WO2008148825A1 - Ear implant and stimulation electrode for an ear implant - Google Patents

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WO2008148825A1
WO2008148825A1 PCT/EP2008/056947 EP2008056947W WO2008148825A1 WO 2008148825 A1 WO2008148825 A1 WO 2008148825A1 EP 2008056947 W EP2008056947 W EP 2008056947W WO 2008148825 A1 WO2008148825 A1 WO 2008148825A1
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WO
WIPO (PCT)
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stimulation electrode
stimulation
base body
signal processor
electrode according
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/056947
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German (de)
French (fr)
Inventor
Detlef Behrend
Klaus-Peter Schmitz
Hans Wilhelm Pau
Katrin Sternberg
Wolfram Schmidt
Original Assignee
Med-El Elektromedizinische Geräte G.M.B.H.
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02—Details
    • A61N1/04—Electrodes
    • A61N1/05—Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
    • A61N1/0526—Head electrodes
    • A61N1/0541—Cochlear electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/60—Mounting or interconnection of hearing aid parts, e.g. inside tips, housings or to ossicles
    • H04R25/604—Mounting or interconnection of hearing aid parts, e.g. inside tips, housings or to ossicles of acoustic or vibrational transducers
    • H04R25/606—Mounting 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

Definitions

  • the present invention relates to an ear implant and a stimulation electrode for an ear implant.
  • cochlear implant is a hearing prosthesis for deaf people whose auditory nerve is still functioning.
  • the electrodes of the cochlear implant are introduced into the cochlea (lat. Cochlea) in order to transmit the sound recorded with a microphone directly to the auditory nerve by means of a (digital) signal processor via electrical pulses.
  • cochlear implants do not count as hearing aids, as the irritation of the inner ear does not take place via changes in air or substrate sound, but rather by implanted electrodes.
  • the electrical stimuli in the cochlea produce in the wearer hearing sensations of various kinds.
  • the hearing impressions differ significantly from those of a fully functional ear, since the perceived spectral resolution is severely limited by the number of electrodes.
  • the neurological mechanism for processing acoustic stimuli is so flexible that in many patients rapid adaptation to the auditory sensation caused by the cochlear implant occurs.
  • cochlear implants are used surgically under general anesthesia.
  • Another associated problem of conventional cochlear implants is an increased risk of infection (meningitis infection).
  • the stimulation electrode comprises an elongated base body, on the outer surface of which a plurality of electromechanical transducers and a multiplicity of electrical (individually activatable) stimulation elements (stimulation electrodes) are arranged, wherein the main body has internal isolated electrical control lines with an enclosing shell. wherein the base body has an inner hollow channel within which run a plurality of mutually electrically isolated control lines).
  • an electrical stimulation of the auditory nerve in contrast to conventional cochlear implants according to the invention, not only an electrical stimulation of the auditory nerve, but a combined electrical and mechanical (ie acoustic) excitation can be achieved.
  • This can be an additional stimulation of the auditory nerve (via at least partially intact hair cells) done, which can lead to improved hearing.
  • the inventive Stimulation electrode suitable for patients whose hair cells are already degenerate so much that conventional hearing aids (with acoustic amplification) are no longer sufficient, but some hair cells are still functional so that the listening experience improved by the additional mechanical excitation (sound waves) or advantageously complements can be.
  • stimulation electrodes voltage pulses with an amplitude between -10OmV and + 10OmV for electrical stimulation of the auditory nerve and by means of the electromechanical transducer (preferably piezoelectric elements) generates mechanical vibrations in the auditory sound and / or ultrasound range for mechanical stimulation of the hair cells (and thus the auditory nerve).
  • electromechanical transducer preferably piezoelectric elements
  • the electromechanical transducers preferably generate a pulse train having a frequency of 100 Hz to 10 kHz. Each electromechanical transducer generates an acoustic power of 0.01 to 3 nW.
  • the base body (or the hollow channel) in the region of a first (proximal) end has a passage opening for connecting the
  • a plurality of electrical drive lines with a signal processor wherein the inner region of the base body with the therein
  • Control lines in the area of a second (distal)
  • all electromechanical transducers and all electrical stimulation elements are arranged in an active region extending from the proximal end of the
  • Stimulation electrode at a distance between 80% and 100% of
  • Length of the main body extends.
  • the active area has one
  • the base body is hollow cylindrical or substantially hollow cylindrical in shape and has a diameter between 0.2 mm and 1 mm.
  • the base body (7) has an axial bending stiffness of 1 mNmm 2 to 1 Nmm 2 .
  • the wall thickness of the insulation of the hollow cylindrical body is preferably between 10 .mu.m and 100 .mu.m.
  • the electromechanical transducers / electrical stimulation elements are arranged circumferentially and alternately. As a result, all areas of the cochlea can be combined electrically and mechanically (i.e., acoustically) excited.
  • the electromechanical transducers, each having a first electrical control line and the electrical stimulation elements are each connected to a second electrical control line and thus separately and individually controllable.
  • the lateral extent of an electromechanical transducer / the lateral extent of an electrical stimulation element along the longitudinal axis (as well as perpendicular to the longitudinal axis) of the main body is preferably between 20 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • At least one (preferably all) electromechanical transducer has one or more acoustic lenses.
  • the acoustic lens is preferably formed by at least one (preferably one or two) concave-shaped cavities in the surface of the electromechanical transducer (or the main body) (the surface of the body consists in its active region of alternately arranged electromechanical transducers / stimulation elements).
  • the cavity preferably has a lateral extent between 20 and 200 microns and / or an inwardly inclined Buckling with a radius between 10 and 100 ⁇ m.
  • the radius and thus the focal length of the acoustic lenses) decreases towards the distal end of the electrode so that the sound is always focused on the hair cells with the cochlea distally tapered.
  • additional cavities are introduced on the surface of the base body in which pharmaceuticals (broad-spectrum antibiotics,
  • Proliferationsstimulanzien are introduced. These act as a depot and thereby lead to a longer-term reduction in the risk of infection.
  • the stimulation electrode according to the invention is connected in the region of the first end to a receiving coil, wherein the plurality of drive lines are electrically connected to the receiving coil.
  • the stimulation electrode receives its signals regularly from a transmitter coil (with magnet) located outside the ear and connected to a microphone and a (digital) signal processor.
  • the signal is transmitted through the scalp by means of electromagnetic induction.
  • the transmitter coil of the processor preferably adheres to the scalp using the magnet.
  • the receiver coil is implanted under the skin with the magnet behind the ear and serves as an interface between the stimulation electrode and the signal processor.
  • the ear implant according to the invention accordingly has a microphone, a signal processor and one in operative connection with the signal processor
  • a transmitting unit and a receiving unit wherein the transmitting unit is a microphone, a signal processor and a
  • Transmitting coil and the (to be implanted) receiving unit has a receiving coil and a stimulation electrode with at least one of the above features.
  • each of the electromechanical transducers and / or each of the electrical stimulation elements is individually controllable by the signal processor.
  • the signal processor is designed such that each of the electromechanical transducers and / or each of the electrical stimulation elements is controllable by the signal processor with a voltage between -10OmV and + 10OmV.
  • the signal processor is preferably designed to drive the electromechanical converters and / or the electrical stimulation elements in multiplex mode.
  • the signal processor is designed such that each of the electromechanical transducer and / or each of the electrical stimulation elements by the signal processor pulsed with a pulse length of 10 microseconds to 5 ms and a pulse repetition frequency of 100 Hz to 10 kHz can be controlled.
  • a particularly low power to be introduced into the cochlea can be used to stimulate the hair cells (corresponding to the natural sound propagation), thereby sustainably improving the hearing impression a speed between 300 m / s and 2000 m / s.
  • 1 shows an inventive ear implant in a schematic, sectional representation
  • 2 shows a section of the active region of a stimulation electrode according to the invention in plan view
  • FIG. 3a shows a arranged in a stimulation electrode according to the invention acoustic lens in a schematic, sectional representation
  • 3b shows an alternative embodiment of an acoustic lens in a schematic, sectional representation
  • FIG. 4 shows the cross section perpendicular to the longitudinal axis of the active region of a stimulation electrode according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 5 shows the cross section along the longitudinal axis of the active region of a stimulation electrode according to the invention in a schematic
  • Fig. 1 shows an inventive ear implant in a schematic, sectional view.
  • the ear implant according to the invention is constructed in two parts and consists of a transmitting unit with a microphone 2, a digital signal processor 3 and a transmitting coil 4 and a receiving unit, which is composed of the inventive stimulation electrode 1 and the associated receiving coil 6.
  • microphone 2 and signal processor 3 are formed into an integral unit, but these components may alternatively also be formed separately.
  • Transmitting unit and receiving unit can be implanted like a conventional cochlear implant.
  • the stimulation electrode 1 of the ear implant according to the invention is - as in conventional cochlear implants - introduced into the cochlea 5 (Latin cochlea) to electrically pass the sound recorded with the microphone 2 using a (digital) signal processor 3 directly to the auditory nerve.
  • the stimulation electrode 1 in addition to the electric stimulation serving electrical stimulation elements (stimulation electrodes) 10 in addition via electromechanical transducer 8 (preferably piezoelectric elements) - as shown in Fig. 2.
  • the excitation of the auditory nerve is not limited to the electrical stimulation - as in conventional cochlear implants - but it is possible by means of the electromechanical transducer 8, the auditory nerve in addition to electrical stimulation (in a preferred variant at the same time) mechanically by sound waves (sound and / or Ultrasound).
  • electrical stimulation in a preferred variant at the same time
  • sound waves sound and / or Ultrasound
  • the receiving coil 6 is implanted together with a magnet behind the ear under the skin and serves as an interface between the stimulation electrode 1 and the signal processor 3.
  • the signal is transmitted through the scalp by means of electromagnetic induction.
  • the transmitting coil 4 of the processor 3 adheres to the scalp with the aid of the magnet.
  • the signal processor 3 is also called a speech processor, since it converts the sounds of a spoken language into suitable signals for the stimulation electrode 1.
  • the stimulation electrode 1 is connected in the region of its first (proximal) end to the receiving coil 6 and transmits the signals received there (via a plurality of mutually insulated control lines) up to an active region, which is preferably in the region of the second (distal) end of the stimulation electrode 1.
  • This area is sized to extend within the cochlea 5; in other words, the passive region (which serves only for signal transport) extends from the receiving coil 6 (with the stimulation electrode 1 inserted into the cochlea 5) to the entrance into the cochlea 5 and the active region (which serves to excite hair cells and the auditory nerve). extends from the entrance into the cochlea 5 to the second, distal end of the stimulation electrode 1.
  • the active region has a length between 1 and 10 mm and extends from the first (distal) end of the stimulation electrode 1 at a distance of between 70%. and 100% of the length of stimulation electrode 1.
  • FIG. 2 shows a section of the active region of the stimulation electrode 1 shown in FIG. 1 in plan view
  • FIG. 5 shows a section of the active region of the stimulation electrode 1 shown in FIG. 1 in a schematic, sectional representation.
  • FIG. 5 does not show the entire cross-section of the main body 7, but only the outer lateral surface (shell of the main body) and a part of the inner channel (inner part of the main body with the control lines 11, 12).
  • alternating electrical stimulation electrodes 10 for electrical stimulation and electro-mechanical elements 8 for sound pressure generation are arranged on the outer surface. These elements 8, 10 can be used (simultaneously or sequentially) for electrical and mechanical excitation of the auditory nerve.
  • the signal processor 3 is designed such that each of the electromechanical transducer 8 and / or each of the electrical stimulation electrodes 10 by the signal processor 3 pulsed with a pulse length of 10 microseconds to 5 ms and a pulse repetition frequency of 100 Hz to 10 kHz can be controlled.
  • the electromechanical transducers 8 it is possible to control the electromechanical transducers 8 in a time-shifted manner along the base body 7 such that a (wandering) propagation propagating along the longitudinal axis of the base body 7 is generated from proximal to distal, i. the focus of the faceted electromechanical transducer is oriented distally.
  • the piezo elements 8 have one or more acoustic lenses 9, which are preferably formed by an inwardly curved region.
  • the preferred geometries of the acoustic lenses 9 are shown schematically in Figs. 3a and 3b.
  • the radius of the inwardly curved regions 9 preferably decreases in the direction of the distal end of the stimulation electrode 1 as the diameter of the cochlea narrows so that the foci of the sound waves emitted by the piezoelectric elements (represented by a dashed line) are respectively in the Area of hair cells lie.
  • the acoustic lenses 9 preferably have a lateral extent of between 20 and 200 ⁇ m, and the curvature of the lenses 9 preferably has a radius of between 10 and 100 ⁇ m.
  • 4 shows the cross section perpendicular to the longitudinal axis of the active region of a stimulation electrode 1 according to the invention in a schematic representation. It can be seen that the electromechanical transducers 8 and the electrical stimulation elements 10 also alternate circumferentially. In the interior of the hollow channel formed by the lateral surface (shell of the main body), liquid-tight, the control lines 11 for the electromechanical transducers 8 and the control lines 12 for stimulation elements 10 are led to the receiving coil 6 (FIG. 1). Due to the circumferential arrangement of electromechanical transducers 8 and electrical stimulation elements 10, the entire inner region of the cochlea can be excited both electrically (via the elements 10) and through sound waves (via the elements 8).

Abstract

The invention relates to an ear implant and a stimulation electrode for an ear implant. The aim of the invention is to provide an ear implant and a stimulation electrode for an ear implant, which provide improved neurostimulation and/or muscle stimulation compared to conventional cochlear implants. The stimulation electrode according to the invention consists of a long base body (7), on the outer surface of which a plurality of electromechanical transducers (8) and a plurality of electrical stimulation elements (10) are arranged, the base body (7) comprising a plurality of inner control lines (11, 12) which are electrically insulated from each other and have a surrounding sleeve.

Description

Ohrimplantat und Stimulationselektrode für ein Ohrimplantat Ear implant and stimulation electrode for an ear implant
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ohrimplantat und eine Stimulationselektrode für ein Ohrimplantat.The present invention relates to an ear implant and a stimulation electrode for an ear implant.
Das sog. Cochleaimplantat ist eine Hörprothese für Gehörlose, deren Hörnerv noch funktioniert. Die Elektroden des Cochleaimplantats werden in die Hörschnecke (lat. Cochlea) eingebracht, um den mit einem Mikrofon aufgenommenen Schall mit Hilfe eines (digitalen) Signalprozessors über elektrische Pulse direkt an den Hörnerv weiterzugeben. Cochleaimplantate zählen streng genommen nicht zu den Hörgeräten, da die Reizung des Innenohres nicht über gewandelten Luft- oder Substratschall, sondern durch implantierte Elektroden stattfindet.The so-called cochlear implant is a hearing prosthesis for deaf people whose auditory nerve is still functioning. The electrodes of the cochlear implant are introduced into the cochlea (lat. Cochlea) in order to transmit the sound recorded with a microphone directly to the auditory nerve by means of a (digital) signal processor via electrical pulses. Strictly speaking, cochlear implants do not count as hearing aids, as the irritation of the inner ear does not take place via changes in air or substrate sound, but rather by implanted electrodes.
Die elektrischen Reize in der Hörschnecke erzeugen beim Träger Hörempfindungen unterschiedlichster Art. Die Höreindrücke unterscheiden sich deutlich von denen eines voll-funktionsfähigen Ohres, da die wahrgenommene spektrale Auflösung durch die Zahl der Elektroden stark eingeschränkt ist. Der neurologische Mechanismus für die Verarbeitung von akustischen Reizen ist jedoch so flexibel, dass bei vielen Patienten eine schnelle Anpassung an die vom Cochleaimplantat verursachten Hörempfindungen stattfindet.The electrical stimuli in the cochlea produce in the wearer hearing sensations of various kinds. The hearing impressions differ significantly from those of a fully functional ear, since the perceived spectral resolution is severely limited by the number of electrodes. However, the neurological mechanism for processing acoustic stimuli is so flexible that in many patients rapid adaptation to the auditory sensation caused by the cochlear implant occurs.
Nachteil hafterweise sind die mit herkömmlichen Cochleaimplantaten erzielbaren Hörempfindungen bei vielen Patienten nicht ausreichend, um trotz einer Rehabilitation (in der Patienten in der Erkennung verschiedener Geräuschen und Sprechlaute unterwiesen werden) ein lautsprachliches Verstehen zu erreichen. Grundsätzlich werden Cochleaimplantate operativ unter Vollnarkose eingesetzt. Ein weiteres damit einhergehendes Problem herkömmlicher Cochleaimplantate besteht in einem erhöhten Infektionsrisiko (Meningitisinfektion).Disadvantage enough, the hearing sensations attainable with conventional cochlear implants are not sufficient in many patients to achieve aural understanding despite a rehabilitation (in which patients are instructed in the detection of different sounds and speech sounds). Basically cochlear implants are used surgically under general anesthesia. Another associated problem of conventional cochlear implants is an increased risk of infection (meningitis infection).
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ohrimplantat und eine Stimulationselektrode für ein Ohrimplantat anzugeben, die eine verbesserte Neurostimulation im Vergleich zu herkömmlichen Cochleaimplantaten erreichen. Dadurch soll ein verbessertes Hörempfinden erzielt werden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ohrimplantat und Stimulationselektrode anzugeben, deren Implantation mit einem geringeren Infektionsrisiko verbunden ist.It is an object of the present invention to provide an ear implant and a stimulation electrode for an ear implant, which achieve an improved neurostimulation compared to conventional cochlear implants. As a result, an improved hearing is to be achieved. Another object of the present invention is to provide an ear implant and stimulation electrode whose implantation is associated with a lower risk of infection.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.These objects are achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.
Erfindungsgemäß umfasst die Stimulationselektrode einen länglichen Grundkörper, auf dessen äußerer Oberfläche eine Vielzahl von elektromechanischen Wandlern und eine Vielzahl von elektrischen (einzeln ansteuerbaren) Stimulationselementen (Stimulationselektroden) angeordnet sind, wobei der Grundkörper innen liegende gegeneinander elektrische isolierte Ansteuerleitungen mit einer umschließenden Hülle aufweist (bzw. wobei der Grundkörper einen innen liegenden Hohlkanal aufweist, innerhalb dessen eine Vielzahl gegeneinander elektrisch isolierter Ansteuerleitungen verlaufen).According to the invention, the stimulation electrode comprises an elongated base body, on the outer surface of which a plurality of electromechanical transducers and a multiplicity of electrical (individually activatable) stimulation elements (stimulation electrodes) are arranged, wherein the main body has internal isolated electrical control lines with an enclosing shell. wherein the base body has an inner hollow channel within which run a plurality of mutually electrically isolated control lines).
Dadurch kann im Gegensatz zu herkömmlichen Cochleaimplantaten erfindungsgemäß nicht nur eine elektrische Anregung des Hörnervs, sondern eine kombinierte elektrische und mechanische (d.h. akustische) Anregung erreicht werden. Dadurch kann eine zusätzliche Anregung des Hörnervs (über mindestens partiell intakte Haarzellen) erfolgen, die zu einem verbesserten Hörempfinden führen kann. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Stimulationselektrode für Patienten geeignet, deren Haarzellen zwar schon so weitgehend degeneriert sind, dass herkömmliche Hörgeräte (mit akustischer Verstärkung) nicht mehr ausreichen, jedoch einige Haarzellen noch derart funktionsfähig sind, dass der Höreindruck durch die zusätzliche mechanische Anregung (Schallwellen) verbessert bzw. vorteilhaft ergänzt werden kann.As a result, in contrast to conventional cochlear implants according to the invention, not only an electrical stimulation of the auditory nerve, but a combined electrical and mechanical (ie acoustic) excitation can be achieved. This can be an additional stimulation of the auditory nerve (via at least partially intact hair cells) done, which can lead to improved hearing. In particular, the inventive Stimulation electrode suitable for patients whose hair cells are already degenerate so much that conventional hearing aids (with acoustic amplification) are no longer sufficient, but some hair cells are still functional so that the listening experience improved by the additional mechanical excitation (sound waves) or advantageously complements can be.
Vorzugsweise werden mittels der StimulationselementePreferably, by means of the stimulation elements
(Stimulationselektroden) Spannungspulse mit einer Amplitude zwischen -10OmV und +10OmV zur elektrischen Stimulation des Hörnervs und mittels der elektromechanischen Wandler (vorzugsweise Piezoelemente) mechanische Schwingungen im Hörschallbereich und/oder im Ultraschallbereich zur mechanischen Stimulation der Haarzellen (und damit auch des Hörnervs) erzeugt.(Stimulation electrodes) voltage pulses with an amplitude between -10OmV and + 10OmV for electrical stimulation of the auditory nerve and by means of the electromechanical transducer (preferably piezoelectric elements) generates mechanical vibrations in the auditory sound and / or ultrasound range for mechanical stimulation of the hair cells (and thus the auditory nerve).
Die elektromechanischen Wandler erzeugen vorzugsweise eine Impulsfolge mit einer Frequenz von 100 Hz bis 10 kHz. Jeder elektromechanische Wandler erzeugt eine akustische Leistung von 0.01 bis 3 nW.The electromechanical transducers preferably generate a pulse train having a frequency of 100 Hz to 10 kHz. Each electromechanical transducer generates an acoustic power of 0.01 to 3 nW.
Vorzugweise weist der Grundkörper (bzw. der Hohlkanal) im Bereich eines ersten (proximalen) Endes eine Durchgangsöffnung zur Verbindung derPreferably, the base body (or the hollow channel) in the region of a first (proximal) end has a passage opening for connecting the
Vielzahl von elektrischen Ansteuerleitungen mit einem Signalprozessor auf, wobei der innere Bereich des Grundkörpers mit den darin verlaufendenA plurality of electrical drive lines with a signal processor, wherein the inner region of the base body with the therein
Ansteuerleitungen (bzw. der Hohlkanal) im Bereich eines zweiten (distalen)Control lines (or the hollow channel) in the area of a second (distal)
Endes flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Vorzugweise sind sämtliche elektromechanische Wandler und sämtliche elektrische Stimulationselemente in einem aktiven Bereich angeordnet, der sich vom proximalen Ende derEnd is sealed liquid-tight. Preferably, all electromechanical transducers and all electrical stimulation elements are arranged in an active region extending from the proximal end of the
Stimulationselektrode aus in einer Entfernung zwischen 80% und 100% derStimulation electrode at a distance between 80% and 100% of
Länge des Grundkörpers erstreckt. Vorzugweise weist der aktive Bereich eineLength of the main body extends. Preferably, the active area has one
Länge zwischen 3 und 10 mm auf. Vorzugweise ist der Grundkörper hohlzylinderförmig oder in Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet und weist einen Durchmesser zwischen 0,2 mm und 1 mm auf. Vorzugsweise weist der Grundkörper (7) eine axiale Biegesteifigkeit von 1 mNmm2 bis 1 Nmm2 auf. Die Wandstärke der Isolation des hohlzylinderförmig ausgebildeten Grundkörpers beträgt vorzugsweise zwischen 10 μm und 100 μm.Length between 3 and 10 mm. Preferably, the base body is hollow cylindrical or substantially hollow cylindrical in shape and has a diameter between 0.2 mm and 1 mm. Preferably, the base body (7) has an axial bending stiffness of 1 mNmm 2 to 1 Nmm 2 . The wall thickness of the insulation of the hollow cylindrical body is preferably between 10 .mu.m and 100 .mu.m.
Vorzugsweise sind die elektromechanischen Wandler/die elektrischen Stimulationselemente umlaufend und alternierend angeordnet. Dadurch können sämtliche Bereiche der Cochlea kombiniert elektrisch und mechanisch (d.h. akustisch) angeregt werden. Vorzugweise sind die elektromechanischen Wandler mit jeweils einer ersten elektrischen Ansteuerleitung und die elektrischen Stimulationselemente jeweils mit einer zweiten elektrischen Ansteuerleitung verbunden und damit separat und einzeln ansteuerbar.Preferably, the electromechanical transducers / electrical stimulation elements are arranged circumferentially and alternately. As a result, all areas of the cochlea can be combined electrically and mechanically (i.e., acoustically) excited. Preferably, the electromechanical transducers, each having a first electrical control line and the electrical stimulation elements are each connected to a second electrical control line and thus separately and individually controllable.
Die laterale Ausdehnung eines elektromechanischen Wandlers/ die laterale Ausdehnung eines elektrischen Stimulationselements entlang der Längsachse (sowie senkrecht zur Längsachse) des Grundkörpers beträgt vorzugsweise zwischen 20 μm und 200 μm. Mindestens ein (vorzugsweise alle) elektromechanischer Wandler verfügt über eine oder mehrere akustische Linsen. Dadurch kann der in der Cochlea erzeugte Schall auf die Haarzellen fokussiert werden, wodurch die Effizienz der (Hörnerv-)Anregung weiter verbessert werden kann.The lateral extent of an electromechanical transducer / the lateral extent of an electrical stimulation element along the longitudinal axis (as well as perpendicular to the longitudinal axis) of the main body is preferably between 20 μm and 200 μm. At least one (preferably all) electromechanical transducer has one or more acoustic lenses. As a result, the sound generated in the cochlea can be focused on the hair cells, whereby the efficiency of the (auditory nerve) excitation can be further improved.
Die akustische Linse ist vorzugsweise durch mindestens eine (vorzugsweise eine oder zwei) konkav geformte Kavitäten in der Oberfläche des elektromechanischen Wandlers (bzw. des Grundkörpers) ausgebildet (die Oberfläche des Grundkörpers besteht in seinem aktiven Bereich aus alternierend angeordneten elektromechanischen Wandlern/ Stimulationselementen). Die Kavität weist vorzugsweise eine laterale Ausdehnung zwischen 20 und 200 μm und/oder eine nach innen geneigte Wölbung mit einen Radius zwischen 10 und 100 μm auf. In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung nimmt der Radius (und damit die Fokusweite der akustischen Linsen) zum distalen Ende der Elektrode hin ab, damit stets eine Fokussierung des Schalls auf die Haarzellen bei sich distal verjüngender Cochlea gewährleistet ist.The acoustic lens is preferably formed by at least one (preferably one or two) concave-shaped cavities in the surface of the electromechanical transducer (or the main body) (the surface of the body consists in its active region of alternately arranged electromechanical transducers / stimulation elements). The cavity preferably has a lateral extent between 20 and 200 microns and / or an inwardly inclined Buckling with a radius between 10 and 100 μm. In a further, particularly preferred embodiment variant of the invention, the radius (and thus the focal length of the acoustic lenses) decreases towards the distal end of the electrode so that the sound is always focused on the hair cells with the cochlea distally tapered.
Vorzugsweise sind auf der Oberfläche des Grundkörpers zusätzliche Kavitäten eingebracht, in denen Pharmaka (Breitbandantibiotika,Preferably, additional cavities are introduced on the surface of the base body in which pharmaceuticals (broad-spectrum antibiotics,
Proliferationsstimulanzien) eingebracht sind. Diese wirken als Depot und führen dadurch zu einer längerfristigen Senkung des Infektionsrisikos.Proliferationsstimulanzien) are introduced. These act as a depot and thereby lead to a longer-term reduction in the risk of infection.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Stimulationselektrode im Bereich des ersten Endes mit einer Empfangsspule verbunden ist, wobei die Vielzahl der Ansteuerleitungen mit der Empfangsspule elektrisch verbunden sind. Die Stimulationselektrode empfängt ihre Signale regelmäßig von einer Sendespule (mit Magnet), die sich außerhalb des Ohres befindet und mit einem Mikrofon und einem (digitalen) Signalprozessor verbunden ist. Die Signalübermittlung erfolgt durch die Kopfhaut mittels elektromagnetischer Induktion. Die Sendespule des Prozessors haftet vorzugsweise mit Hilfe des Magneten auf der Kopfhaut. Die Empfangsspule wird zusammen mit dem Magneten hinter dem Ohr unter der Haut implantiert und dient als Schnittstelle zwischen der Stimulationselektrode und dem Signalprozessor.Furthermore, it is provided that the stimulation electrode according to the invention is connected in the region of the first end to a receiving coil, wherein the plurality of drive lines are electrically connected to the receiving coil. The stimulation electrode receives its signals regularly from a transmitter coil (with magnet) located outside the ear and connected to a microphone and a (digital) signal processor. The signal is transmitted through the scalp by means of electromagnetic induction. The transmitter coil of the processor preferably adheres to the scalp using the magnet. The receiver coil is implanted under the skin with the magnet behind the ear and serves as an interface between the stimulation electrode and the signal processor.
Das erfindungsgemäße Ohrimplantat weist dementsprechend ein Mikrophon, einen Signalprozessor sowie eine mit dem Signalprozessor in WirkverbindungThe ear implant according to the invention accordingly has a microphone, a signal processor and one in operative connection with the signal processor
(auch drahtlos) stehende Stimulationselektrode mit mindestens einem der o.g.(also wireless) standing stimulation electrode with at least one of the o.g.
Merkmale auf. Vorzugsweise sind eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit, wobei die Sendeeinheit ein Mikrophon, einen Signalprozessor und eineFeatures on. Preferably, a transmitting unit and a receiving unit, wherein the transmitting unit is a microphone, a signal processor and a
Sendespule und die (zu implantierende) Empfangseinheit eine Empfangsspule sowie eine Stimulationselektrode mit mindestens einem der o.g. Merkmale aufweist. Vorzugsweise ist jeder der elektromechanischen Wandler und/oder jedes der elektrischen Stimulationselemente durch den Signalprozessor einzeln ansteuerbar. Vorzugsweise ist der Signalprozessor derart ausgelegt, dass jeder der elektromechanischen Wandler und/oder jedes der elektrischen Stimulationselemente durch den Signalprozessor mit einer Spannung zwischen -10OmV und +10OmV ansteuerbar ist. Vorzugsweise ist der Signalprozessor zur Ansteuerung der elektromechanischen Wandler und/oder der elektrischen Stimulationselemente im Multiplex-Modus ausgelegt. Vorzugsweise ist der Signalprozessor derart ausgelegt ist, dass jeder der elektromechanischen Wandler und/oder jedes der elektrischen Stimulationselemente durch den Signalprozessor gepulst mit einer Pulslänge von 10 μs bis 5 ms und einer Pulswiederholfrequenz von 100 Hz bis 10 kHz ansteuerbar ist. Dadurch ist es gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante möglich, die elektromechanischen Wandler/elektrischen Stimulationselemente entlang der Elektrodenträgerlänge zeitversetzt anzusteuern, so dass eine „Wanderwelle", d.h. eine sich entlang der Längsachse des Grundkörpers fortbewegende Anregung von proximal nach distal generiert wird, d.h. der Fokus der facettierten elektromechanischen Wandler nach distal ausgerichtet ist. Dadurch kann mit einer besonders geringen in die Cochlea einzubringenden Leistung eine Stimulation der Haarzellen (entsprechend der natürlichen Schallausbreitung) erfolgen und dadurch der Höreindruck nachhaltig verbessert werden. Die zeitversetzte Anregung vom proximalen Ende zum distalen Ende erfolgt vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit zwischen 300 m/s und 2000 m/s.Transmitting coil and the (to be implanted) receiving unit has a receiving coil and a stimulation electrode with at least one of the above features. Preferably, each of the electromechanical transducers and / or each of the electrical stimulation elements is individually controllable by the signal processor. Preferably, the signal processor is designed such that each of the electromechanical transducers and / or each of the electrical stimulation elements is controllable by the signal processor with a voltage between -10OmV and + 10OmV. The signal processor is preferably designed to drive the electromechanical converters and / or the electrical stimulation elements in multiplex mode. Preferably, the signal processor is designed such that each of the electromechanical transducer and / or each of the electrical stimulation elements by the signal processor pulsed with a pulse length of 10 microseconds to 5 ms and a pulse repetition frequency of 100 Hz to 10 kHz can be controlled. Thus, according to a particularly preferred embodiment, it is possible to control the electromechanical transducers / electrical stimulation elements along the electrode carrier length in a time-shifted manner so that a "traveling wave", ie an excitation propagating along the longitudinal axis of the main body, is generated from proximal to distal, ie the focus of the As a result, a particularly low power to be introduced into the cochlea can be used to stimulate the hair cells (corresponding to the natural sound propagation), thereby sustainably improving the hearing impression a speed between 300 m / s and 2000 m / s.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von zumindest teilweise in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments shown at least partially in the figures. Show it:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Ohrimplantat in schematischer, geschnittener Darstellung, Fig. 2 einen Ausschnitt des aktiven Bereichs einer erfindungsgemäßen Stimulationselektrode in Draufsicht,1 shows an inventive ear implant in a schematic, sectional representation, 2 shows a section of the active region of a stimulation electrode according to the invention in plan view,
Fig. 3a eine in einer erfindungsgemäßen Stimulationselektrode angeordnete akustische Linse in schematischer, geschnittener Darstellung,3a shows a arranged in a stimulation electrode according to the invention acoustic lens in a schematic, sectional representation,
Fig. 3b eine alternative Ausführungsform einer akustischen Linse in schematischer, geschnittener Darstellung,3b shows an alternative embodiment of an acoustic lens in a schematic, sectional representation,
Fig. 4 den Querschnitt senkrecht zur Längsachse des aktiven Bereichs einer erfindungsgemäßen Stimulationselektrode in schematischer Darstellung, und4 shows the cross section perpendicular to the longitudinal axis of the active region of a stimulation electrode according to the invention in a schematic representation, and
Fig. 5 den Querschnitt entlang der Längsachse des aktiven Bereichs einer erfindungsgemäßen Stimulationselektrode in schematischer5 shows the cross section along the longitudinal axis of the active region of a stimulation electrode according to the invention in a schematic
Darstellung.Presentation.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ohrimplantat in schematischer, geschnittener Darstellung.Fig. 1 shows an inventive ear implant in a schematic, sectional view.
Das erfindungsgemäße Ohrimplantat ist zweiteilig aufgebaut und besteht aus einer Sendeeinheit mit einem Mikrofon 2, einem digitalen Signalprozessor 3 und einer Sendespule 4 sowie und einer Empfangseinheit, die sich aus der erfindungsgemäßen Stimulationselektrode 1 und der damit verbundenen Empfangsspule 6 zusammensetzt. Im Ausführungsbeispiel sind Mikrofon 2 und Signalprozessor 3 zu einer integralen Einheit gebildet, jedoch können diese Komponenten alternativ auch separat ausgebildet sein. Sendeeinheit und Empfangeinheit können wie ein herkömmliches Cochleaimplantat implantiert werden. Die Stimulationselektrode 1 des erfindungsgemäßen Ohrimplantats wird - wie auch bei herkömmlichen Cochleaimplantaten - in die Hörschnecke 5 (lat. Cochlea) eingeführt, um den mit dem Mikrofon 2 aufgenommenen Schall mit Hilfe eines (digitalen) Signalprozessors 3 elektrisch direkt an den Hörnerv weiterzugeben. Erfindungsgemäß verfügt die Stimulationselektrode 1 neben den zur elektrischen Anregung dienenden elektrischen Stimulationselementen (Stimulationselektroden) 10 zusätzlich über elektromechanische Wandler 8 (vorzugsweise Piezoelemente) - wie in Fig. 2 dargestellt ist.The ear implant according to the invention is constructed in two parts and consists of a transmitting unit with a microphone 2, a digital signal processor 3 and a transmitting coil 4 and a receiving unit, which is composed of the inventive stimulation electrode 1 and the associated receiving coil 6. In the exemplary embodiment, microphone 2 and signal processor 3 are formed into an integral unit, but these components may alternatively also be formed separately. Transmitting unit and receiving unit can be implanted like a conventional cochlear implant. The stimulation electrode 1 of the ear implant according to the invention is - as in conventional cochlear implants - introduced into the cochlea 5 (Latin cochlea) to electrically pass the sound recorded with the microphone 2 using a (digital) signal processor 3 directly to the auditory nerve. According to the invention, the stimulation electrode 1 in addition to the electric stimulation serving electrical stimulation elements (stimulation electrodes) 10 in addition via electromechanical transducer 8 (preferably piezoelectric elements) - as shown in Fig. 2.
Daher ist die Anregung des Hörnervs nicht auf die elektrische Anregung - wie bei herkömmlichen Cochleaimplantaten - beschränkt, sondern es ist mittels der elektromechanischen Wandler 8 möglich, den Hörnerv zusätzlich zur elektrischen Anregung (in einer bevorzugten Variante zeitgleich) mechanisch durch Schallwellen (Hörschall und/oder Ultraschall) anzuregen. Dadurch kann eine zusätzliche Anregung noch intakter Haarzellen erreicht werden, wodurch eine verbesserte Anregung des Hörnervs erfolgt und somit das Hörempfinden im Vergleich zur ausschließlich elektrischen Anregung (herkömmliches Cochleaimplantat) bzw. zur ausschließlich mechanischen Anregung (herkömmliche Hörgeräte) deutlich verbessert werden kann.Therefore, the excitation of the auditory nerve is not limited to the electrical stimulation - as in conventional cochlear implants - but it is possible by means of the electromechanical transducer 8, the auditory nerve in addition to electrical stimulation (in a preferred variant at the same time) mechanically by sound waves (sound and / or Ultrasound). As a result, an additional stimulation of intact hair cells can be achieved, whereby an improved excitation of the auditory nerve takes place and thus the hearing sensation compared to exclusively electrical stimulation (conventional cochlear implant) or for exclusively mechanical stimulation (conventional hearing aids) can be significantly improved.
Die Empfangsspule 6 wird zusammen mit einem Magneten hinter dem Ohr unter der Haut implantiert und dient als Schnittstelle zwischen der Stimulationselektrode 1 und dem Signalprozessor 3. Die Signalübermittlung erfolgt durch die Kopfhaut mittels elektromagnetischer Induktion. Die Sendespule 4 des Prozessors 3 haftet mit Hilfe des Magneten auf der Kopfhaut. Der Signalprozessor 3 wird auch Sprachprozessor genannt, da er die Laute einer Lautsprache in geeignete Signale für die Stimulationselektrode 1 umwandelt.The receiving coil 6 is implanted together with a magnet behind the ear under the skin and serves as an interface between the stimulation electrode 1 and the signal processor 3. The signal is transmitted through the scalp by means of electromagnetic induction. The transmitting coil 4 of the processor 3 adheres to the scalp with the aid of the magnet. The signal processor 3 is also called a speech processor, since it converts the sounds of a spoken language into suitable signals for the stimulation electrode 1.
Die Stimulationselektrode 1 ist im Bereich ihres ersten (proximalen) Endes mit der Empfangsspule 6 verbunden und überträgt die dort empfangenen Signale (über eine Vielzahl von gegeneinander isolierten Ansteuerleitungen) bis zu einem aktiven Bereich, der sich vorzugsweise im Bereich des zweiten (distalen) Endes der Stimulationselektrode 1 befindet. Dieser Bereich ist derart bemessen, dass er sich innerhalb der Cochlea 5 erstreckt; mit anderen Worten erstreckt sich der passive Bereich (der lediglich zum Signaltransport dient) von der Empfangsspule 6 (bei in die Cochlea 5 eingeschobener Stimulationselektrode 1 ) bis zum Eingang in die Cochlea 5 und der aktive Bereich (der zur Anregung von Haarzellen und Hörnerv dient) erstreckt sich vom Eingang in die Cochlea 5 bis zum zweiten, distalen Ende der Stimulationselektrode 1. Vorzugsweise besitzt der aktive Bereich eine Länge zwischen 1 und 10 mm und erstreckt sich vom ersten (distalen) Ende der Stimulationselektrode 1 aus gesehen in einer Entfernung zwischen 70% und 100% der Länge Stimulationselektrode 1.The stimulation electrode 1 is connected in the region of its first (proximal) end to the receiving coil 6 and transmits the signals received there (via a plurality of mutually insulated control lines) up to an active region, which is preferably in the region of the second (distal) end of the stimulation electrode 1. This area is sized to extend within the cochlea 5; in other words, the passive region (which serves only for signal transport) extends from the receiving coil 6 (with the stimulation electrode 1 inserted into the cochlea 5) to the entrance into the cochlea 5 and the active region (which serves to excite hair cells and the auditory nerve). extends from the entrance into the cochlea 5 to the second, distal end of the stimulation electrode 1. Preferably, the active region has a length between 1 and 10 mm and extends from the first (distal) end of the stimulation electrode 1 at a distance of between 70%. and 100% of the length of stimulation electrode 1.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des aktiven Bereichs der in Fig. 1 gezeigten Stimulationselektrode 1 in Draufsicht und Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt des aktiven Bereichs der in Fig. 1 gezeigten Stimulationselektrode 1 in schematischer, geschnittener Darstellung. Es ist zu beachten, dass Fig. 5 nicht den gesamten Querschnitt des Grundkörpers 7, sondern lediglich die äußere Mantelfläche (Hülle des Grundkörpers) sowie einen Teil des innen liegenden Kanals (innerer Teil des Grundkörpers mit den Ansteuerleitungen 11 , 12) zeigt. Es wird ersichtlich, dass auf der äußeren Oberfläche alternierend elektrische Stimulationselektroden 10 zur elektrischen Stimulierung und elektromechanische Elemente 8 zur Schalldruckerzeugung angeordnet sind. Über diese Elemente 8, 10 kann (zeitgleich oder sequentiell) eine elektrische und mechanische Anregung des Hörnervs erfolgen.FIG. 2 shows a section of the active region of the stimulation electrode 1 shown in FIG. 1 in plan view, and FIG. 5 shows a section of the active region of the stimulation electrode 1 shown in FIG. 1 in a schematic, sectional representation. It should be noted that FIG. 5 does not show the entire cross-section of the main body 7, but only the outer lateral surface (shell of the main body) and a part of the inner channel (inner part of the main body with the control lines 11, 12). It will be seen that alternating electrical stimulation electrodes 10 for electrical stimulation and electro-mechanical elements 8 for sound pressure generation are arranged on the outer surface. These elements 8, 10 can be used (simultaneously or sequentially) for electrical and mechanical excitation of the auditory nerve.
Es ist demnach sowohl eine parallele als auch eine sequentielle Ansteuerung der Elemente 8, 10 (als auch eine Kombination) denkbar. Bei der parallelen Stimulierung können zwei oder mehr Elemente 8, 10 gleichzeitig den Hörnerv reizen, bei der sequentiellen Stimulierung erfolgt die Stimulierung nacheinander. Es hat sich gezeigt, dass die vom Signalprozessor gesteuerte Kodierungsstrategie in Form von Reihenfolge bzw. Muster, mit dem eine Anzahl von Elemente 8, 10 zugleich aktiviert werden, wesentlich für die Erkennung der gehörten Signale und für das Lautsprachverstehen beiträgt. Vorliegend wird eine Multiplex-Ansteuerung bevorzugt.It is therefore conceivable both a parallel and a sequential control of the elements 8, 10 (as well as a combination). In the parallel stimulation, two or more elements 8, 10 can simultaneously stimulate the auditory nerve, in the sequential stimulation the stimulation occurs successively. It has been found that the signal processor-controlled coding strategy in the form of a pattern, with which a number of elements 8, 10 are activated at the same time, contributes substantially to the recognition of the signals heard and to phonetic speech comprehension. In the present case, a multiplex drive is preferred.
Vorzugsweise ist der Signalprozessor 3 derart ausgelegt ist, dass jeder der elektromechanischen Wandler 8 und/oder jede der elektrischen Stimulationselektroden 10 durch den Signalprozessor 3 gepulst mit einer Pulslänge von 10 μs bis 5 ms und einer Pulswiederholfrequenz von 100 Hz bis 10 kHz ansteuerbar ist. Dadurch ist es gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante möglich, die elektromechanischen Wandler 8 entlang des Grundkörpers 7 zeitversetzt derart anzusteuern, dass eine sich entlang der Längsachse des Grundkörpers 7 ausbreitende (wandernde) Anregung von proximal nach distal generiert wird, d.h. der Fokus der facettierten elektromechanischen Wandler nach distal ausgerichtet ist.Preferably, the signal processor 3 is designed such that each of the electromechanical transducer 8 and / or each of the electrical stimulation electrodes 10 by the signal processor 3 pulsed with a pulse length of 10 microseconds to 5 ms and a pulse repetition frequency of 100 Hz to 10 kHz can be controlled. As a result, according to a particularly preferred embodiment, it is possible to control the electromechanical transducers 8 in a time-shifted manner along the base body 7 such that a (wandering) propagation propagating along the longitudinal axis of the base body 7 is generated from proximal to distal, i. the focus of the faceted electromechanical transducer is oriented distally.
Die Piezoelemente 8 weisen zur effizienteren Anregung der Haarzellen ein oder mehrere akustische Linsen 9 auf, die vorzugsweise durch einen nach innen gewölbten Bereich ausgebildet sind. Die bevorzugten Geometrien der akustische Linsen 9 sind in Fig. 3a und 3b schematisch dargestellt. Der Radius der nach innen gewölbten Bereiche 9 nimmt vorzugsweise in Richtung des distalen Endes der Stimulationselektrode 1 in dem Maß ab, wie sich der Durchmesser der Cochlea verengt, so dass die Fokusse der von den Piezoelementen ausgesendeten Schallwellen (durch eine gestrichelte Linie dargestellt) jeweils im Bereich der Haarzellen liegen. Die akustischen Linsen 9 weisen vorzugsweise eine laterale Ausdehnung zwischen 20 und 200 μm und die Wölbung der Linsen 9 vorzugsweise einen Radius zwischen 10 und 100 μm auf. Fig. 4 zeigt den Querschnitt senkrecht zur Längsachse des aktiven Bereichs einer erfindungsgemäßen Stimulationselektrode 1 in schematischer Darstellung. Es wird ersichtlich, dass die elektromechanischen Wandler 8 und die elektrischen Stimulationselemente 10 auch umlaufend alternieren. Im Inneren des durch die Mantelfläche (Hülle des Grundkörpers) gebildeten, flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Hohlkanals werden die Ansteuerleitungen 11 für die elektromechanischen Wandler 8 und die Ansteuerleitungen 12 für Stimulationselemente 10 bis zur Empfangsspule 6 (Fig. 1 ) geführt. Durch die umlaufende Anordnung von elektromechanischen Wandlern 8 und elektrischen Stimulationselementen 10 kann der gesamte innere Bereich der Cochlea sowohl elektrisch (über die Elemente 10) als auch durch Schallwellen (über die Elemente 8) angeregt werden. For more efficient excitation of the hair cells, the piezo elements 8 have one or more acoustic lenses 9, which are preferably formed by an inwardly curved region. The preferred geometries of the acoustic lenses 9 are shown schematically in Figs. 3a and 3b. The radius of the inwardly curved regions 9 preferably decreases in the direction of the distal end of the stimulation electrode 1 as the diameter of the cochlea narrows so that the foci of the sound waves emitted by the piezoelectric elements (represented by a dashed line) are respectively in the Area of hair cells lie. The acoustic lenses 9 preferably have a lateral extent of between 20 and 200 μm, and the curvature of the lenses 9 preferably has a radius of between 10 and 100 μm. 4 shows the cross section perpendicular to the longitudinal axis of the active region of a stimulation electrode 1 according to the invention in a schematic representation. It can be seen that the electromechanical transducers 8 and the electrical stimulation elements 10 also alternate circumferentially. In the interior of the hollow channel formed by the lateral surface (shell of the main body), liquid-tight, the control lines 11 for the electromechanical transducers 8 and the control lines 12 for stimulation elements 10 are led to the receiving coil 6 (FIG. 1). Due to the circumferential arrangement of electromechanical transducers 8 and electrical stimulation elements 10, the entire inner region of the cochlea can be excited both electrically (via the elements 10) and through sound waves (via the elements 8).
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
I Stimulationselektrode 2 MikrophonI stimulation electrode 2 microphone
3 Signalprozessor3 signal processor
4 Sendespule4 transmitting coil
5 Cochlea5 cochlea
6 Empfangsspule 7 Grundkörper6 receiving coil 7 basic body
8 elektromechanischer Wandler/ Piezoelement8 electromechanical transducer / piezoelectric element
9 Kavität/ akustische Linse9 cavity / acoustic lens
10 elektrisches Stimulationselement/ Elektrode10 electrical stimulation element / electrode
I 1 Ansteuerleitung für elektromechanischen Wandler 12 Ansteuerleitung für Stimulationselement I 1 control cable for electromechanical transducer 12 Control lead for stimulation element

Claims

Patentansprüche claims
1. Stimulationselektrode für ein Ohrimplantat, aufweisend: einen länglichen Grundkörper (7), auf dessen äußerer Oberfläche eine Vielzahl von elektromechanischen Wandlern (8) und eine Vielzahl von elektrischen Stimulationselementen (10) angeordnet sind, wobei der Grundkörper (7) eine Vielzahl innen liegender, gegeneinander elektrisch isolierter Ansteuerleitungen (11 , 12) mit einer umschließenden Hülle aufweist.A stimulation electrode for an ear implant, comprising: an elongate body (7) on the outer surface of which a plurality of electromechanical transducers (8) and a plurality of electrical stimulation elements (10) are arranged, the body (7) having a plurality of internal ones , against each other electrically insulated drive lines (11, 12) having an enclosing envelope.
2. Stimulationselektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper im Bereich eines ersten Endes der2. Stimulation electrode according to claim 1, characterized in that the base body in the region of a first end of the
Stimulationselektrode eine Durchgangsöffnung zur Verbindung der Vielzahl von elektrischen Ansteuerleitungen (11 , 12) mit einem Signalprozessor (3) aufweist, wobei der innere Bereich des Grundkörpers im Bereich eines zweiten Endes der Stimulationselektrode flüssigkeitsdicht verschlossen ist.Stimulation electrode has a passage opening for connecting the plurality of electrical control lines (11, 12) with a signal processor (3), wherein the inner region of the base body in the region of a second end of the stimulation electrode is sealed liquid-tight.
3. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche elektromechanische Wandler (8) und sämtliche elektrische Stimulationselemente (10) in einem aktiven Bereich angeordnet sind, der sich vom ersten Ende der Stimulationselektrode aus in einer Entfernung zwischen 50% und 100% der Länge des Grundkörper (7) erstreckt. 3. Stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that all the electromechanical transducers (8) and all electrical stimulation elements (10) are arranged in an active region extending from the first end of the stimulation electrode at a distance of between 50% and 100%. the length of the base body (7) extends.
4. Stimulationselektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der aktive Bereich vom ersten Ende der Stimulationselektrode aus in einer Entfernung zwischen 70% und 100% der Länge des Grundkörpers (7) erstreckt.4. Stimulation electrode according to claim 3, characterized in that the active region extends from the first end of the stimulation electrode at a distance of between 70% and 100% of the length of the base body (7).
5. Stimulationselektrode nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Bereich eine Länge zwischen 3 und 10 mm aufweist.5. Stimulation electrode according to one of claims 3 and 4, characterized in that the active region has a length between 3 and 10 mm.
6. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanischen Wandler (8) durch Piezoelemente ausgebildet sind.6. stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the electromechanical transducer (8) are formed by piezo elements.
7. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Stimulationselemente (10) durch Elektroden zur Auskopplung von elektrischen Pulsen ausgebildet sind.7. Stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical stimulation elements (10) are formed by electrodes for coupling of electrical pulses.
8. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper zylinderförmig oder in Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist.8. stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the base body is cylindrical or substantially cylindrical.
9. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von elektromechanischen Wandlern (8) und die Vielzahl von elektrischen Stimulationselementen (10) umlaufend angeordnet ist. 9. stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of electromechanical transducers (8) and the plurality of electrical stimulation elements (10) is arranged circumferentially.
10. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Längsachse des Grundkörpers (7) alternierend je ein elektromechanischer Wandler (8) und ein elektrisches Stimulationselement (10) angeordnet ist und/oder senkrecht zur10. Stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that along the longitudinal axis of the base body (7) alternately an electromechanical transducer (8) and an electrical stimulation element (10) is arranged and / or perpendicular to
Längsachse des Grundkörpers (7) alternierend je ein elektromechanischer Wandler (8) und ein elektrisches Stimulationselement (10) angeordnet ist.Longitudinal axis of the base body (7) alternately an electromechanical transducer (8) and an electrical stimulation element (10) is arranged.
11. Stimulationselektrode nach einem der Ansprüche 3 -10, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Bereich der Stimulationselektrode vollständig durch entlang der Längsachse und/oder senkrecht zur Längsachse des Grundkörpers (7) alternierend angeordnete elektromechanische Wandler (8) und Stimulationselemente (10) ausgebildet ist.11. Stimulation electrode according to any one of claims 3 -10, characterized in that the active region of the stimulation electrode is formed entirely by along the longitudinal axis and / or perpendicular to the longitudinal axis of the base body (7) alternately arranged electromechanical transducer (8) and stimulation elements (10) ,
12. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der elektromechanischen Wandler (8) mit einer ersten elektrischen Ansteuerleitung (11 ) und/oder jedes der elektrischen12. Stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that each of the electromechanical transducers (8) with a first electrical control line (11) and / or each of the electrical
Stimulationselemente (10) mit einer zweiten elektrischen Ansteuerleitung (12) verbunden ist.Stimulation elements (10) with a second electrical control line (12) is connected.
13. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung eines elektromechanischen Wandlers (8) entlang der Längsachse des Grundkörpers (7) zwischen 0,2 mm und 1 mm beträgt und/oder die Ausdehnung eines elektromechanischen Wandlers (8) senkrecht zur Längsachse des Grundkörpers (7) zwischen 0,2 mm und 1 mm beträgt. 13. Stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the extension of an electromechanical transducer (8) along the longitudinal axis of the base body (7) is between 0.2 mm and 1 mm and / or the extension of an electromechanical transducer (8) perpendicular to the longitudinal axis of the base body (7) is between 0.2 mm and 1 mm.
14. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung eines elektrischen Stimulationselements (10) entlang der Längsachse des Grundkörpers (7) zwischen 0,2 mm und 1 mm beträgt und/oder die Ausdehnung eines elektrischen14. Stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the extension of an electrical stimulation element (10) along the longitudinal axis of the base body (7) is between 0.2 mm and 1 mm and / or the extent of an electrical
Stimulationselements (10) senkrecht zur Längsachse des Grundkörpers (7) zwischen 0,2 mm und 1 mm beträgt.Stimulation element (10) perpendicular to the longitudinal axis of the base body (7) is between 0.2 mm and 1 mm.
15. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektromechanischer Wandler (8) über eine oder mehrere akustische Linsen verfügt.15. Stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electromechanical transducer (8) has one or more acoustic lenses.
16. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle elektromechanischen Wandler (8) über eine oder mehrere akustische Linsen verfügen.16. Stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that all electromechanical transducers (8) have one or more acoustic lenses.
17. Stimulationselektrode nach einem der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Linse durch mindestens eine konkav geformte Kavität (9) in der Oberfläche des elektromechanischen Wandlers (8) ausgebildet ist.17. Stimulation electrode according to one of claims 15 and 16, characterized in that the acoustic lens is formed by at least one concave shaped cavity (9) in the surface of the electromechanical transducer (8).
18. Stimulationselektrode nach einem der Ansprüche 15 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Linse durch zwei konkav direkt nebeneinander geformte Kavitäten (9) in der Oberfläche des elektromechanischen Wandlers (8) ausgebildet ist. 18, stimulation electrode according to any one of claims 15-17, characterized in that the acoustic lens is formed by two concave directly juxtaposed cavities (9) in the surface of the electromechanical transducer (8).
19. Stimulationselektrode nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (9) eine laterale Ausdehnung zwischen 20 und 200 μm aufweist und/oder die Wölbung der Kavität (9) einen Radius zwischen 10 und 100 μm aufweist.19. Stimulation electrode according to one of claims 17 and 18, characterized in that the cavity (9) has a lateral extent between 20 and 200 microns and / or the curvature of the cavity (9) has a radius between 10 and 100 microns.
20. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine akustische Linse eine Fokustiefe zwischen 10 μm und 500 μm aufweist.20. Stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one acoustic lens has a focal depth between 10 microns and 500 microns.
21. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (7) einen Durchmesser zwischen 0,2 mm und 1 mm aufweist und/oder der Grundkörper (7) eine axiale Biegesteifigkeit von 1 mNmm2 bis 1 Nmm2 und/oder der Grundkörper (7) eine Wandstärke von 10 bis 200 μm aufweist.21. Stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (7) has a diameter between 0.2 mm and 1 mm and / or the base body (7) has an axial bending stiffness of 1 mNmm 2 to 1 Nmm 2 and / or the base body (7) has a wall thickness of 10 to 200 microns.
22. Stimulationselektrode nach einem der Ansprüche 3 -21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (7) im aktiven Bereich eine axiale Biegesteifigkeit von 1 mNmm2 bis 500 mNmm2 und außerhalb des aktiven Bereichs eine axiale Biegesteifigkeit von 100 mNmm2 bis 1 Nrnm2 aufweist.22. stimulation electrode according to one of claims 3 -21, characterized in that the base body (7) in the active region an axial bending stiffness of 1 mNmm 2 to 500 mNmm 2 and outside the active region an axial bending stiffness of 100 mNmm 2 to 1 Nrnm second having.
23. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Grundkörpers (7) zusätzlich Kavitäten eingebracht sind, in denen eine pharmazeutisch wirksame Substanz angeordnet ist. 23. Stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that on the surface of the base body (7) in addition cavities are introduced, in which a pharmaceutically active substance is arranged.
24. Stimulationselektrode nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die pharmazeutisch wirksame Substanz ein Antibiotikum ist, welches auf der Oberfläche des Grundkörpers (7) außerhalb des aktiven Bereichs angeordnet ist oder die pharmazeutisch wirksame Substanz ein24. Stimulation electrode according to claim 23, characterized in that the pharmaceutically active substance is an antibiotic which is arranged on the surface of the base body (7) outside the active area or the pharmaceutically active substance
Zellproliferationsstimulanzium ist, welches auf der Oberfläche des Grundkörpers (7) im Bereich des zweiten Endes der Stimulationselektrode (1 ) angeordnet ist.Zellproliferationsstimulanzium which is arranged on the surface of the base body (7) in the region of the second end of the stimulation electrode (1).
25. Stimulationselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulationselektrode im Bereich des ersten Endes mit einer Empfangsspule (6) verbunden ist, wobei die Vielzahl der im Inneren des Grundkörpers (7) angeordneten elektrischen Ansteuerleitungen (11 , 12) mit der Empfangsspule (6) elektrisch verbunden sind.25. Stimulation electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the stimulation electrode in the region of the first end with a receiving coil (6) is connected, wherein the plurality of inside the main body (7) arranged electrical drive lines (11, 12) with the Receiving coil (6) are electrically connected.
26. Ohrimplantat, aufweisend: ein Mikrophon (2), einen Signalprozessor (3) sowie eine mit dem Signalprozessor (3) in Wirkverbindung stehende Stimulationselektrode (1 ) mit den Merkmalen nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 25.26. An ear implant, comprising: a microphone (2), a signal processor (3) and a signal processor (3) in operative connection standing stimulation electrode (1) having the features according to at least one of claims 1-25.
27. Ohrimplantat nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit vorgesehen sind, wobei die Sendeeinheit das Mikrophon (2), den mit dem Mikrophon (2) elektrisch verbundener Signalprozessor (3) sowie eine mit dem Signalprozessor (3) verbundene Sendespule (4) aufweist, und wobei die Empfangseinheit eine Stimulationselektrode (1 ) mit den Merkmalen nach mindestens einem der Ansprüche 1 -24 aufweist, und die Stimulationselektrode (1 ) im Bereich ihres ersten Endes mit einer Empfangsspule (6) verbunden ist, und die Vielzahl der im Inneren des Grundkörpers (7) angeordneten elektrischen Ansteuerleitungen (11 , 12) mit der Empfangsspule (6) elektrisch verbunden sind.27. ear implant according to claim 26, characterized in that a transmitting unit and a receiving unit are provided, wherein the transmitting unit, the microphone (2), the microphone with the (2) electrically connected signal processor (3) and one connected to the signal processor (3) Transmitter coil (4), and wherein the receiving unit comprises a stimulation electrode (1) having the features according to at least one of claims 1 -24, and the stimulation electrode (1) is connected in the region of its first end to a receiving coil (6), and Variety of inside the main body (7) arranged electrical control lines (11, 12) to the receiving coil (6) are electrically connected.
28. Ohrimplantat nach einem der Ansprüche 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der elektromechanischen Wandler (8) und/oder jedes der elektrischen Stimulationselemente (10) durch den Signalprozessor (3) einzeln ansteuerbar ist.28. An ear implant according to any one of claims 26 and 27, characterized in that each of the electromechanical transducer (8) and / or each of the electrical stimulation elements (10) by the signal processor (3) is individually controllable.
29. Ohrimplantat nach einem der Ansprüche 26 - 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor (3) derart ausgelegt ist, dass jeder der elektromechanischen Wandler (8) und/oder jedes der elektrischen Stimulationselemente (10) durch den Signalprozessor (3) mit einer Spannung zwischen -100mV und +10OmV ansteuerbar ist.29. An ear implant according to any one of claims 26 - 28, characterized in that the signal processor (3) is designed such that each of the electromechanical transducer (8) and / or each of the electrical stimulation elements (10) by the signal processor (3) with a Voltage between -100mV and + 10OmV is controllable.
30. Ohrimplantat nach einem der Ansprüche 26 - 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor (3) zur Ansteuerung der elektromechanischen Wandler (8) und/oder der elektrischen Stimulationselemente (10) im30. ear implant according to any one of claims 26 - 29, characterized in that the signal processor (3) for controlling the electromechanical transducer (8) and / or the electrical stimulation elements (10) in
Multiplex-Modus ausgelegt ist.Multiplex mode is designed.
31. Ohrimplantat nach einem der Ansprüche 26 - 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor (3) derart ausgelegt ist, dass jeder der elektromechanischen Wandler (8) und/oder jedes der elektrischen Stimulationselemente (10) durch den Signalprozessor (3) gepulst ansteuerbar ist. 31, the ear implant according to one of claims 26 - 30, characterized in that the signal processor (3) is designed such that each of the electromechanical transducer (8) and / or each of the electrical stimulation elements (10) by the signal processor (3) pulsed controlled is.
32. Ohrimplantat nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor (3) derart ausgelegt ist, dass jeder der elektromechanischen Wandler (8) und/oder jedes der elektrischen Stimulationselemente (10) durch den Signalprozessor (3) mit einer32. An ear implant according to claim 31, characterized in that the signal processor (3) is designed such that each of the electromechanical transducers (8) and / or each of the electrical stimulation elements (10) by the signal processor (3) with a
Pulslänge von 10 μs bis 5 ms und einer Pulswiederholfrequenz von 100 Hz bis 10 kHz ansteuerbar ist.Pulse length of 10 microseconds to 5 ms and a pulse repetition frequency of 100 Hz to 10 kHz can be controlled.
33. Ohrimplantat nach einem der Ansprüche 26 - 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor (3) derart ausgelegt ist, dass jeder der elektromechanischen Wandler (8) und/oder jedes der elektrischen Stimulationselemente (10) durch den Signalprozessor (3) entlang der Längsachse des Grundkörpers (7) zeitversetzt ansteuerbar ist.33. An ear implant according to any one of claims 26 - 32, characterized in that the signal processor (3) is designed such that each of the electromechanical transducer (8) and / or each of the electrical stimulation elements (10) through the signal processor (3) along the Longitudinal axis of the main body (7) can be controlled with a time delay.
34. Ohrimplantat nach einem der Ansprüche 26 - 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor (3) derart ausgelegt ist, dass jeder der elektromechanischen Wandler (8) und/oder jedes der elektrischen Stimulationselemente (10) durch den Signalprozessor (3) entlang der34. An ear implant according to any one of claims 26-34, characterized in that the signal processor (3) is designed such that each of the electromechanical transducers (8) and / or each of the electrical stimulation elements (10) through the signal processor (3) along the
Längsachse des Grundkörpers (7) zeitversetzt zur Ausbildung einer vom ersten Ende zum zweiten Ende wandernden Anregung ansteuerbar ist.Longitudinal axis of the base body (7) is time-displaced to form a traveling from the first end to the second end excitation driven.
35. Ohrimplantat nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor (3) derart ausgelegt ist, die zeitversetzte Anregung vom ersten Ende zum zweiten Ende mit einer Geschwindigkeit zwischen 300 m/s und 2000 m/s erfolgt. 35. An ear implant according to claim 34, characterized in that the signal processor (3) is designed such that the time-delayed excitation from the first end to the second end takes place at a speed between 300 m / s and 2000 m / s.
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