CN104799971A - 无线供电并电量提醒的植入式助听装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线供电并电量提醒的植入式助听装置，包括无线供电系统、电量提醒系统和植入助听装置，其中植入式助听装置基于压电逆效应选用压电叠堆设计了压电振子，装置植入体内，通过固定支架固定在人耳鼓壁上，另一端与砧骨相连；本发明包括无线供电系统接收装置和电量检测模块。电量检测模块可以检测植入体内可充电电池的电量，当电池电量低于设定值，通过无线通信模块将反馈信息发射出来，外置的接收端接收到信号会及时提醒患者充电。此外，助听装置不受电磁干扰，高频增益高，对中至重度感音神经性耳聋患者的听力改善效果明显。本发明设计合理，结构简单，适用于助听装置的优化设计。

Description

无线供电并电量提醒的植入式助听装置

技术领域

本发明涉及一种用于治愈耳聋患者听力损伤的人工中耳助听装置，该助听装置采用无线供能技术，并且外置的接收装置能够显示电量提醒患者及时充电。具体而言，本装置全植入到人耳内部，通过机械激励实现听力补偿；装置采用无线供能，并且装置的电量情况能够通过发射装置在外置的接收装置上显示，及时提醒患者充电。

背景技术

听力损伤已经成为了目前一种常见疾病。特别是随着社会老龄化现象加重，越来越多的人因为听觉系统衰老患有感音神经性耳聋，再受到现代工业的影响，生活噪音和职业环境的使得更多的人听毛细胞受损，存在听力障碍的患者人数剧增，急需有效的治疗方案。根据听力损伤病理，听力损伤可以分为两类：传导性听力损伤和感音性听力损伤。治疗传导性听力损伤采用外科手术植入人工听骨实现听力补偿；而治疗感音神经性耳聋多采用助听器实现听力补偿。就目前而言，治疗感音神经性耳聋多采用佩戴外挂式助听器，经过将声音信号放大，从而改善听力。但是传统助听器容易造成耳道阻塞，声音啸叫，对高频声音的补偿力度不足，这些原因常常会造成患者即使购买了助听器也不愿意佩戴。

针对上述问题，植入式人工中耳助听装置应运而生。助听装置不同于传统助听器，而是采用机械激励刺激听骨链，实现声音信号重构，补偿患者的听力损失。采用全植入式助听装置，无限佩戴，美观，并且声音信号清晰度更高，对高频声音的听力补偿效果更明显。

在美国专利5800336中，Ball设计的悬浮式助听器，密封磁铁悬浮在听骨链上，对装置的尺寸要求很高，并且增益补偿效果不佳；在美国专利7651460中，GAN设计的砧骨激励式助听装置，基于电磁感应原理，易受到电磁干扰，并且功耗很高。采用压电式的助听装置则可以很好克服电磁式的不足，听力补偿效果更好，在美国专利7239069中，Jin-Ho Cho设计了一种基于压电悬浮式助听器，但是装置采用钳夹与听骨固定，容易损伤患者的残存听力。德国公司Implex AG推出的产品Implex TICA采用压电激励式，但是声反馈问题一直没有解决。这些产品的电源均采用植入微型电池，不可充电，助听装置在低电量下工作，声音补偿能力显著下降，每次电源电量不足，就需要通过手术每隔几年更换一次电池，并且注入体内的电池电量难以测量，无法提醒患者及时更换电池，只有等到患者再次听力受限时才会意识到电量不足。

发明内容

为了克服现有植入式助听装置充电难和植入体内电池的电量难以反馈的不足，本发明提供了一种具备无线供电并电量提醒的植入式助听装置设计，该种装置电路系统的设计不仅可以解决植入式中耳助听装置的电池需要通过手术更换的问题，而且可以方便的反馈植入体内的电池的电量，及时提醒患者充电。本设计采用高效稳定的无线供电方式给体内的电池充电，并且内置检测电池电量的模块，借助无线通信将电池电量信息反馈给外置的接收装置。

本发明提供了一种无线供电并电量提醒的植入式助听装置，该装置包括无线充电系统、电量提醒系统、植入式助听装置，无线充电系统包括植入人体的接收端和体外的发射端构成，体外的发射端包括DC-AC逆变转换电路、电压电流检测和电路控制模块，利用电磁感应原理使体内的次级线圈产生电，经过整流电路和稳压电路，输出稳定的直流电压；电量提醒系统包括电量检测、无线通信、电量显示提醒模块；植入式助听装置的伸出端与砧骨直接相连，采用机械激励直接刺激砧骨，从而带动听骨链振动，实现听力补偿。

进一步地，在本发明中，体外的发射端采用电压式全桥串联逆变电路，稳定性好，植入人体的接收端采用全桥整流电路生成稳定直流电压，保证体内部分稳定安全；电量检测模块检测体内电池的电量，当电池电量低于设定值，通过无线通信模块将反馈信息发射出来，外置的接收端接收到信号会及时提醒患者充电，患者再通过无线充电系统给体内可充电电池充电。

更进一步地，本发明还包括压电振子，压电振子基于压电逆效应选用压电叠堆设计，助听装置包括麦克风、电源模块、信号处理模块和压电振子以及外围固定装置；工作时，助听装置一端固定在人耳鼓壁，另一端与砧骨相连，麦克风收集声音信号，经过信号处理模块，输送给压电振子，带动砧骨运动，实现听力补偿。

上述所有系统均采用生物相容性好的钛合金封装。

针对体内无线供电的接收端，电路设计遵循安全第一、节约空间兼顾效率的原则，减小结构尺寸，严格控制线圈温升，保证系统的安全性和稳定性。

针对体内电量检测系统，特别考虑功耗，不需要时刻检测，合理设置检测时间，保证系统低功耗运行。

针对人工中耳助听装置，采用砧骨激励式助听原理，装置的一端固定在鼓壁上，另一端伸出，与砧骨相连，根据压电逆效应，压电片的伸缩变形会带动伸出端产生位移，直接刺激听骨链，实现听力补偿。

本发明相较于现有技术，有以下优点：助听装置采用无线供电系统，当植入体内的电池电量不足时，运用无线供电模块，可以避免二次更换电池的手术，减小对患者残余听力的损伤和手术带来的痛苦；助听装置内置电路设计的有电量检测系统，当检测到电池电量低于设定值，会及时通过无线通信传送给外置的接收装置，及时提醒患者充电；设计的压电式植入助听装置，利用压电逆效应提供机械激励，相较于电磁式助听装置，不会受到电磁干扰的影响；本发明的中耳植入式助听装置，采用砧骨激励式，装置端直接与砧骨体相连，无需切断听骨链，减小装置对耳聋患者的残余听力的影响。

附图说明

图1为人耳结构横截面示意图；

图2为本发明设计的植入式助听装置结构示意图；

图3为本发明实施例示意图；

图4为办发明设计的无线供电及电量提醒结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

图1为人耳结构横截面示意图，人耳包括外耳、中耳和内耳构成。外耳包括耳廓2和耳道1。中耳由鼓膜7、锤骨3、砧骨4和镫骨5组成。内耳主要由耳蜗6构成。对于正常人耳，声音经过耳道1引起鼓膜7振动，带动听骨链(锤骨3、砧骨4和镫骨5)振动，机械振动传到内耳，内耳中基底膜的振动刺激听毛细胞产生神经冲动，使人产生听觉。耳聋患者根据病理可以分为两类：传导性耳聋和感音神经性耳聋。传导性耳聋指的是声音传输路径发生障碍，治疗方法是人工听骨；感音神经性耳聋指的是听毛细胞受损，听阈范围较小，治疗方法是助听器。本发明致力于解决感音神经性耳聋，通过机械激励听骨链，使患者恢复听觉。

图2为设计的植入式助听装置结构示意图。植入式助听装置结构由固定装置8、以压电叠堆11为核心压电振子9和调节结构10组成，其中调节结构是由内螺纹和球面副的配合构成。助听装置材料均选用生物相容性好的钛合金，压电叠堆11根据输入电压大小变化而产生伸缩变形，压电振子9的振动可以通过输出端传递给中耳的听骨链，实现听损患者的听力补偿。

图3为本发明实施例示意图，本发明植入式助听装置旨在对感音神经性听损患者的听力进行补偿。本实施例包括：麦克风12、可充电电池13、电量检测模块14、信号处理模块16、固定装置8、以压电叠堆11为核心的压电振子9、包括无线供电与电量提醒的外置装置15构成。本发明在工作时，麦克风12采集声音信号，经过AD转换成电信号，经过根据患者听力损伤情况设计的听力补偿算法，经过DA转换成电信号，传递给压电叠堆11产生伸缩变形，压电振子9的振动直接刺激听骨链，机械振动传给内耳，使患者的听力损伤得到补偿。装置的电源选用可充电电池，并内置电量检测模块，将电池电量通过无线通信反馈到外置接收端，当检测到电量低于设定值，及时提醒患者充电。

图4为所设计的无线供电及电量提醒结构框图。电路系统包括无线充电模块17和电量提醒模块18，其中无线充电模块主要由电源DCAC逆变、电路控制、V/I检测、发射线圈、接收线圈、整流稳压电路、充电电路组成；电量提醒模块主要包括电量检测系统、编码调制、无线信号发射端、电量显示提醒充电模块。电量检测系统检测到体内可充电电池的电量低于设定值时，会通过无线发射端将信息发射出来，外置的信号接收端接收信号，并显示电量，提醒患者及时充电。

Claims (4)

1.一种无线供电并电量提醒的植入式助听装置，包括无线充电系统、电量提醒系统和植入式助听装置，其特征在于，无线充电系统包括体外的发射端和植入人体的接收端构成，体外的发射端包括DC-AC逆变转换电路、电压电流检测和电路控制模块，利用电磁感应原理使体内的次级线圈产生电，经过整流电路和稳压电路，输出稳定的直流电压；电量提醒系统包括电量检测、无线通信、电量显示提醒模块；植入式助听装置的伸出端与砧骨直接相连，采用机械激励直接刺激砧骨，从而带动听骨链振动，实现听力补偿。

2.根据权利要求1所述的无线供电并电量提醒的植入式助听装置，其特征体在于体外的发射端采用电压式全桥串联逆变电路，稳定性好，植入人体的接收端采用全桥整流电路生成稳定直流电压，保证体内部分稳定安全。

3.根据权利要求2所述的无线供电并电量提醒的植入式助听装置，其特征在于电量检测模块检测体内电池的电量，当电池电量低于设定值，通过无线通信模块将反馈信息发射出来，外置的接收端接收到信号会及时提醒患者充电，患者再通过无线充电系统给体内可充电电池充电。

4.根据权利要求3所述的无线供电并电量提醒的植入式助听装置，其特征在于包括压电振子，压电振子基于压电逆效应选用压电叠堆设计，助听装置包括麦克风、电源模块、信号处理模块和压电振子以及外围固定装置；工作时，助听装置一端固定在人耳鼓壁，另一端与砧骨相连，麦克风收集声音信号，经过信号处理模块，输送给压电振子，带动砧骨运动，实现听力补偿。