die Überprüfungslogik und die Zwischenspeicheranordnung in dem Mikroprozessorbaustein implementiert sind und wobei über den Datenbus und die Telemetrieeinrichtung auch Programmteile oder ganze Softwaremodule zwischen der Außenwelt, dem Mikroprozessorbaustein und dem Signalprozessor übermittelt werden können.Furthermore, a check logic can be provided in the buffer arrangement stored data before being passed to the signal processor of a review subjects. A microprocessor module, in particular a microcontroller, can be used for Intra-implant control of the signal processor can be provided via a data bus, wherein expediently the checking logic and the buffer arrangement in the microprocessor module are implemented and where via the data bus and the telemetry device also program parts or entire software modules between the outside world, the microprocessor module and can be transmitted to the signal processor.

    Dem Mikroprozessorbaustein ist vorzugsweise eine implantierbare Speicheranordnung zum Speichern eines Arbeitsprogramms für den Mikroprozessorbaustein zugeordnet, und mindestens Teile des Arbeitsprogramms für den Mikroprozessorbaustein können durch von der externen Einheit über die Telemetrieeinrichtung übermittelte Daten geändert oder ausgetauscht werden.The microprocessor module is preferably an implantable memory arrangement for Save a work program for the microprocessor module assigned, and at least Parts of the work program for the microprocessor module can be carried out by the External unit changed or exchanged data transmitted via the telemetry device become.

    In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können mindestens zwei Speicherbereiche zur Aufnahme und Wiedergabe mindestens des Betriebsprogramms des Signalprozessors vorgesehen sein. Dies trägt zur Fehlersicherheit des Systems bei, indem durch das mehrfache Vorhandensein des Speicherbereichs, welcher das beziehungsweise die Betriebsprogramme enthält, beispielsweise nach einer Übertragung von extern oder aber beim Einschalten des Implantats eine Überprüfung der Fehlerfreiheit der Software durchgeführt werden kann. In a further embodiment of the invention, at least two storage areas can be accommodated and playback of at least the operating program of the signal processor is provided his. This contributes to the reliability of the system by the multiple existence the memory area which contains the operating program or programs, for example after an external transfer or when the implant is switched on the software can be checked for errors.

    Analog hierzu kann auch die Zwischenspeicheranordnung mindestens zwei Speicherbereiche zur Aufnahme und Wiedergabe von von der externen Einheit über die Telemetrieeinrichtung übermittelten Daten aufweisen, so dass nach einer Datenübertragung von der externen Einheit noch im Bereich des Zwischenspeichers eine Überprüfung der Fehlerfreiheit der übermittelten Daten vorgenommen werden kann. Die Speicherbereiche können zur beispielsweise komplementären Ablage der von der externen Einheit übermittelten Daten ausgelegt sein. Mindestens einer der Speicherbereiche der Zwischenspeicheranordnung kann aber auch zur Aufnahme nur eines Teils der von der externen Einheit übermittelten Daten ausgelegt sein, wobei in diesem Fall die Überprüfung der Fehlerfreiheit der übermittelten Daten abschnittsweise erfolgt.Analogously to this, the buffer arrangement can also have at least two memory areas for recording and playback from the external unit via the telemetry device have transmitted data, so that after data transmission from the external unit a check of the error-free nature of the transmitted data in the buffer area Data can be made. The memory areas can, for example complementary storage of the data transmitted by the external unit. At least one of the storage areas of the intermediate storage arrangement can also be used for Recording only part of the data transmitted by the external unit, in this case, checking the accuracy of the transmitted data section by section he follows.

    Um zu gewährleisten, dass bei Übertragungsfehlern ein erneuter Übertragungsvorgang gestartet werden kann, kann dem Signalprozessor ferner ein vorprogrammierter, nicht überschreibbarer Festspeicherbereich zugeordnet sein, in welchem die für einen "Minimalbetrieb" des Systems erforderlichen Anweisungen und Parameter gespeichert sind, beispielsweise Anweisungen, die nach einem "Systemabsturz" zumindest einen fehlerfreien Betrieb der Telemetrieeinrichtung zum Empfang eines Betriebsprogramms sowie Anweisungen zum Einspeichern desselben in die Steuerlogik gewährleisten.To ensure that a new transmission process is started in the event of transmission errors can also be a preprogrammed, not the signal processor rewritable permanent storage area can be assigned in which the for a "minimal operation" instructions and parameters required by the system are stored, for example Instructions following a "system crash" at least to ensure error-free operation the telemetry device for receiving an operating program and instructions for Ensure that it is saved in the control logic.

    Wie bereits erwähnt, ist die Telemetrieeinrichtung in vorteilhafter Weise außer zum Empfang von Betriebsprogrammen von der externen Einheit auch zur Übermittlung von Betriebsparametern zwischen dem implantierbaren Teil des Systems und der externen Einheit ausgelegt, so dass einerseits solche Parameter von einem Arzt, einem Hörgeräteakustiker oder dem Träger des Systems selbst eingestellt werden können (zum Beispiel Lautstärke), andererseits das System aber auch Parameter an die externe Einheit übermitteln kann, beispielsweise um den Status des Systems zu überprüfen.As already mentioned, the telemetry device is advantageously except for reception of operating programs from the external unit also for the transmission of operating parameters designed between the implantable part of the system and the external unit, so on the one hand such parameters from a doctor, a hearing care professional or the Carrier of the system itself can be adjusted (for example volume), on the other hand the system can also transmit parameters to the external unit, for example to check the status of the system.

    Ein vollständig implantierbares Hörsystem der vorliegend erläuterten Art kann implantatseitig neben der aktorischen Stimulationsanordnung und der Signalverarbeitungseinheit mindestens einen implantierbaren Schallsensor und ein nachladbares elektrisches Speicherelement aufweisen, wobei in einem solchen Fall eine drahtlose, transkutane Ladevorrichtung zum Laden des Speicherelements vorgesehen sein kann. Es versteht sich jedoch, dass zur Energieversorgung auch eine Primärzelle oder eine andere Energieversorgungseinheit vorhanden sein kann, die keine transkutane Nachladung benötigt. Dies gilt insbesondere, wenn man berücksichtigt, dass in naher Zukunft vor allem durch Weiterentwicklung der Prozessortechnologie mit wesentlicher Verminderung des Energiebedarfs für elektronische Signalverarbeitung zu rechnen ist, so dass für implantierbare Hörsysteme neue Energieversorgungsformen praktisch anwendbar werden, zum Beispiel eine den Seebeck-Effekt nutzende Energieversorgung, wie sie in DE-C 198 27 898 beschrieben ist. Vorzugsweise ist auch eine drahtlose Fernbedienung zur Steuerung der Implantatfunktionen durch den Implantatträger vorhanden.A fully implantable hearing system of the type explained here can be on the implant side in addition to the actuator stimulation arrangement and the signal processing unit at least have an implantable sound sensor and a rechargeable electrical storage element, in which case a wireless transcutaneous charging device for charging of the storage element can be provided. However, it is understood that for energy supply a primary cell or another energy supply unit can also be present, that does not require transcutaneous recharge. This is especially true if you take into account that in the near future, mainly through further development of processor technology with essential Reduction in the energy requirement for electronic signal processing is, so that new forms of energy supply are practically applicable for implantable hearing systems for example an energy supply like the Seebeck effect is described in DE-C 198 27 898. A wireless remote control is also preferably used Control of the implant functions by the implant carrier available.

    Bei teilimplantierbarer Ausbildung des Hörsystems sind mindestens ein Schallsensor, die elektronische Signalverarbeitungseinheit, die Energieversorgungseinheit sowie eine Modulator/Sender-Einheit in einem extern am Körper, vorzugsweise am Kopf über dem Implantat, zu tragenden externen Modul enthalten. Das Implantat weist den ausgangsseitigen elektromechanischen Wandler und die schaltbare Kupplungsanordnung auf, ist aber energetisch passiv und empfängt seine Betriebsenergie und Steuerdaten für den ausgangsseitigen Wandler und die schaltbare Kupplungsanordnung über die Modulator/Sender-Einheit im externen Modul.If the hearing system is partially implantable, there is at least one sound sensor electronic signal processing unit, the power supply unit and a modulator / transmitter unit in an external on the body, preferably on the head above the implant, external module to be carried. The implant has the electromechanical on the output side Converter and the switchable clutch arrangement, but is energetically passive and receives its operating energy and control data for the output converter and the switchable coupling arrangement via the modulator / transmitter unit in the external Module.

    Das beschriebene System kann bei vollimplantierbarer Auslegung ebenso wie bei teilimplantierbarem Aufbau monaural oder binaural ausgelegt sein. Ein binaurales System zur Rehabilitation einer Hörstörung beider Ohren weist zwei Systemeinheiten auf, die jeweils einem der beiden Ohren zugeordnet sind. Dabei können die beiden Systemeinheiten einander im wesentlichen gleich sein. Es kann aber auch die eine Systemeinheit als Master-Einheit und die andere Systemeinheit als von der Master-Einheit gesteuerte Slave-Einheit ausgelegt sein. Die Signalverarbeitungsmodule der beiden Systemeinheiten können auf beliebige Weise, insbesondere über eine drahtgebundene implantierbare Leitungsverbindung oder über eine drahtlose Verbindung, vorzugsweise eine bidirektionale Hochfrequenzstrecke, eine körperschallgekoppelte Ultraschallstrecke oder eine die elektrische Leitfähigkeit des Gewebes des Implantatträgers ausnutzende Datenübertragungsstrecke, so miteinander kommunizieren, dass in beiden Systemeinheiten eine optimierte binaurale Signalverarbeitung und Wandler-Array-Ansteuerung erreicht wird.The system described can with fully implantable design as well as with partially implantable The structure should be monaural or binaural. A binaural system for rehabilitation A hearing disorder in both ears has two system units, each one of the are assigned to both ears. The two system units can essentially each other be equal. But it can also be the one system unit as the master unit and the system unit other than slave unit controlled by the master unit. The Signal processing modules of the two system units can in any way, in particular via a wired implantable line connection or via a wireless Connection, preferably a bidirectional radio frequency link, a structure-borne noise Ultrasonic path or the electrical conductivity of the tissue of the implant carrier exploiting data transmission path, communicate with each other in such a way that Optimized binaural signal processing and converter array control in both system units is achieved.

    Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Hörsystems beziehungsweise möglicher teil- und vollimplantierbarer Gesamtsysteme sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

    FIG. 1
    ein Blockschaltbild eines vollimplantierbaren Hörsystems zur Rehabilitation einer Mittel- und/oder Innenohrstörung und/oder eines Tinnitus mit Mitteln zur elektrischen Wandlerimpedanzmessung,
    FIG. 2
    beispielhaft eine mögliche Ausführungsform des Impedanzmesssystems für einen Wandlerkanal gemäß FIG. 1,
    FIG. 3
    ein elektromechanisches Ersatzschaltbild für die Näherung eines piezo-elektrischen Ausgangswandlers mit angekoppelten biologischen Lastkomponenten,
    FIG. 4
    ein Ersatzschaltbild der elektrischen Wandlerimpedanz Z L entsprechend FIG. 3,
    FIG. 5
    den Verlauf des Betrages der elektrischen Wandlerimpedanz /Z L/ über der Frequenz f gemäß FIG. 4 in doppeltlogarithmischer Darstellung,
    FIG. 6
    ein Ausführungsbeispiel eines vollimplantierbaren Hörsystems mit direkter mechanischer Impedanzmessung,
    FIG. 7
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines vollimplantierbaren Hörsystems mit direkter mechanischer Impedanzmessung
    FIG. 8
    ein Ausführungsbeispiel eines piezoelektrischen Wandlersystems mit einem Messsystem zur Bestimmung der mechanischen Impedanz gemäß FIG. 6,
    FIG. 9
    ein Ausführungsbeispiel eines piezoelektrischen Wandlersystems mit einem Messsystem zur Bestimmung der mechanischen Impedanz gemäß FIG. 7,
    FIG. 10
    ein vollimplantierbares Hörsystem gemäß vorliegender Erfindung sowie
    FIG. 11
    ein teilimplantierbares Hörsystem gemäß vorliegender Erfindung.
    Preferred exemplary embodiments of the hearing system according to the invention or possible partially and fully implantable overall systems are described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
    FIG. 1
    2 shows a block diagram of a fully implantable hearing system for the rehabilitation of a middle and / or inner ear disorder and / or tinnitus with means for electrical transducer impedance measurement,
    FIG. 2
    an example of a possible embodiment of the impedance measuring system for a converter channel according to FIG. 1,
    FIG. 3
    an electromechanical equivalent circuit for the approximation of a piezoelectric output transducer with coupled biological load components,
    FIG. 4
    an equivalent circuit diagram of the electrical converter impedance Z L corresponding to FIG. 3,
    FIG. 5
    the course of the amount of the electrical converter impedance / Z L / over the frequency f according to FIG. 4 in double logarithmic representation,
    FIG. 6
    an embodiment of a fully implantable hearing system with direct mechanical impedance measurement,
    FIG. 7
    another embodiment of a fully implantable hearing system with direct mechanical impedance measurement
    FIG. 8th
    an embodiment of a piezoelectric transducer system with a measuring system for determining the mechanical impedance according to FIG. 6
    FIG. 9
    an embodiment of a piezoelectric transducer system with a measuring system for determining the mechanical impedance according to FIG. 7,
    FIG. 10
    a fully implantable hearing system according to the present invention and
    FIG. 11
    a partially implantable hearing system according to the present invention.

    Bei dem vollimplantierbaren Hörsystem gemäß FIG. 1 wird das externe Schallsignal über einen oder mehrere Schallsensoren (Mikrofone) 10a bis 10n aufgenommen und in analoge elektrische Signale umgewandelt. Im Falle einer Implantatrealisierung zur ausschließlichen Rehabilitation eines Tinnitus durch Maskierung oder Noiserfunktion ohne zusätzliche Hörgerätefunktion entfallen diese Sensorfunktionen. Die elektrischen Sensorsignale werden an eine Einheit 11 geleitet, die Teil eines implantierbaren Elektronikmoduls 12 ist und in welcher das oder die Sensorsignale ausgewählt, vorverarbeitet und in Digitalsignale umgewandelt werden (A/D-Wandlung). Die Vorverarbeitung kann beispielsweise in einer analogen linearen oder nicht-linearen Vorverstärkung und Filterung (zum Beispiel Antialiasing-Filterung) bestehen. Das beziehungsweise die digitalisierten Sensorsignale werden einem digitalen Signalprozessor (DSP) 13 zugeführt, der die bestimmungsgemäße Funktion des Hörimplantates ausführt, wie zum Beispiel Audiosignalverarbeitung bei einem System für Innenohrschwerhörigkeiten und/oder Signalgenerierung im Fall eines Tinnitusmaskierers oder Noisers. Der Signalprozessor 13 enthält einen nicht überschreibbaren Festspeicherbereich S0, in welchem die für einen "Minimalbetrieb" des Systems erforderlichen Anweisungen und Parameter gespeichert sind, sowie einen Speicherbereich S1, in dem die Betriebssoftware der bestimmungsgemäßen Funktion beziehungsweise Funktionen des Implantatsystems abgelegt sind. Vorzugsweise ist dieser Speicherbereich doppelt vorhanden sein (S1 und S2). Der wiederholt beschreibbare Programmspeicher zur Aufnahme der Betriebssoftware kann auf EEPROM-Basis oder RAM-Zellen basieren, wobei in diesem Fall dafür gesorgt sollte, dass dieser RAM-Bereich immer durch das implantatinterne Energieversorgungssystem "gepuffert" ist. In the fully implantable hearing system according to FIG. 1, the external sound signal is recorded via one or more sound sensors (microphones) 10a to 10n and converted into analog electrical signals. In the case of an implant implementation for the exclusive rehabilitation of tinnitus through masking or noise function without additional hearing aid function, these sensor functions are not required. The electrical sensor signals are passed to a unit 11, which is part of an implantable electronic module 12 and in which the sensor signal or signals are selected, preprocessed and converted into digital signals (A / D conversion). The preprocessing can consist, for example, of an analog linear or non-linear pre-amplification and filtering (for example antialiasing filtering). The digitized sensor signal or signals are fed to a digital signal processor (DSP) 13, which performs the intended function of the hearing implant, such as audio signal processing in a system for inner ear deafness and / or signal generation in the case of a tinnitus masker or noiser. The signal processor 13 contains a non-rewritable permanent memory area S 0 , in which the instructions and parameters required for "minimal operation" of the system are stored, and a memory area S 1 , in which the operating software for the intended function or functions of the implant system are stored. This memory area is preferably provided in duplicate (S 1 and S 2 ). The program memory, which can be written repeatedly, for accommodating the operating software can be based on EEPROM or RAM cells, in which case it should be ensured that this RAM area is always "buffered" by the implant-internal energy supply system.

    Die digitalen Ausgangssignale des Signalprozessors 13 werden in einem Digital-Analog-Wandler (D/A) 14 in Analogsignale umgewandelt. Dieser D/A-Wandler kann je nach Implantatfunktion auch mehrfach ausgelegt sein beziehungsweise völlig entfallen, wenn zum Beispiel im Falle eines Hörsystems mit elektromagnetischem Ausgangswandler direkt ein zum Beispiel pulsweitenmoduliertes, serielles digitales Ausgangssignal des Signalprozessors 13 direkt an den Ausgangswandler übermittelt wird. Das analoge Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 14 ist dann zu einer Treibereinheit 15 geführt, die je nach Implantatfunktion einen ausgangsseitigen elektromechanischen Wandler 16 zur Stimulation des Mittelbeziehungsweise Innenohres ansteuert.The digital output signals of the signal processor 13 are in a digital-to-analog converter (D / A) 14 converted to analog signals. This D / A converter can vary depending on the implant function can also be designed multiple times or completely eliminated if at Example in the case of a hearing system with an electromagnetic output converter for example pulse width modulated, serial digital output signal of the signal processor 13 is transmitted directly to the output converter. The analog output signal of the digital-to-analog converter 14 is then guided to a driver unit 15 which, depending on the implant function an output-side electromechanical transducer 16 for stimulating the means or Drives inner ear.

    Bei der in FIG. 1 dargestellten Ausführungsform werden die Signalbearbeitungskomponenten 11 und 13 bis 15 durch einen Mikrocontroller 17 (µC) mit einem oder zwei zugehörigen Speichern S4 beziehungsweise S5 über einen bidirektionalen Datenbus 18 gesteuert. In dem beziehungsweise den Speicherbereichen S4 und S5 können insbesondere die Betriebsoftwareanteile des Implantatmanagementsystems abgelegt sein, zum Beispiel Verwaltungsüberwachungs- und Telemetriefunktionen. In den Speichern S1 und/oder S2 können auch von außen veränderliche, patientenspezifische wie zum Beispiel audiologische Anpassparameter abgelegt sein. Ferner weist der Mikrocontroller 17 einen wiederholt beschreibbaren Speicher S3 auf, in welchem ein Arbeitsprogramm für den Mikrocontroller 17 abgelegt ist.In the case of FIG. In the embodiment shown in FIG. 1, the signal processing components 11 and 13 to 15 are controlled by a microcontroller 17 (.mu.C) with one or two associated memories S 4 or S 5 via a bidirectional data bus 18. In particular, the operating software components of the implant management system, for example administrative monitoring and telemetry functions, can be stored in the memory areas S 4 and S 5 . In the memories S 1 and / or S 2 , externally changeable, patient-specific, such as, for example, audiological adaptation parameters can also be stored. Furthermore, the microcontroller 17 has a memory S 3 that can be written to repeatedly, in which a work program for the microcontroller 17 is stored.

    Der Mikrocontroller 17 kommuniziert über einen Datenbus 19 mit einem Telemetriesystem (TS) 20. Dieses Telemetriesystem 20 kommuniziert seinerseits durch die bei 21 angedeutete geschlossene Haut beispielweise über eine nicht dargestellte induktive Spulenkopplung drahtlos bidirektional mit einem externen Programmiersystem (PS) 22. Das Programmiersystem 22 kann vorteilhaft ein PC-basiertes System mit entsprechender Programmier-, Bearbeitungs-, Darstellungs- und Verwaltungssoftware sein. Über diese Telemetrieschnittstelle wird die zu verändernde beziehungsweise ganz auszutauschende Betriebssoftware des Implantatsystems übertragen und zunächst in dem Speicherbereich S4 und/oder S5 des Mikrocontrollers 17 zwischengespeichert. So kann zum Beispiel der Speicherbereich S5 für eine komplementäre Ablage der von dem externen System übermittelten Daten benutzt werden, und eine einfache Verifikation der Softwareübertragung durch einen Lesevorgang über die Telemetrieschnittstelle kann durchgeführt werden, um die Koinzidenz der Inhalte der Speicherbereiche S4 und S5 zu überprüfen, bevor der Inhalt des wiederholt beschreibbaren Speicher S3 geändert oder ausgetauscht wird.The microcontroller 17 communicates with a telemetry system (TS) 20 via a data bus 19. This telemetry system 20 in turn communicates through the closed skin indicated at 21, for example via an inductive coil coupling (not shown), wirelessly bidirectionally with an external programming system (PS) 22. The programming system 22 can advantageously be a PC-based system with appropriate programming, editing, presentation and management software. The operating software of the implant system that is to be changed or completely exchanged is transmitted via this telemetry interface and initially stored temporarily in the memory area S 4 and / or S 5 of the microcontroller 17. For example, the storage area S 5 can be used for a complementary storage of the data transmitted by the external system, and a simple verification of the software transmission by a reading process via the telemetry interface can be carried out to determine the coincidence of the contents of the storage areas S 4 and S 5 check before the content of the rewritable memory S 3 is changed or exchanged.

    Die Betriebssoftware des mindestens teilweise implantierbaren Hörsystems soll gemäß der vorliegend verwendeten Nomenklatur sowohl die Betriebssoftware des Mikrocontrollers 17 (zum Beispiel Housekeeping-Funktionen, wie Energiemanagement oder Telemetriefunktionen) als auch die Betriebssoftware des digitalen Signalprozessors 13 umfassen. So kann zum Beispiel eine einfache Verifikation der Softwareübertragung durch einen Lesevorgang über die Telemetrieschnittstelle durchgeführt werden, bevor die Betriebssoftware oder die entsprechenden Signalverarbeitungsanteile dieser Software in den Programmspeicherbereich S1 des digitalen Signalprozessors 13 über den Datenbus 18 übertragen werden. Ferner kann auch das Arbeitsprogramm für den Mikrocontroller 17, das beispielsweise in dem wiederholt beschreibbaren Speicher S3 eingespeichert ist, über die Telemetrieschnittstelle 20 ganz oder teilweise mit Hilfe der externen Einheit 22 geändert oder ausgetauscht werden.According to the nomenclature used here, the operating software of the at least partially implantable hearing system should include both the operating software of the microcontroller 17 (for example housekeeping functions such as energy management or telemetry functions) and the operating software of the digital signal processor 13. For example, a simple verification of the software transmission can be carried out by means of a reading process via the telemetry interface before the operating software or the corresponding signal processing components of this software are transmitted to the program memory area S 1 of the digital signal processor 13 via the data bus 18. Furthermore, the work program for the microcontroller 17, which is stored, for example, in the repeatedly writable memory S 3 , can be changed or exchanged in whole or in part using the external unit 22 via the telemetry interface 20.

    Auf den D/A-Wandler 14 und den dem jeweils vorliegenden Wandlerprinzip des Ausgangswandlers 16 angepassten Treiberverstärker 15 folgt ein nachstehend näher erläutertes Messsystem (IMS) 25 zur analogen Ermittlung der elektrischen Wandlerimpedanz. Die von dem Messsystem 25 gelieferten analogen Messdaten werden über einen Messverstärker 26 und einen zugehörigen A/D-Wandler 27 verstärkt und in digitale Messdaten umgeformt. Die digitalen Messdaten werden zu dem digitalen Signalprozessor 13 des Hörsystems zur weiteren Verarbeitung und/oder Speicherung übermittelt. Dieses Treiber- und Impedanzerfassungssystem mit zugehörigem elektromechanischem Ausgangswandler 16 ist in FIG. 1 gestrichelt umrandet als Einheit 28 dargestellt. Über den Mikrokontroller 17 und die Telemetrieeinheit 20 können die Impedanzmessdaten an die Außenwelt zu dem Programmier- und Darstellungssystem 22 (zum Beispiel ein PC mit entsprechender Hardwareschnittstelle) übermittelt werden.On the D / A converter 14 and the respective converter principle of the output converter 16 adapted driver amplifier 15 follows a measuring system explained in more detail below (IMS) 25 for analog determination of the electrical converter impedance. The from the measurement system 25 supplied analog measurement data are via a measurement amplifier 26 and an associated A / D converter 27 amplified and converted into digital measurement data. The digital measurement data will be to the digital signal processor 13 of the hearing system for further processing and / or storage transmitted. This driver and impedance detection system with associated electromechanical Output converter 16 is shown in FIG. 1 shown in dashed lines as a unit 28. Via the microcontroller 17 and the telemetry unit 20, the impedance measurement data can be sent to the Outside world to the programming and display system 22 (for example a PC with a corresponding Hardware interface).

    Sind in dem implantierbaren Hörsystem mehrere elektromechanische Ausgangswandler vorhanden, ist die Einheit 28 entsprechend mehrfach vorzusehen, wie dies in FIG. 1 gestrichelt dargestellt ist. Die jeweiligen Impedanzmessdaten werden dem digitalen Signalprozessor 13 dann über eine entsprechende digitale Datenbusstruktur zur Verfügung gestellt (in FIG. 1 nicht dargestellt).If there are several electromechanical output transducers in the implantable hearing system, the unit 28 is accordingly to be provided several times, as shown in FIG. 1 shown in dashed lines is. The respective impedance measurement data are then sent to the digital signal processor 13 via a corresponding digital data bus structure provided (not shown in FIG. 1).

    Alle elektronischen Komponenten des Implantatsystems werden durch eine primäre oder sekundäre Batterie 30 mit elektrischer Betriebsenergie versorgt.All electronic components of the implant system are primary or secondary battery 30 supplied with electrical operating energy.

    FIG. 2 zeigt eine mögliche, einfache Ausführungsform des Impedanzmesssystems 25 für einen Wandlerkanal gemäß FIG. 1. Die von dem digitalen Signalprozessor 13 kommenden digitalen Treiberdaten für den elektromechanischen Wandler 16 werden von dem D/A-Wandler 14 in ein analoges Signal verwandelt und dem Wandlertreiber 15 zugeführt. Im vorliegenden Beispiel ist der Ausgang des Treibers 15 als Spannungsquelle Uo mit dem Innenwiderstand Ri dargestellt. Das analoge Ausgangssignal dieses Treibers 15 wird dem eine komplexe elektrische Impedanz Z L aufweisenden elektromechanischen Wandler 16 über einen Messwiderstand Rm zugeführt.FIG. 2 shows a possible, simple embodiment of the impedance measuring system 25 for a converter channel according to FIG. 1. The digital driver data for the electromechanical converter 16 coming from the digital signal processor 13 are converted into an analog signal by the D / A converter 14 and fed to the converter driver 15. In the present example, the output of driver 15 is shown as voltage source U o with internal resistance R i . The analog output signal of this driver 15 is fed to the electromechanical converter 16 having a complex electrical impedance Z L via a measuring resistor R m .

    Ist die Summe von Rm und dem Betrag von Z L groß gegen R;, so erfolgt eine Spannungseinprägung auf den elektromechanischen Wandler 16. Greift man den Spannungsabfall an Rm mit dem dargestellten Messverstärker (MV) 26 entsprechend hochohmig und massefrei ab, steht eine dem Wandlerstrom I w proportionale Messspannung U I zur Verfügung. Gleichzeitig steht dem Messverstärker 26 die Wandlerklemmenspannung U w zur Verfügung. Durch entsprechende A/D-Wandlung dieser Messspannungen in dem A/D-Wandler 27 stehen dem digitalen Signalprozessor 13 beide Datensätze digital zur Verfügung. Durch entsprechende digitale Quotientenbildung ist somit die Ermittlung der komplexen elektrischen Wandlerimpedanz Z L = U w/I w nach Betrag und Phase möglich. Die jeweiligen Grundfunktionen der Treiber- und Impedanzmesseinheit 28 werden über einen digitalen Steuerbus 31 von dem Mikrokontroller 17 aus eingestellt.If the sum of R m and the amount of Z L is large compared to R;, the electromechanical converter 16 is impressed with voltage. If the voltage drop across R m is measured with the measuring amplifier (MV) 26 shown correspondingly with high impedance and free of mass, one stands the measurement voltage U I proportional to the converter current I w . At the same time, the converter terminal voltage U w is available to the measuring amplifier 26. By corresponding A / D conversion of these measurement voltages in the A / D converter 27, both data sets are digitally available to the digital signal processor 13. Corresponding digital quotient formation makes it possible to determine the complex electrical converter impedance Z L = U w / I w by amount and phase. The respective basic functions of the driver and impedance measuring unit 28 are set by the microcontroller 17 via a digital control bus 31.

    FIG. 3 zeigt in einem elektromechanischen Ersatzschaltbild die Näherung eines piezoelektrischen Wandlers mit angekoppelten biologischen Lastkomponenten. Der piezoelektrische Wandler wird auf der elektrischen Impedanzseite Z EI im wesentlichen durch eine Ruhekapazität Co und einen Verlustleitwert G bestimmt. Auf einen elektromechanischen Einheitswandler 33 mit einem elektromechanischen Wandlerfaktor α folgen die mechanischen Komponenten des Wandlers selbst, die die mechanische Impedanz Z w darstellen. Wird ein piezoelektrischer Wandler hochabgestimmt betrieben, das heißt, liegt die erste mechanische Resonanzfrequenz am oberen Ende des spektralen Übertragungsbereiches, wie dies in US-A 5 277 694 näher erläutert ist, dann wird die mechanische Impedanz des Wandlers Z w in erster Näherung gut durch die mechanischen Komponenten dynamische Wandlermasse mw, Wandlersteifigkeit sw und den Wandlerreibwiderstand (realer Anteil) Ww bestimmt. Auch die biologische, mechanische Lastimpedanz Z B soll im vorliegenden Beispiel durch die drei mechanischen Impedanzkomponenten Masse mB (zum Beispiel Masse eines Mittelohrossikels), Steifigkeit sB (zum Beispiel Steifigkeit des einspannenden Ringbandes der Steigbügelfußplatte im ovalen Fenster) und Reibwiderstand WB (zum Beispiel Bindegewebe an der Ankoppelstelle) angenähert sein. Unter der Annahme, dass auf der mechanischen Lastseite sowohl die Wandler- wie auch die biologischen Lastkomponenten diesselbe Schnelle erfahren (mechanische Parallelschaltung), so ergibt sich nach Transformation der mechanischen Komponenten durch den Einheitswandler 33 auf die elektrische Seite ein elektrisches Ersatzschaltbild, das in FIG. 4 dargestellt ist.FIG. 3 shows in an electromechanical equivalent circuit diagram the approximation of a piezoelectric transducer with coupled biological load components. The piezoelectric transducer on the electrical impedance side Z EI is essentially determined by a quiescent capacitance C o and a loss conductance G. The mechanical components of the converter itself, which represent the mechanical impedance Z w , follow an electromechanical unit converter 33 with an electromechanical converter factor α. If a piezoelectric transducer is operated in a highly tuned manner, that is to say if the first mechanical resonance frequency is at the upper end of the spectral transmission range, as is explained in more detail in US Pat. No. 5,277,694, then the mechanical impedance of the transducer Z w is well approximated by that mechanical components dynamic transducer mass m w , transducer stiffness s w and the transducer friction resistance (real part) W w determined. The biological, mechanical load impedance Z B in the present example should also be due to the three mechanical impedance components mass m B (for example, the mass of a middle ear cross member), stiffness s B (for example, stiffness of the clamping ring band of the stirrup footplate in the oval window) and frictional resistance W B (for Example connective tissue at the coupling point). Assuming that both the transducer and the biological load components experience the same rapidity (mechanical parallel connection), then after the mechanical components have been transformed by the unit converter 33 to the electrical side, an electrical equivalent circuit diagram is obtained, which is shown in FIG. 4 is shown.

    FIG. 4 zeigt das Ersatzschaltbild der elektrischen Wandlerimpedanz Z L entsprechend FIG. 3, wobei die Spule LM die Summe der Massen mw und mB widerspiegelt, die Kapazität CM die mechanische Parallelschaltung der Steifigkeiten sw und sB und der Widerstand RM die mechanische Parallelschaltung der Anteile Ww und WB.FIG. 4 shows the equivalent circuit diagram of the electrical converter impedance Z L according to FIG. 3, the coil L M reflecting the sum of the masses m w and m B , the capacitance C M the mechanical parallel connection of the stiffnesses sw and s B and the resistance R M the mechanical parallel connection of the components Ww and W B.

    FIG. 5 zeigt den Verlauf des Betrages der elektrischen Wandlerimpedanz /Z L/ über der Frequenz f gemäß FIG. 4 in doppeltlogarithmischer Darstellung. Man erkennt einen grundsätzlich kapazitiven Verlauf von /Z L/, der durch Co bestimmt wird. Die auftretende Serienresonanz bei f1 und die Parallelresonanz bei f2 werden durch die Komponenten LM und CM mit Co bestimmt. Die Größe Δ/Z L/ gibt Auskunft über die mechanische Schwinggüte. Somit können aus der spektralen Lage von f1 und f2 und der Größe Δ/Z L/ sehr genaue Informationen über die Ankopplungsqualität und deren zeitlichen Verlauf postoperativ gewonnen werden, insbesondere wenn die Impedanzmessungen den ganzen spektralen und Pegelbereich des Hörimplantates repräsentieren.FIG. 5 shows the course of the amount of the electrical converter impedance / Z L / over the frequency f according to FIG. 4 in double logarithmic representation. One recognizes a basically capacitive course of / Z L /, which is determined by C o . The series resonance occurring at f 1 and the parallel resonance at f 2 are determined by the components L M and C M with C o . The size Δ / Z L / provides information about the mechanical vibration quality. Thus, from the spectral position of f1 and f2 and the size Δ / Z L /, very precise information about the coupling quality and its course over time can be obtained, especially if the impedance measurements represent the entire spectral and level range of the hearing implant.

    FIG. 6 zeigt ein vollimplantierbares Hörsystem weitgehend übereinstimmend mit dem System gemäß FIG. 1, jedoch mit der Variante der direkten mechanischen Impedanzmessung. Nach dem D/A-Wandler 14 und dem dem vorgesehenen Wandlerprinzip angepassten Treiberverstärker 15 folgt eine in einem Gehäuse 34 untergebrachte Einheit 35 mit einem ausgangsseitigen elektromechanischen Wandler 36, der ein elektromechanisch aktives Element 37, zum Beispiel ein piezoelektrisches und/oder elektromagnetisches System, aufweist. Auf der aktorischen Ausgangsseite ist in den Wandler 36 ein mechanisches Impedanzmesssystem 38 integriert, das im implantierten Zustand die auf die angekoppelte biologische Laststruktur wirkende Kraft F und die Schnelle v eines Koppelelementes 39 nach Betrag und Phase misst. Die biologische Laststruktur ist nicht dargestellt.FIG. 6 shows a fully implantable hearing system largely in accordance with the system according to FIG. 1, but with the variant of direct mechanical impedance measurement. After the D / A converter 14 and the driver amplifier 15 adapted to the intended converter principle, there follows a unit 35 accommodated in a housing 34 with an output-side electromechanical converter 36 which has an electromechanically active element 37, for example a piezoelectric and / or electromagnetic system , On the actuator output side, a mechanical impedance measuring system 38 is integrated in the converter 36, which in the implanted state measures the force F acting on the coupled biological load structure and the speed v of a coupling element 39 according to amount and phase. The biological load structure is not shown.

    Das Impedanzmesssystem 38 liefert elektrische, analoge Messsignale SF und Sv, die jeweils der Kraft F und der Schnelle v proportional sind. Diese analogen Messsignale werden über einen entsprechenden zweikanaligen Messverstärker 40 mit Multiplexerfunktion und zugehörigen A/D-Wandler 27 in digitale Messdaten umgeformt und dem digitalen Signalprozessor 13 des Hörsystems zur weiteren Verarbeitung und/oder Speicherung übermittelt. Die Bildung der komplexen mechanischen Impedanz Z (f, P) = F/v in Abhängigkeit von der Frequenz f und vom Messpegel P kann entweder durch einen Analogrechner in dem Messverstärker 40 erfolgen oder nach entsprechender A/D-Wandlung auf Softwarebasis in dem digitalen Signalprozessor 13. Dieses Treiber- und Impedanzerfassungssystem mit zugehörigem elektromechanischem Wandler 36 ist gestrichelt umrandet als Einheit 41 dargestellt. Über den Mikrokontroller 17 und die Telemetrieeinheit 20 können die Impedanzmessdaten an die Außenwelt zu dem Programmier- und Darstellungssystem 22 (zum Beispiel ein PC mit entsprechender Hardwareschnittstelle) übermittelt werden.The impedance measuring system 38 supplies electrical, analog measuring signals S F and S v , which are proportional to the force F and the rapid v . These analog measurement signals are converted into digital measurement data via a corresponding two-channel measurement amplifier 40 with multiplexer function and associated A / D converter 27 and transmitted to the digital signal processor 13 of the hearing system for further processing and / or storage. The formation of the complex mechanical impedance Z (f, P) = F / v as a function of the frequency f and the measurement level P can either be carried out by an analog computer in the measurement amplifier 40 or after corresponding A / D conversion on a software basis in the digital signal processor 13. This driver and impedance detection system with associated electromechanical converter 36 is shown in dashed lines as a unit 41. The impedance measurement data can be transmitted to the outside world via the microcontroller 17 and the telemetry unit 20 to the programming and display system 22 (for example a PC with a corresponding hardware interface).

    Sind in dem implantierbaren Hörsystem mehrere elektromechanische Wandler 36 vorgesehen, ist die gestrichelt umrandete Einheit 41 entsprechend jeweils zu ergänzen, wie dies in FIG. 6 ebenfalls gestrichelt dargestellt ist. Die jeweiligen Impedanzmessdaten werden dem digitalen Signalprozessor 13 dann über eine entsprechende digitale Datenbusstruktur zur Verfügung gestellt (in FIG. 6 nicht näher dargestellt).If a plurality of electromechanical transducers 36 are provided in the implantable hearing system, the unit 41 surrounded by dashed lines is to be supplemented accordingly, as shown in FIG. 6 is also shown in dashed lines. The respective impedance measurement data are the digital Signal processor 13 is then available via a corresponding digital data bus structure provided (not shown in FIG. 6).

    Die übrigen Komponenten des Hörsystems der FIG. 6 entsprechen denjenigen der FIG. 1 und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.The remaining components of the hearing system of FIG. 6 correspond to those of FIG. 1 and therefore need no further explanation.

    FIG. 7 zeigt ein vollimplantierbares Hörsystem mit der Variante der direkten mechanischen Impedanzmessung entsprechend FIG. 6, wobei hier der entsprechende zweikanalige Messverstärker 40 mit Multiplexerfunktion und der zugehörige A/D-Wandler 27 für die Erfassung des Kraft- und Schnellesignals in das Gehäuse 34 der Einheit 35 integriert sind. Das elektromechanisch aktive Element des Wandlers 36 und das Messsystem zur Ermittlung der mechanischen Lastimpedanz sind hier gemeinsam als Element 42 dargestellt. Das Koppelelement zur biologischen Last ist wiederum mit 39 bezeichnet.FIG. 7 shows a fully implantable hearing system with the variant of direct mechanical Impedance measurement according to FIG. 6, with the corresponding two-channel measuring amplifier 40 with multiplexer function and the associated A / D converter 27 for detection of the force and fast signals are integrated into the housing 34 of the unit 35. The electromechanical active element of the converter 36 and the measuring system for determining the mechanical Load impedance are shown here together as element 42. The coupling element for biological load is again designated 39.

    Aufbau und Funktionsweise des Systems gemäß FIG. 7 entsprechen im übrigen denjenigen des Systems nach FIG. 6.Structure and mode of operation of the system according to FIG. 7 otherwise correspond to those of the system according to FIG. 6th

    FIG. 8 zeigt beispielhaft den Aufbau der Einheit 35 gemäß FIG. 6 mit einem piezoelektrischen Wandlersystem entsprechend US-A 5 277 694 und einem zusätzlichen Messsystem zur Bestimmung der mechanischen Impedanz. Die in FIG. 8 dargestellte Einheit 35 weist ein biokompatibles, zylindrisches Gehäuse 34 aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise Titan, auf, das mit Inertgas gefüllt ist. In dem Gehäuse 34 ist eine schwingungsfähige, elektrisch leitende Membran 46 des ausgangsseitigen elektromechanischen Wandlers 36 angeordnet. Die Membran 46 ist vorzugsweise kreisrund, und sie ist an ihrem Außenrand mit dem Gehäuse 34 fest verbunden. An der in FIG. 8 unteren Seite der Membran 46 sitzt eine dünne Scheibe 47 aus piezoelektrischem Material, zum Beispiel Blei-Zirkonat-Titanat (PZT). Die der Membran 46 zugewendete Seite der Piezoscheibe 47 steht mit der Membran 46 in elektrisch leitender Verbindung, und zwar zweckmäßig über eine elektrisch leitende Klebeverbindung. Auf der von der Membran 46 abgewendeten Seite ist die Piezoscheibe 47 mit einem dünnen, flexiblen Draht kontaktiert, der Teil einer Signalleitung 48 ist und der seinerseits über eine hermetische Gehäusedurchführung 49 mit einer außerhalb des Gehäuses 34 liegenden Wandlerzuleitung 50 verbunden ist. Bei 52 ist in FIG. 8 ein Polymerverguss zwischen der Außenseite des Gehäuses 34, der Gehäusedurchführung 49 und der Wandlerzuleitung 50 angedeutet. Ein Masseanschluss 53 ist von der Wandlerzuleitung 50 über die Gehäusedurchführung 49 an die Innenseite des Gehäuses 34 geführt.FIG. 8 shows an example of the structure of the unit 35 according to FIG. 6 with a piezoelectric Transducer system according to US-A 5 277 694 and an additional measuring system for determination the mechanical impedance. The in FIG. 8 shows unit 35 has a biocompatible, cylindrical housing 34 made of electrically conductive material, for example Titanium, which is filled with inert gas. In the housing 34 is a vibratable, electrical conductive membrane 46 of the output-side electromechanical transducer 36 is arranged. The membrane 46 is preferably circular and it is on its outer edge with the Housing 34 firmly connected. At the in FIG. 8 lower side of the membrane 46 sits a thin Disc 47 made of piezoelectric material, for example lead zirconate titanate (PZT). The the side of the piezo disk 47 facing the membrane 46 is electrically connected to the membrane 46 conductive connection, expediently via an electrically conductive adhesive connection. On the side facing away from the membrane 46, the piezo disk 47 has a contacted thin, flexible wire, which is part of a signal line 48 and in turn via a hermetic housing lead-through 49 with an outside of the housing 34 Converter feed line 50 is connected. At 52 in FIG. 8 a polymer potting between the Indicated on the outside of the housing 34, the housing bushing 49 and the converter feed line 50. A ground connection 53 is from the converter feed line 50 via the housing bushing 49 led to the inside of the housing 34.

    Das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen die Signalleitung 48 und den Masseanschluss 53 bewirkt ein Durchbiegen des Hetero-Verbundes aus Membran 46 und Piezoscheibe 47 und führt somit zu einer Auslenkung der Membran 46. Auch bei der vorliegenden Anordnung vorteilhaft anwendbare Einzelheiten eines solchen piezoelektrischen Wandlers sind im übrigen in US-A 5 277 694 erläutert. Ein ausgangsseitiger elektro-mechanischer Wandler 36 dieser Art hat typischerweise eine relativ hohe mechanische Ausgangsimpedanz, insbesondere eine mechanische Ausgangsimpedanz, die höher ist als die mechanische Lastimpedanz der im implantierten Zustand an den Wandler angekoppelten biologischen Mittel-und/oder Innenohrstruktur.The application of an electrical voltage between the signal line 48 and the ground connection 53 causes the hetero-composite of membrane 46 and piezo disc to bend 47 and thus leads to a deflection of the membrane 46. Also in the present Arrangement advantageously applicable details of such a piezoelectric transducer are otherwise explained in US-A 5 277 694. An electro-mechanical output side Transducer 36 of this type typically has a relatively high mechanical output impedance, in particular a mechanical output impedance that is higher than the mechanical load impedance the biological agent and / or coupled to the transducer in the implanted state Inner ear structure.

    Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind zum Verbinden des Wandlers 36 mit der biologischen Laststruktur, zum Beispiel einem beliebigen Mittelohr-Ossikel, eine Koppelstange 55 und ein passives Koppelelement 56 vorgesehen, das an dem von dem Wandler 36 abliegenden Ende der Koppelstange 55 angebracht ist oder von diesem Koppelstangenende selbst gebildet wird. Die Ankopplung der Ausgangsseite des Wandlers 36 an die biologische Laststruktur, beispielsweise ein Zielossikel, erfolgt dabei über das mechanische Impedanzmesssystem 38, das mit der in FIG. 8 oberen Seite der Membran 46, vorzugsweise im Zentrum der Membran, in mechanischer Verbindung steht. Das Impedanzmesssystem 38 kann mit seinem membranseitigen Ende unmittelbar an der Membran 46 und mit ihrem anderen Ende an dem membranseitigen Ende der Koppelstange 55 angreifen; es kann aber auch in die Koppelstange 55 eingefügt sein.In the illustrated embodiment, to connect transducer 36 to the biological load structure, for example any middle ear ossicle, a coupling rod 55 and a passive coupling element 56, which is connected to the converter 36 remote end of the coupling rod 55 is attached or from this coupling rod end itself is formed. The coupling of the output side of the converter 36 to the biological one Load structure, for example a target ossicle, is carried out via the mechanical impedance measuring system 38, which with the in FIG. 8 upper side of the membrane 46, preferably in the center the membrane is in mechanical connection. The impedance measuring system 38 can also be used its membrane-side end directly on the membrane 46 and with its other end engage at the membrane-side end of the coupling rod 55; but it can also be in the Coupling rod 55 may be inserted.

    Die Koppelstange 55 erstreckt sich bei der dargestellten Ausführungsform mindestens näherungsweise senkrecht zu der Membran 46 durch eine elastisch nachgiebige Polymerdichtung 57 hindurch von außen in das Innere des Gehäuses 34. Die Polymerdichtung 57 ist so beschaffen, dass sie im implantierten Zustand Axialschwingungen der Koppelstange 55 zulässt.The coupling rod 55 extends at least approximately in the illustrated embodiment perpendicular to the membrane 46 through an elastically resilient polymer seal 57 from the outside into the interior of the housing 34. The polymer seal 57 is designed so that it allows axial vibrations of the coupling rod 55 in the implanted state.

    Das Impedanzmesssystem 38 ist innerhalb des Gehäuses 34 untergebracht. Die analogen Messsignale SF und Sv werden von dem Impedanzmesssystem 38 über Messleitungen 59, 60, gehäuseinterne Signaldurchführungen 61 und die Gehäusedurchführung 49 zu der Wandlerzuleitung 50 übermittelt. Das Impedanzmesssystem 38 steht ferner über einen Masseanschluss 62 mit dem Gehäuse 34 und über dieses Gehäuse mit dem Masseanschluss 53 in elektrisch leitender Verbindung. Das Bezugspotential der beiden Messsignale SF und Sv für Kraft und Schnelle ist somit das Wandlergehäuse 34. Ist das Impedanzmesssystem 38 bevorzugt selbst auf der Basis piezoelektrischer Wandler aufgebaut und sind daher aktive elektrische Impedanzwandler in dem Messsystem notwendig, können diese über eine elektrische Phantomspeisung vom Elektronikmodul 12 des implantierbaren Hörsystems aus über eine der beiden Implantatmessleitungen 59, 60 für Kraft oder Schnelle mit Betriebsenergie versorgt werden.The impedance measuring system 38 is housed within the housing 34. The analog measuring signals S F and S v are transmitted from the impedance measuring system 38 via measuring lines 59, 60, internal signal feedthroughs 61 and the housing feedthrough 49 to the converter feed line 50. The impedance measuring system 38 is also electrically connected to the housing 34 via a ground connection 62 and to the ground connection 53 via this housing. The reference potential of the two measurement signals S F and S v for force and speed is thus the converter housing 34. If the impedance measuring system 38 is preferably itself based on piezoelectric converters and therefore active electrical impedance converters are necessary in the measuring system, these can be supplied by an electrical phantom power from Electronics module 12 of the implantable hearing system can be supplied with operating energy via one of the two implant measuring lines 59, 60 for force or speed.

    FIG. 9 zeigt beispielhaft ein piezoelektrisches Wandlersystem mit Messsystem zur Bestimmung der mechanischen Impedanz gemäß FIG. 7, wobei hier der Messverstärker 40 und zugehörige A/D-Wandler 27 in einem über Zuleitungen 63 angeschlossenen separaten Elektronikmodul 64 in dem Wandlergehäuse 34 mit untergebracht sind. Das Impedanzmesssystem 38 und das separate Elektronikmodul 64 können über eine elektrische Phantomspeisung vom Elektronikmodul 12 des implantierbaren Hörsystems aus über eine von zwei aktiven Implantatleitungen (Signalleitung 48 für das Aktortreibersignal oder eine Signalleitung 65 für das digitale A/D-Ausgangssignal) mit Betriebsenergie versorgt werden.FIG. 9 shows an example of a piezoelectric transducer system with a measuring system for determination the mechanical impedance according to FIG. 7, here the measuring amplifier 40 and associated A / D converter 27 in a separate electronic module connected via feed lines 63 64 are accommodated in the converter housing 34. The impedance measuring system 38 and the separate electronics module 64 can be supplied via an electrical phantom power from Electronics module 12 of the implantable hearing system from one of two active implant lines (Signal line 48 for the actuator driver signal or a signal line 65 for the digital A / D output signal) can be supplied with operating energy.

    FIG. 10 zeigt schematisch den Aufbau eines vollständig implantierbaren Hörsystems, das als aktorische Stimulationsanordnung einen ausgangsseitigen elektromechanischen Wandler 16 oder 36, beispielsweise den Wandler gemäß FIG. 8 oder FIG. 9, aufweist. Der ausgangsseitige elektromechanische Wandler kann allgemein als beliebiger elektromagnetischer, elektrodynamischer, piezoelektrischer, magnetostriktiver oder dielektrischer (kapazitiver) Wandler ausgebildet sein. Unter anderem kann der in den Figuren 8 und 9 dargestellte Wandler auch in der in DE-C-198 40 211 erläuterten Weise dahingehend modifiziert sein, dass an der in den Figuren 8 und 9 unteren Seite der piezoelektrischen Keramikscheibe 47 ein Permanentmagnet angebracht ist, der nach Art eines elektromagnetischen Wandlers mit einer Elektromagnetspule zusammenwirkt. Ein solcher kombinierter piezoelektrischer/elektromagnetischer Wandler ist besonders im Hinblick auf ein breites Frequenzband und auf die Erzielung relativ großer Schwingungsamplituden mit verhältnismäßig kleiner zugeführter Energie von Vorteil. Bei dem ausgangsseitigen elektromechanischen Wandler kann es sich ferner um eine elektromagnetische Wandleranordnung handeln, wie sie in EP-A-0 984 663 beschrieben ist. In jedem Fall ist zusätzlich die vorliegend erläuterte Messsystem 25 oder 38 vorgesehen.FIG. 10 schematically shows the structure of a fully implantable hearing system, which as actuator stimulation arrangement an output-side electromechanical converter 16 or 36, for example the converter according to FIG. 8 or FIG. 9. The output side Electromechanical transducers can generally be used as any electromagnetic, electrodynamic, piezoelectric, magnetostrictive or dielectric (capacitive) transducer be trained. Among other things, the converter shown in FIGS. 8 and 9 can also be modified in the manner explained in DE-C-198 40 211 in such a way that on the in 8 and 9 the lower side of the piezoelectric ceramic disk 47 is a permanent magnet is attached, in the manner of an electromagnetic transducer with an electromagnetic coil interacts. Such a combined piezoelectric / electromagnetic Transducer is relative, particularly with regard to a broad frequency band and in terms of achievement large vibration amplitudes with relatively small energy input is advantageous. The electromechanical converter on the output side can also be an electromagnetic one Act converter arrangement as described in EP-A-0 984 663. In In each case, the measuring system 25 or 38 explained here is additionally provided.

    Zum Ankoppeln des elektromechanischen Wandlers 16 oder 36 an das Mittel- oder Innenohr eignen sich besonders Koppelanordnungen gemäß US-A-5 941 814, bei denen ein Koppelelement außer einem Ankoppelteil für den betreffenden Ankoppelort eine Crimphülse aufweist, die zunächst lose auf einen mit rauher Oberfläche versehenen stabförmigen Teil einer Koppelstange aufgeschoben ist, die in der zuvor erläuterten Weise mit dem Wandler verbunden ist. Beim Implantieren kann die Crimphülse gegenüber der Koppelstange einfach verschoben und gedreht werden, um das Ankoppelteil des Koppelelementes mit dem beabsichtigten Ankoppelort exakt auszurichten. Dann wird die Crimphülse fixiert, indem sie mittels eines Crimpwerkzeuges plastisch kaltverformt wird. Alternativ kann das Koppelelement mit Bezug auf die Koppelstange auch mittels einer zuziehbaren Bandschlaufe festgelegt werden.For coupling the electromechanical transducer 16 or 36 to the middle or inner ear are particularly suitable coupling arrangements according to US-A-5 941 814, in which a coupling element in addition to a coupling part for the coupling location in question, has a crimp sleeve, which initially loosely on a rod-shaped part of a provided with a rough surface Coupling rod is pushed on, which is connected to the converter in the manner explained above is. When implanting, the crimp sleeve can simply be moved relative to the coupling rod and rotated to the coupling part of the coupling element with the intended Align coupling point exactly. Then the crimp sleeve is fixed by using of a crimping tool is plastically cold worked. Alternatively, the coupling element with Reference to the coupling rod can also be set by means of a retractable belt loop.

    Weitere vorliegend bevorzugt verwendbare Koppelanordnungen sind im einzelnen in DE-A-199 23 403, DE-A-199 35 029, DE-C-199 31 788, DE-A-199 48 336 und DE-A-199 48 375 beschrieben. So kann gemäß DE-A-199 23 403 ein Koppelelement an seinem Ankoppelende eine Kontaktfläche aufweisen, die eine an die Oberflächenform der Ankoppelstelle anpassbare oder angepasste Oberflächenform sowie eine solche Oberflächenbeschaffenheit und Oberflächengröße aufweist, dass es durch Anlegen des Ankoppelendes an die Ankoppelstelle zu einer dynamischen Zug-Druck-Kraftkopplung von Koppelelement und Ossikelkette durch Oberflächenadhäsion kommt, die für eine sichere gegenseitige Verbindung von Koppelelement und Ossikelkette ausreicht. Das Koppelelement kann mit einem im implantierten Zustand an der Ankoppelstelle anliegenden Dämpfüngsglied mit entropieelastischen Eigenschaften versehen sein, um eine optimale Schwingungsform der Steigbügelfußplatte oder einer das runde Fenster oder ein artifizielles Fenster in der Cochlea, im Vestibulum oder im Labyrinth abschließenden Membran zu erreichen und das Risiko einer Beschädigung der natürlichen Strukturen im Bereich der Ankoppelstelle während und nach der Implantation besonders gering zu halten (DE-A-199 35 029).Further coupling arrangements which can preferably be used in the present case are shown in detail in DE-A-199 23 403, DE-A-199 35 029, DE-C-199 31 788, DE-A-199 48 336 and DE-A-199 48 375. Thus, according to DE-A-199 23 403, a coupling element on its Coupling ends have a contact surface that matches the surface shape of the coupling point adaptable or adapted surface shape and such a surface quality and surface area that it attaches to by attaching the coupling end the coupling point for a dynamic tension-compression coupling of coupling element and Ossicular chain comes through surface adhesion, which ensures a secure mutual connection of coupling element and ossicle chain is sufficient. The coupling element can be implanted with one State at the coupling point of the attenuator with entropy-elastic Properties are provided to ensure an optimal vibration form of the stirrup footplate or one the round window or an artificial window in the cochlea, in the vestibule or in the labyrinth closing membrane and the risk of damage the natural structures in the area of the coupling point during and after the implantation to keep particularly low (DE-A-199 35 029).

    Das Koppelelement kann entsprechend DE-C-199 31 788 mit einer Stellvorrichtung zum wahlweisen Verstellen des Koppelelements zwischen einer Offenstellung, in welcher das Koppelelement in und außer Eingriff mit der Ankoppelstelle bringbar ist, und einer Schließstellung versehen sein, in welcher das Koppelelement im implantierten Zustand mit der Ankoppelstelle in Kraft- und/oder Formschlussverbindung steht.The coupling element can according to DE-C-199 31 788 with an actuator for optional adjustment of the coupling element between an open position in which the Coupling element can be brought into and out of engagement with the coupling point, and a closed position be provided in which the coupling element in the implanted state with the coupling point is in force and / or positive connection.

    Zum mechanischen Ankoppeln des elektromechanischen Wandlers an eine vorgewählte Ankoppelstelle an der Ossikelkette eignet sich ferner eine Koppelanordnung (DE-A-199 48 336), die eine von dem Wandler in mechanische Schwingungen versetzbare Koppelstange sowie ein mit der vorgewählten Ankoppelstelle in Verbindung bringbares Koppelelement aufweist, wobei die Koppelstange und das Koppelelement über wenigstens eine Kupplung miteinander verbunden sind und zumindest ein im implantierten Zustand an der Ankoppelstelle anliegender Abschnitt des Koppelelements zur verlustarmen Schwingungseinleitung in die Ankoppelstelle ausgelegt ist, wobei eine erste Kupplungshälfte der Kupplung eine Außenkontur mit mindestens näherungsweise der Gestalt einer Kugelkalotte aufweist, die in einer zur Außenkontur wenigstens teilweise komplementären Innenkontur einer zweiten Kupplungshälfte aufnehmbar ist, und wobei die Kupplung gegen Reibkräfte reversibel verschwenk- und/oder drehbar, jedoch bei im implantierten Zustand auftretenden dynamischen Kräften im Wesentlichen starr ist. Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform einer solchen Koppelanordnung (DE-A-199 48 375) hat eine erste Kupplungshälfte der Kupplung eine Außenkontur mit mindestens näherungsweise zylindrischer, vorzugsweise kreiszylindrischer, Gestalt, die in einer zur Außenkontur wenigstens teilweise komplementären Innenkontur einer zweiten Kupplungshälfte aufnehmbar ist, wobei ein im implantierten Zustand an der Ankoppelstelle anliegender Abschnitt des Koppelelements zur verlustarmen Schwingungseinleitung in die Ankoppelstelle ausgelegt ist, wobei im implantierten Zustand eine Übertragung von dynamischen Kräften zwischen den beiden Kupplungshälften der Kupplung im Wesentlichen in Richtung der Längsachse der ersten Kupplungshälfte erfolgt, und wobei die Kupplung reversibel an- und abkuppelbar sowie reversibel linear und/oder rotatorisch mit Bezug auf eine Längsachse der ersten Kupplungshälfte verstellbar, jedoch bei im implantierten Zustand auftretenden dynamischen Kräften starr ist.For mechanical coupling of the electromechanical transducer to a pre-selected coupling point A coupling arrangement is also suitable on the ossicle chain (DE-A-199 48 336), which can be set into mechanical vibrations by the transducer Coupling rod and one which can be connected to the preselected coupling point Has coupling element, wherein the coupling rod and the coupling element over at least a coupling are connected to each other and at least one in the implanted state section of the coupling element adjacent to the coupling point for low-loss vibration initiation is designed in the coupling point, a first coupling half of the Coupling an outer contour with at least approximately the shape of a spherical cap has in an inner contour which is at least partially complementary to the outer contour a second coupling half is receivable, and wherein the coupling is reversible against frictional forces pivotable and / or rotatable, but in those occurring in the implanted state dynamic forces is essentially rigid. According to a modified embodiment Such a coupling arrangement (DE-A-199 48 375) has a first coupling half the coupling an outer contour with at least approximately cylindrical, preferably circular cylindrical, shape that is at least partially in an outer contour complementary inner contour of a second coupling half is receivable, one in implanted state at the coupling point of the portion of the coupling element Low-loss vibration initiation is designed in the coupling point, being implanted in the Condition a transfer of dynamic forces between the two coupling halves the coupling essentially in the direction of the longitudinal axis of the first coupling half takes place, and the coupling can be reversibly coupled and uncoupled and reversibly linear and / or rotationally adjustable with respect to a longitudinal axis of the first coupling half, however, is rigid with dynamic forces occurring in the implanted state.

    Zu dem in FIG. 10 dargestellten vollständig implantierbaren Hörsystem gehören ferner ein implantierbares Mikrofon (Schallsensor) 10, eine drahtlose Fernbedienung 69 zur Steuerung der Implantatfunktionen durch den Implantatträger sowie ein drahtloses, transkutanes Ladesystem mit einem Ladegerät 70 und einer Ladespule 71 zur Nachladung der im Implantat befindlichen sekundären Batterie 30 (Figuren 1, 6 und 7) zur Energieversorgung des Hörsystems.To that shown in FIG. 10 shown fully implantable hearing system also include implantable microphone (sound sensor) 10, a wireless remote control 69 for control the implant functions through the implant carrier and a wireless, transcutaneous charging system with a charger 70 and a charging coil 71 for recharging those in the implant secondary battery 30 (Figures 1, 6 and 7) to power the hearing system.

    Das Mikrofon 10 kann vorteilhaft in der aus EP-A-0 831 673 bekannten Weise aufgebaut und mit einer Mikrofonkapsel, die in einem Gehäuse allseitig hermetisch dicht untergebracht ist, sowie mit einer elektrischen Durchführungsanordnung zum Durchführen mindestens eines elektrischen Anschlusses von dem Innenraum des Gehäuses zu dessen Außenseite versehen sein, wobei das Gehäuse mindestens zwei Schenkel aufweist, die in einem Winkel mit Bezug aufeinander ausgerichtet sind, wobei der eine Schenkel die Mikrofonkapsel aufnimmt und mit einer Schalleintrittsmembran versehen ist, wobei der andere Schenkel die elektrische Durchführungsanordnung enthält und gegenüber der Ebene der Schalleintrittsmembran zurückversetzt ist, und wobei die Geometrie des Mikrofongehäuses so gewählt ist, dass bei Implantation des Mikrofons in der Mastoidhöhle der die Schalleintrittsmembran enthaltende Schenkel vom Mastoid aus in eine artifizielle Bohrung in der hinteren, knöchernen Gehörgangswand hineinragt und die Schalleintrittsmembran die Haut der Gehörgangswand berührt. Zur Festlegung des implantierten Mikrofons 38 kann zweckmäßig ein Fixationselement der aus US-A-5 999 632 bekannten Art vorgesehen sein, das eine Manschette aufweist, die mit einem zylindrischen Gehäuseteil den die Schalleintrittsmembran enthaltenden Schenkel umschließt und mit gegen die der Gehörgangshaut zugewendete Seite der Gehörgangswand anlegbaren, vorspringenden, elastischen Flanschteile versehen ist. Dabei beinhaltet das Fixationselernent vorzugsweise eine Halterung, welche die genannten Flanschteile vor der Implantation entgegen einer elastischen Rückstellkraft der Flanschteile in einer das Durchstecken durch die Bohrung der Gehörgangswand erlaubenden umgebogenen Stellung hält.The microphone 10 can advantageously be constructed in the manner known from EP-A-0 831 673 and with a microphone capsule, which is hermetically sealed on all sides in a housing is, and with an electrical bushing arrangement for carrying out at least one electrical connection from the interior of the housing to the outside be, the housing having at least two legs that are at an angle with respect are aligned with each other, one leg receiving the microphone capsule and with a sound inlet membrane is provided, the other leg of the electrical bushing arrangement contains and set back to the level of the sound entry membrane is, and wherein the geometry of the microphone housing is selected so that during implantation of the microphone in the mastoid cavity of the leg containing the sound entry membrane from the mastoid into an artificial hole in the back, bony wall of the auditory canal protrudes and the sound entry membrane touches the skin of the ear canal wall. To fix of the implanted microphone 38 can expediently be a fixation element US-A-5 999 632 known type can be provided which has a cuff that with a cylindrical housing part encloses the leg containing the sound inlet membrane and can be placed against the side of the ear canal wall facing the ear canal skin, projecting, elastic flange parts is provided. The fixation element includes preferably a holder, which said flange parts before implantation against an elastic restoring force of the flange parts in a push through holds through the hole of the ear canal wall bent position allowed.

    Die an den Ausgang des Ladegerätes 70 angeschlossene Ladespule 71 bildet vorzugsweise in der aus US-A-5 279 292 bekannten Art Teil eines Sende-Serienresonanzkreises, der mit einem nicht veranschaulichten Empfangs-Serienresonanzkreis induktiv gekoppelt werden kann. Der Empfangs-Serienresonanzkreis kann Teil des implantierbaren Elektronikmoduls 12 (Figuren 1, 6 und 7) sein und entsprechend US-A-5 279 292 eine Konstantstromquelle für die Batterie 30 bilden. Dabei liegt der Empfangs-Serienresonanzkreis in einem Batterie-Ladestromkreis, der in Abhängigkeit von der jeweiligen Phase des in dem Ladestromkreis fließenden Ladestromes über den einen oder den anderen Zweig einer Vollweg-Gleichrichterbrücke geschlossen wird.The charging coil 71 connected to the output of the charger 70 preferably forms in of the type known from US-A-5 279 292 part of a transmission series resonant circuit which with a receiving series resonance circuit, not shown, are inductively coupled can. The receiving series resonance circuit can be part of the implantable electronic module 12 (Figures 1, 6 and 7) and according to US-A-5 279 292 a constant current source for form the battery 30. The receiving series resonance circuit is located in a battery charging circuit, that depending on the respective phase of the flowing in the charging circuit Charge currents over one or the other branch of a full-wave rectifier bridge is closed.

    Das Elektronikmodul 12 ist bei der Anordnung nach FIG. 10 über eine Mikrofonleitung 72 an das Mikrofon 10 und über die Wandlerzuleitung 50 an den elektromechanischen Wandler 16 beziehungsweise 36 und das Messsystem 25 beziehungsweise 38 angeschlossen.The electronics module 12 is in the arrangement according to FIG. 10 via a microphone line 72 the microphone 10 and via the transducer feed line 50 to the electromechanical transducer 16 or 36 and the measuring system 25 or 38 connected.

    FIG. 11 zeigt schematisch den Aufbau eines teilimplantierbaren Hörsystems. Bei diesem teilimplantierbaren System sind ein Mikrofon 10, ein Elektronikmodul 74 für eine elektronische Signalverarbeitung weitestgehend entsprechend FIG. 1, 6 oder 7 (aber ohne das Telemetriesystem 20), die Energieversorgung (Batterie) 30 sowie eine Modulator/Sender-Einheit 75 in einem extern am Körper, vorzugsweise am Kopf über dem Implantat, zu tragenden externen Modul 76 enthalten. Das Implantat ist wie bei bekannten Teilimplantaten energetisch passiv. Sein Elektronikmodul 77 (ohne Batterie 30) empfängt Betriebsenergie und Steuersignale für den Wandler 16 oder 36 und das Messsystem 25 oder 38 über die Modulator/Sender-Einheit 75 im externen Teil 76. Das Elektronikmodul 77 und die Modulator/Sender-Einheit 75 enthalten die notwendige Telemetrieeinheit zur Übermittlung der Impedanzmessdaten an die extrakorporale Einheit 76 zur weiteren AuswertungFIG. 11 schematically shows the structure of a partially implantable hearing system. With this partially implantable System are a microphone 10, an electronics module 74 for an electronic Signal processing largely as shown in FIG. 1, 6 or 7 (but without the telemetry system 20), the power supply (battery) 30 and a modulator / transmitter unit 75 in an external one to be worn externally on the body, preferably on the head above the implant Module 76 included. As with known partial implants, the implant is energetically passive. Its electronics module 77 (without battery 30) receives operating energy and control signals for the converter 16 or 36 and the measuring system 25 or 38 via the modulator / transmitter unit 75 in the external part 76. The electronics module 77 and the modulator / transmitter unit 75 included the necessary telemetry unit to transmit the impedance measurement data to the extracorporeal unit 76 for further evaluation

    Sowohl das vollimplantierbare als auch das teilimplantierbare Hörsystem können monoaural (wie in den Figuren 10 und 11 dargestellt) oder binaural ausgelegt sein. Ein binaurales System zur Rehabilitation einer Hörstörung beider Ohren weist zwei Systemeinheiten auf, die jeweils einem der beiden Ohren zugeordnet sind. Dabei können die beiden Systemeinheiten einander im wesentlichen gleich sein. Es kann aber auch die eine Systemeinheit als Master-Einheit und die andere Systemeinheit als von der Master-Einheit gesteuerte Slave-Einheit ausgelegt sein. Die Signalverarbeitungsmodule der beiden Systemeinheiten können auf beliebige Weise, insbesondere über eine drahtgebundene implantierbare Leitungsverbindung oder über eine drahtlose Verbindung, vorzugsweise eine bidirektionale Hochfrequenzstrecke, eine körperschallgekoppelte Ultraschallstrecke oder eine die elektrische Leitfähigkeit des Gewebes des Implantatträgers ausnutzende Datenübertragungsstrecke, so miteinander kommunizieren, dass in beiden Systemeinheiten eine optimierte binaurale Signalverarbeitung erreicht wird.Both the fully implantable and the partially implantable hearing system can be monoaural (as shown in Figures 10 and 11) or binaural. A binaural system for the rehabilitation of a hearing disorder of both ears has two system units, the are each assigned to one of the two ears. The two system units can be essentially the same. But it can also be a system unit as a master unit and the other system unit as the slave unit controlled by the master unit be designed. The signal processing modules of the two system units can be set to any Way, in particular via a wired implantable line connection or over a wireless connection, preferably a bidirectional radio-frequency link structure-borne sound-coupled ultrasound system or the electrical conductivity of the tissue data transmission path utilizing the implant carrier, so communicating with one another, that optimized binaural signal processing is achieved in both system units becomes.

    Folgende Kombinationsmöglichkeiten sind vorsehbar:

    • Beide Elektronikmodule können jeweils einen digitalen Signalprozessor gemäß vorstehender Beschreibung enthalten, wobei die Betriebssoftware beider Prozessoren wie beschrieben transkutan veränderbar ist. Dann sorgt die Verbindung beider Module im wesentlichen für den Datenaustausch zur optimierten binauralen Signalverarbeitung zum Beispiel der Sensorsignale.
    • Nur ein Modul enthält den beschriebenen digitalen Signalprozessor, wobei dann die Modulverbindung neben der Sensordatenübertragung zur binauralen Schallanalyse und -verrechnung auch für die Ausgangsignalübermittlung zu dem kontralateralen Wandler sorgt, wobei in dem kontralateralen Modul der elektronische Wandlertreiber untergebracht sein kann. In diesem Fall ist die Betriebssoftware des gesamten binauralen Systems nur in einem Modul abgelegt und wird auch nur dort transkutan über eine nur einseitig vorhandene Telemetrieeinheit von extern verändert. In diesem Fall kann auch die energetische Versorgung des gesamten binauralen Systems in nur einem Elektronikmodul untergebracht sein, wobei die energetische Versorgung des kontralateralen Moduls drahtgebunden oder drahtlos geschieht.
    The following combination options are available:
    • Both electronic modules can each contain a digital signal processor as described above, the operating software of both processors being transcutaneously changeable as described. Then the connection between the two modules essentially ensures data exchange for optimized binaural signal processing, for example of the sensor signals.
    • Only one module contains the described digital signal processor, in which case the module connection, in addition to the sensor data transmission for binaural sound analysis and calculation, also provides for the output signal transmission to the contralateral converter, wherein the electronic converter driver can be accommodated in the contralateral module. In this case, the operating software of the entire binaural system is only stored in one module and is only changed transcutaneously from there via a telemetry unit that is only available on one side. In this case, the energetic supply of the entire binaural system can also be accommodated in only one electronic module, the energetic supply of the contralateral module taking place by wire or wireless.

    Die erläuterten Anordnungen und Maßnahmen eignen sich ohne weiteres auch in Verbindung mit Hörsystemen, bei denen mehrere ausgangsseitige elektromechanische Wandler zur Anregung der flüssigkeitsgefüllten Innenohrräume des geschädigten Innenohrs vorgesehen sind, und bei denen die Signalverarbeitungseinheit eine treibende Signalverarbeitungselektronik aufweist, die jeden der Wandler derart elektrisch ansteuert, dass auf der Basilarmembran des geschädigten Innenohres eine Wanderwellenkonfiguration entsteht, die die Art der Wanderwellenausbildung eines gesunden, nicht geschädigten Innenohres approximiert (ältere EP-Patentanmeldung 00 119 195.6) oder bei denen als aktorische Stimulationsanordnung eine duale intracochleäre Anordnung vorgesehen ist, die in Kombination eine Stimulatoranordnung mit mindestens einem Stimulatorelement zur mindestens mittelbaren mechanischen Stimulation des Innenohres und eine elektrisch wirkende Reizelektrodenanordnung mit mindestens einer Cochlea-Implant-Elektrode zur elektrischen Stimulation des Innenohres aufweist (ältere EP-Patentanmeldung 01 109 191.5).The arrangements and measures explained are also suitable in conjunction with one another with hearing systems in which several output-side electromechanical transducers for excitation the liquid-filled inner ear spaces of the damaged inner ear are provided, and in which the signal processing unit a driving signal processing electronics has, which drives each of the transducers such that on the basilar membrane of the damaged inner ear a traveling wave configuration arises, which is the type of traveling wave training of a healthy, undamaged inner ear approximated (earlier EP patent application 00 119 195.6) or in which an actuator stimulation arrangement dual intracochlear arrangement is provided, which in combination is a stimulator arrangement with at least one stimulator element for at least indirect mechanical stimulation of the inner ear and an electrically acting stimulating electrode arrangement with at least a cochlear implant electrode for electrical stimulation of the inner ear (earlier EP patent application 01 109 191.5).

    Claims (19)

    Mindestens teilweise implantierbares Hörsystem zur Rehabilitation einer Hörstörung mit mindestens einem Sensor (10) zur Aufnahme von Schallsignalen und deren Umwandlung in entsprechende elektrische Sensorsignale, einer elektronischen Signalverarbeitungseinheit (12; 74, 77) zur Audiosignalverarbeitung und -verstärkung der Sensorsignale, einer elektrischen Energieversorgungseinheit (30), die einzelne Komponenten des Systems mit Strom versorgt, sowie mit mindestens einem elektromechanischen Ausgangswandler (16, 36) zur mechanischen Stimulation des Mittel- und/oder Innenohres, dadurch gekennzeichnet, dass das Hörsystem zur objektiven Bestimmung der Ankopplungsqualität des Ausgangswandlers (16, 36) mit einer Impedanzmessanordnung (25, 38) zum Ermitteln der mechanischen Impedanz der im implantierten Zustand an den Ausgangswandler angekoppelten biologischen Laststruktur versehen ist.At least partially implantable hearing system for the rehabilitation of a hearing disorder with at least one sensor (10) for recording sound signals and converting them into corresponding electrical sensor signals, an electronic signal processing unit (12; 74, 77) for audio signal processing and amplification of the sensor signals, and an electrical energy supply unit (30 ), which supplies power to individual components of the system, and with at least one electromechanical output transducer (16, 36) for mechanical stimulation of the middle and / or inner ear, characterized in that the hearing system for the objective determination of the coupling quality of the output transducer (16, 36 ) is provided with an impedance measuring arrangement (25, 38) for determining the mechanical impedance of the biological load structure coupled to the output transducer in the implanted state. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzmessanordnung (25) eine Anordnung zum Messen der elektrischen Eingangsimpedanz des an die biologischen Laststruktur angekoppelten elektromechanischen Ausgangswandlers (16) aufweist.System according to claim 1, characterized in that the impedance measuring arrangement (25) has an arrangement for measuring the electrical input impedance of the electromechanical output transducer (16) coupled to the biological load structure. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem elektromechanischen Ausgangswandlers (16) eine Treibereinheit (15) vorgeschaltet ist, der Ausgangswandler an die Treibereinheit über einen Messwiderstand (Rm) angeschlossen ist und ein Messverstärker (26) vorgesehen ist, an dem als Eingangssignale die an dem Messwiderstand (Rm) abfallende, dem Wandlerstrom (Iw) proportionale Messspannung (U I) und die Wandlerklemmenspannung (U W) anliegen.System according to Claim 2, characterized in that a driver unit (15) is connected upstream of the electromechanical output converter (16), the output converter is connected to the driver unit via a measuring resistor (R m ) and a measuring amplifier (26) is provided, on which as input signals the measuring voltage ( U I ) falling across the measuring resistor (R m ) and proportional to the converter current (I w ) and the converter terminal voltage ( U W ) are present. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsabfall (U I) an dem Messwiderstand (Rm) hochohmig und massefrei abgegriffen wird.System according to claim 3, characterized in that the voltage drop ( U I ) at the measuring resistor (R m ) is tapped with high impedance and free of mass. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand (Rm) so bemessen ist, dass die Summe des Widerstandswertes (Rm) des Messwiderstandes und des Betrages der komplexen elektrischen Eingangsimpedanz (Z L) des an die biologischen Laststruktur angekoppelten elektromechanischen Ausgangswandlers (16) groß gegenüber dem Innenwiderstand (Ri) der Treibereinheit (15) ist.System according to claim 3 or 4, characterized in that the measuring resistor (R m ) is dimensioned such that the sum of the resistance value (R m ) of the measuring resistor and the amount of the complex electrical input impedance ( Z L ) of the electromechanical coupled to the biological load structure Output converter (16) is large compared to the internal resistance (R i ) of the driver unit (15). System nach einem der Ansprüche 3 bis 5 gekennzeichnet durch - vorzugsweise digitale - Mittel (13) zur Bildung des Quotienten aus Wandlerklemmenspannung (U w) und Wandlerstrom (I w).System according to one of claims 3 to 5, characterized by - preferably digital - means (13) for forming the quotient of converter terminal voltage ( U w ) and converter current ( I w ). System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzmessanordnung (38) zur direkten Messung der mechanischen Impedanz der an den elektromechanischen Ausgangswandler (36) angekoppelten biologischen Laststruktur ausgelegt und in den Ausgangswandler auf dessen aktorischer Ausgangsseite integriert ist.System according to claim 1, characterized in that the impedance measuring arrangement (38) is designed for direct measurement of the mechanical impedance of the biological load structure coupled to the electromechanical output transducer (36) and is integrated in the output transducer on its actuator output side. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzmessanordnung (38) zum Erzeugen von Messsignalen (SF und Sv) ausgelegt ist, die nach Betrag und Phase der auf die biologische Laststruktur wirkenden Kraft (F) beziehungsweise der Schnelle (v) des Koppelelementes (55, 56) mindestens näherungsweise proportional sind, und dass zur Verarbeitung der Messsignale (SF und Sv) vorzugsweise ein zweikanaliger Messverstärker (40) mit Multiplexerfunktion vorgesehen ist.System according to Claim 7, characterized in that the impedance measuring arrangement (38) is designed to generate measuring signals (S F and S v ) which, depending on the amount and phase of the force ( F ) or the speed ( v ) of the biological load structure Coupling element (55, 56) are at least approximately proportional, and that a two-channel measuring amplifier (40) with a multiplexer function is preferably provided for processing the measurement signals (S F and S v ). System nach Anspruch 8 gekennzeichnet durch - vorzugsweise digitale - Mittel (13) zur Bildung des Quotienten aus dem Messsignal (SF) entsprechend der auf die biologische Laststruktur wirkenden Kraft (F) und dem Messsignal (Sv) entsprechend der Schnelle (v) des Koppelelementes (55, 56).System according to claim 8, characterized by - preferably digital - means (13) for forming the quotient from the measurement signal (S F ) corresponding to the force ( F ) acting on the biological load structure and the measurement signal (S v ) corresponding to the speed ( v ) of the Coupling element (55, 56). System nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch - vorzugsweise digitale - Mittel (13) zum Ermitteln der mechanischen Impedanz der im implantierten Zustand an den Ausgangswandler (16, 36) angekoppelten biologischen Laststruktur in Abhängigkeit von der Frequenz und/oder dem Pegel des von dem Ausgangswandler (16, 36) abgegebenen Stimulationssignals, sowie vorzugsweise zum Ermitteln der spektralen Lage von Resonanzfrequenzen (f1 und f2) in dem Verlauf der gemessenen Impedanz über der Stimulationsfrequenz (f) und vorzugsweise zum Ermitteln der Differenz Δ/Z L/ zwischen den bei den Resonanzfrequenzen (f1 und f2) auftretenden Impedanzmesswerten.System according to one of the preceding claims, characterized by - preferably digital - means (13) for determining the mechanical impedance of the biological load structure coupled to the output transducer (16, 36) in the implanted state as a function of the frequency and / or the level of the output transducer (16, 36) emitted stimulation signal, and preferably for determining the spectral position of resonance frequencies (f1 and f2) in the course of the measured impedance above the stimulation frequency (f) and preferably for determining the difference Δ / Z L / between those at the resonance frequencies (f1 and f2) occurring impedance measurements. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Softwareoberfläche zur Anpassung des Hörsystemss an den individuellen Hörschaden, ein Modul enthält, mit dem automatisch bei Softwareinitialisierung oder per aktivem Abruf eine implantatseitige Impedanzmessung ausgelöst wird und die entsprechenden Daten telemetrisch an die Softwareoberfläche zur weiteren Aus- und Bewertung übermittelt werden.System according to one of the preceding claims, characterized in that a software interface for adapting the hearing system to the individual hearing damage contains a module with which an implant-side impedance measurement is triggered automatically during software initialization or by active retrieval and the corresponding data is telemetrically transmitted to the software interface for further use Evaluation and assessment are transmitted. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es derart ausgelegt ist, dass ohne aktiven Messbefehl von außen in bestimmten zeitlichen Abständen oder bei Eintreten eines bestimmten Implantat-Betriebszustandes vom Implantat selbst Impedanzmessungen ausgelöst und vorgenommem werden, deren Messergebnisse als digitale Daten in einem dafür vorgesehenen Speicherbereich des Implantates bis zum Abruf von außen abgelegt werdenSystem according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed such that impedance measurements are triggered and carried out by the implant itself without an active measurement command from the outside at specific time intervals or when a specific implant operating state occurs, the measurement results of which are digital data in one storage area of the implant provided for this purpose can be stored from outside until it is called up System nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzmessanordnung (38) in eine Koppelstange (55) eingefügt ist, über welche der elektromechanische Ausgangswandler (16, 36) im implantierten Zustand mit der biologischen Laststruktur in mechanischer Verbindung steht.System according to one of claims 7 to 12, characterized in that the impedance measuring arrangement (38) is inserted into a coupling rod (55) via which the electromechanical output transducer (16, 36) is in mechanical connection with the biological load structure in the implanted state. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (12; 74, 77) einen digitalen Signalprozessor (13) zum Verarbeiten der Schallsensorsignale und/oder zum Generieren von digitalen Signalen für eine Tinnitusmaskierung sowie zum Verarbeiten der Signale der Impedanzmessanordnung (38) aufweist.System according to one of the preceding claims, characterized in that the signal processing unit (12; 74, 77) has a digital signal processor (13) for processing the sound sensor signals and / or for generating digital signals for tinnitus masking and for processing the signals of the impedance measuring arrangement (38 ) having. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Signalprozessor (13) zur Aufnahme und Wiedergabe eines Betriebsprogramms eine wiederholt beschreibbare, implantierbare Speicheranordnung (S1, S2,) zugeordnet ist, und mindestens Teile des Betriebsprogramms durch von einer externen Einheit (22) über eine Telemetrieeinrichtung (20) übermittelte Daten geändert oder ausgetauscht werden können.System according to claim 14, characterized in that the signal processor (13) for recording and reproducing an operating program is assigned a repeatable, implantable memory arrangement (S 1 , S 2 ,), and at least parts of the operating program by an external unit (22) Data transmitted via a telemetry device (20) can be changed or exchanged. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Zwischenspeicheranordnung (S4, S5) vorgesehen ist, in welcher von der externen Einheit (22) über die Telemetrieeinrichtung (20) übermittelte Daten vor dem Weiterleiten an den Signalprozessor (13) zwischengespeichert werden können, und vorzugsweise ferner eine Überprüfungslogik (17) vorgesehen ist, um in der Zwischenspeicheranordnung (S4, S5) gespeicherte Daten vor dem Weiterleiten an den Signalprozessor (13) einer Überprüfung zu unterziehen.System according to Claim 15, characterized in that a buffer arrangement (S 4 , S 5 ) is also provided, in which data transmitted by the external unit (22) via the telemetry device (20) are buffered before being forwarded to the signal processor (13) can, and preferably further, a check logic (17) is provided in order to subject data stored in the buffer arrangement (S 4 , S 5 ) to a check before forwarding them to the signal processor (13). System nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch einen Mikroprozessorbaustein (17), insbesondere einen Mikrocontroller, zum implantatinternen Steuern des Signalprozessors (13) über einen Datenbus (18).System according to one of claims 14 to 16, characterized by a microprocessor module (17), in particular a microcontroller, for controlling the signal processor (13) within the implant via a data bus (18). System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass über den Datenbus (18) und die Telemetrieeinrichtung (20) auch Programmteile oder ganze Softwaremodule zwischen der Außenwelt, dem Mikroprozessorbaustein (17) und dem Signalprozessor (13) übermittelbar sind.System according to Claim 17, characterized in that program parts or entire software modules can also be transmitted between the outside world, the microprocessor module (17) and the signal processor (13) via the data bus (18) and the telemetry device (20). System nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mikroprozessorbaustein (17) eine implantierbare Speicheranordnung (S3) zum Speichern eines Arbeitsprogramms für den Mikroprozessorbaustein zugeordnet ist, und mindestens Teile des Arbeitsprogramms für den Mikroprozessorbaustein durch von der externen Einheit (22) über die Telemetrieeinrichtung (20) übermittelte Daten geändert oder ausgetauscht werden könnenSystem according to one of claims 25 to 27, characterized in that the microprocessor module (17) is assigned an implantable memory arrangement (S 3 ) for storing a work program for the microprocessor module, and at least parts of the work program for the microprocessor module by the external unit (22 ) Data transmitted via the telemetry device (20) can be changed or exchanged
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