DE102016107517B4

DE102016107517B4 - Middle ear implant

Info

Publication number: DE102016107517B4
Application number: DE102016107517.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Schurzig; Omid Majdani; Thomas Lenarz
Original assignee: Medizinische Hochschule Hannover
Current assignee: Medizinische Hochschule Hannover
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2036-04-23
Also published as: DE102016107517A1

Abstract

Mittelohrimplantat zur direkten mechanischen Stimulation der in der Cochlea (1) eines Menschen befindlichen Cochlea-Flüssigkeit (19), wobei das Mittelohrimplantat wenigstens folgendes aufweist:
a) eine elektronische Signalverarbeitungseinheit (5, 8), die eingerichtet ist zum Verarbeiten eines empfangenen Signals mittels einer Elektronik,
b) einen Aktuator (4), der mit der elektronischen Signalverarbeitungseinheit (5, 8) gekoppelt ist und von dieser mit elektrischen Ansteuersignalen beaufschlagt ist, die dem verarbeiteten empfangenen Signal entsprechen, wobei der Aktuator (4) eingerichtet ist zur Erzeugung einer mechanischen Bewegung in Folge der Beaufschlagung durch die elektrischen Ansteuersignale, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelohrimplantat wenigstens folgendes aufweist:
c) einen vom Aktuator (4) separaten hydraulischen Geberzylinder (3), der wenigstens ein mechanisches Beaufschlagungselement (31, 33) und wenigstens eine mit einem hydraulischen Fluid zu befüllende Hydraulikkammer (34) aufweist, wobei
d) das mechanische Beaufschlagungselement (31, 34) mechanisch mit dem Aktuator (4) gekoppelt ist und
e) die Hydraulikkammer (34) hydraulisch unmittelbar oder über wenigstens eine Trennmembran mit einer die Cochlea-Flüssigkeit (19) enthaltenden Kammer (11, 12) der Cochlea (1) gekoppelt ist oder damit koppelbar ist,
f) sodass durch mechanische Bewegungen, die vom Aktuator (4) in Folge der Beaufschlagung durch die elektrischen Ansteuersignale abgegeben werden, durch den Geberzylinder (3) hydraulische Druckwellen in die Cochlea-Flüssigkeit (19) direkt einspeisbar sind.

Middle ear implant for direct mechanical stimulation of the cochlear fluid (19) in the human cochlea (1), the middle ear implant having at least:
a) an electronic signal processing unit (5, 8) which is set up to process a received signal by means of electronics,
b) an actuator (4), which is coupled to the electronic signal processing unit (5, 8) and is acted upon by this electrical drive signals corresponding to the processed received signal, wherein the actuator (4) is adapted to generate a mechanical movement in Consequence of the application by the electrical drive signals, characterized in that the middle ear implant has at least the following:
c) a separate from the actuator (4) hydraulic master cylinder (3) having at least one mechanical biasing member (31, 33) and at least one to be filled with a hydraulic fluid hydraulic chamber (34), wherein
d) the mechanical loading element (31, 34) is mechanically coupled to the actuator (4) and
e) the hydraulic chamber (34) is coupled hydraulically directly or via at least one separating membrane to a chamber (11, 12) of the cochlea (1) containing the cochlear fluid (19) or can be coupled thereto,
f) so that hydraulic pressure waves can be fed directly into the cochlear fluid (19) by mechanical movements, which are delivered by the actuator (4) as a result of the action of the electrical control signals, by the master cylinder (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittelohrimplantat zur direkten mechanischen Stimulation der in der Cochlea eines Menschen befindlichen Cochlea-Flüssigkeit.The invention relates to a middle ear implant for the direct mechanical stimulation of the cochlea fluid in the human cochlea.

Im Bereich der Hörprothesen werden bei noch in ausreichendem Maße vorhandenem Resthörvermögen Mittelohrimplantate eingesetzt, um im Bereich des Mittelohrs die Gehörknöchelchen oder die Grenzstrukturen zwischen Mittel- und Innenohr (ovales und rundes Fenster) mechanisch zu stimulieren. Das ovale und das runde Fenster und deren Eigenschaften sind für Mittelohrimplantate wichtig, da deren Schwingungsamplituden diejenigen Amplituden der für den Höreindruck verantwortlichen Innenohrstruktur (Basilarmembran) vorgeben. Je größer die Schwingungsamplituden dieser Verbindungen zwischen Mittel- und Innenohr, desto stärker sind die Schwingungen der Basilarmembran, d.h. desto intensiver ist der Höreindruck für den Patienten.In the area of the hearing prostheses middle ear implants are used with still sufficient remaining hearing, in order to mechanically stimulate the ossicles or the border structures between middle and inner ear (oval and round window) in the area of the middle ear. The oval and the round window and their properties are important for middle ear implants, since their vibration amplitudes dictate those amplitudes of the inner ear structure (basilar membrane) responsible for the auditory impression. The greater the vibration amplitudes of these connections between the middle and inner ear, the stronger the vibrations of the basilar membrane, i. the more intense is the listening experience for the patient.

Bei einem intakten Gehör werden die eingehenden akustischen Signale zunächst als Schallwellen auf das Trommelfell geleitet, um von dort über die im Mittelohr befindlichen Knöchelchen auf das ovale Fenster der flüssigkeitsgefüllten Cochlea (Innenohr) übertragen zu werden. Dabei verursachen die Bewegungen der Gehörknöchelchen Schwingungen des ovalen Fensters, die sich in der Perilymphe der Scala Vestibuli der Cochlea fortsetzen. Die Druckwelle in der Scala Vestibuli wiederum wird über die Bewegung der Reissnerschen Membran auf die mit Endolymphe gefüllte Scala Media über das Corti-Organ geleitet. Dabei kommt es zu einer Sinneswahrnehmung über die Hörrezeptoren (Haarzellen) des Corti-Organs. Die Druckwelle erreicht abschließend die Perilymphe der Scala Tympani in der Cochlea, welche durch das druckausgleichende runde Fenster begrenzt ist. Mittelohrimplantate zur gezielten Stimulation von Strukturen des Mittelohrs sind z.B. aus der US 2009/0306458 A1 bekannt. Dort wird vorgeschlagen, mittels eines Aktuators von außen die Membran des runden Fensters mit Bewegungen zu beaufschlagen. Dementsprechend wird bei dieser Lösung die Perilymphe in der Cochlea nur indirekt stimuliert, nämlich über die Membran des runden Fensters, wodurch die Beeinflussungsmöglichkeiten der Perilymphe durch die Eigenschaften der Membran begrenzt sind. Somit erfolgt eine retrograde Stimulation der Basilarmembran über das runde Fenster.With an intact hearing, the incoming acoustic signals are first passed as sound waves on the eardrum to be transferred from there via the middle ear located bone on the oval window of the liquid-filled cochlea (inner ear). Here, the movements of the ossicles cause oscillations of the oval window, which continue in the perilymph of the scala vestibuli of the cochlea. The pressure wave in the Scala Vestibuli, in turn, is directed via the movement of Reissner's membrane to the endolymph-filled Scala Media via the Corti organ. This leads to a sensory perception of the hearing receptors (hair cells) of the organ of Corti. The pressure wave finally reaches the perilymph of the scala tympani in the cochlea, which is limited by the pressure-compensating round window. Middle ear implants for the targeted stimulation of structures of the middle ear are eg from the US 2009/0306458 A1 known. There it is proposed to act by means of an actuator from the outside of the membrane of the round window with movements. Accordingly, in this solution, the perilymph in the cochlea is stimulated only indirectly, namely via the membrane of the round window, whereby the possibilities of influencing the perilymph are limited by the properties of the membrane. Thus, retrograde stimulation of the basilar membrane occurs via the round window.

Bekannt ist ferner das Direct Acoustic Cochlear Stimulation (DACS) Implantat, welches die Perilymphe direkt stimuliert. Hierbei wird ein Stößel durch eine spielbehaftete Bohrung in der Stapes-Fußplatte des ovalen Fensters ins Innenohr geführt und dort zur Oszillation in der Perilymphe angeregt. Nachteilig ist hierbei, dass der relativ kleine Stößel des Implantats auch nur dementsprechend kleine Volumenverschiebungen bewirken kann und dementsprechend keine große Signalübertragung erzielen kann. Zudem kann es in Folge der spielbehafteten Bohrung in der Stapes-Fußplatte zu Dichtigkeitsproblemen kommen, d.h. es kann Perilymphe aus der Cochlea austreten. Sofern das Implantat länger im Patienten verweilt, kann der Stößel zudem mit der Stapes-Fußplatte verwachsen, sodass die Funktion des Implantats nicht mehr zufriedenstellend ist.Also known is the Direct Acoustic Cochlear Stimulation (DACS) implant, which directly stimulates the perilymph. In this case, a plunger is guided through a playful hole in the stapes foot plate of the oval window in the inner ear and there excited to oscillate in the perilymph. The disadvantage here is that the relatively small plunger of the implant can cause only correspondingly small volume shifts and, accordingly, can not achieve a large signal transmission. In addition, leaking problems may occur due to the playful bore in the stapes footplate, i. it can leak perilymph from the cochlea. If the implant lingers longer in the patient, the plunger can also grow together with the stapes footplate, so that the function of the implant is no longer satisfactory.

Aus der EP 0 400 630 B1 ist ein implantierbares Hörgerät bekannt. Aus der US 2010 / 0 324 355 A1 ist ein Gerät und ein Verfahren zur Verbesserung der Hörfähigkeit bekannt.From the EP 0 400 630 B1 is an implantable hearing aid known. From US 2010/0 324 355 A1 an apparatus and a method for improving the hearing is known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Mittelohrimplantat anzugeben, das eine effiziente Signalübertragung bei guter Patientenverträglichkeit erlaubt.The invention has for its object to provide an improved middle ear implant that allows efficient signal transmission with good patient compatibility.

Diese Aufgabe wird durch ein Mittelohrimplantat gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a middle ear implant according to claim 1.

Die Erfindung erlaubt somit eine unmittelbare hydraulische Beaufschlagung der Flüssigkeit in der Cochlea, ohne dass dies durch die Membran bzw. die Stapes-Fußplatte des ovalen bzw. runden Fensters beeinflusst wird. Zudem ist keine Relativbewegung in der Ankopplung des hydraulischen Geberzylinders an die Cochlea erforderlich. Vielmehr kann der Geberzylinder oder eine damit verbundene hydraulische Verbindungsleitung durch eine in der Stapes-Fußplatte oder der Membran des runden Fensters geschaffene Öffnung hindurchgeführt werden und in dieser Öffnung abgedichtet befestigt werden, z.B. durch Zement. Es ist somit kein Spiel vorhanden und dementsprechend können auch keine Dichtigkeitsprobleme auftreten, da die Ankopplung des Mittelohrimplantats an die Cochlea versiegelt ist. Somit kann mit der Erfindung eine antegrade Stimulation der Basilarmembran erfolgen.The invention thus allows an immediate hydraulic loading of the liquid in the cochlea, without this being influenced by the membrane or the stapes foot plate of the oval or round window. In addition, no relative movement in the coupling of the hydraulic master cylinder to the cochlea is required. Rather, the master cylinder or associated hydraulic connection conduit may be passed through an aperture provided in the stapes footplate or the membrane of the round window and sealed within that aperture, e.g. through cement. There is thus no play and, accordingly, no leakage problems can occur since the coupling of the middle ear implant to the cochlea is sealed. Thus, antegrade stimulation of the basilar membrane can be accomplished with the invention.

Die Hydraulikkammer kann z.B. über wenigstens eine Trennmembran mit einer die Cochlea-Flüssigkeit enthaltenden Kammer der Cochlea gekoppelt werden. Dies ermöglicht es, in der Hydraulikkammer eine andere Flüssigkeit zu verwenden als die in der Cochlea befindliche Flüssigkeit, ohne dass es zu Vermischungen der unterschiedlichen Flüssigkeiten kommt. Die Trennmembran kann z.B. am Ausgang der Hydraulikkammer angebracht sein. Die Trennmembran kann als äußerst dünne und nachgiebige Membran ausgebildet sein.The hydraulic chamber may e.g. be coupled via at least one separation membrane with a cochlea-containing chamber of the cochlea. This makes it possible to use a different liquid in the hydraulic chamber than the liquid located in the cochlea, without causing mixing of the different liquids. The separation membrane may e.g. be attached to the outlet of the hydraulic chamber. The separation membrane can be designed as an extremely thin and flexible membrane.

Sofern die in der Cochlea vorhandene Flüssigkeit in ausreichender Menge vorhanden ist, kann auch eine direkte hydraulische Verbindung zwischen der in der Cochlea vorhandenen Flüssigkeit und der Hydraulikkammer des Geberzylinders geschaffen werden, sodass die Hydraulikkammer ebenfalls mit der in der Cochlea befindlichen Flüssigkeit gefüllt werden kann. Auf diese Weise kann direkt die in der Cochlea befindliche Flüssigkeit zur Befüllung der Hydraulikkammer mit dem hydraulischen Fluid genutzt werden, sodass das hydraulische Fluid letztendlich auch durch die in der Cochlea ohnehin vorhandene Flüssigkeit gebildet wird. Ein zusätzliches hydraulisches Fluid ist dementsprechend nicht erforderlich. Auf diese Weise kann die Erfindung in biokompatibler Weise besonders günstig realisiert werden.If the liquid present in the cochlea is present in sufficient quantity, there can also be a direct hydraulic connection between the liquid present in the cochlea and the hydraulic chamber of the master cylinder be created so that the hydraulic chamber can also be filled with the liquid in the cochlea. In this way, the liquid present in the cochlea can be used directly to fill the hydraulic chamber with the hydraulic fluid, so that the hydraulic fluid is finally formed by the liquid already present in the cochlea. An additional hydraulic fluid is therefore not required. In this way, the invention can be realized in a biocompatible manner particularly favorable.

Die Erfindung erlaubt eine sehr effiziente Stimulation der Basilarmembran. Insbesondere aufgrund der nicht kompressiblen Eigenschaften hydraulischer Medien wie der in der Cochlea befindlichen Flüssigkeit (Perilymphe) kann die Basilarmembran besonders effizient angeregt werden, da vergleichsweise große Volumenbewegungen in der Flüssigkeit erzeugt werden können. Dies kann durch geeignete Auswahl des hydraulischen Geberzylinders an das gewünschte Maß angepasst werden. Insbesondere kann ein Geberzylinder mit relativ großflächigem mechanischen Beaufschlagungselement gewählt werden, sodass eine Art „hydraulische Übersetzung“ realisiert werden kann. Es kann somit eine Flüssigkeitssäule aus der Cochlea herausgeführt und in dem hydraulischen Geberzylinder vergrößert werden. Eine solche Vergrößerung erlaubt es, dass bereits kleine Schwingungsamplituden des Aktuators große Volumenverschiebungen in der Cochlea hervorrufen.The invention allows a very efficient stimulation of the basilar membrane. In particular, due to the non-compressible properties of hydraulic media such as the cochlear fluid (perilymph), the basilar membrane can be stimulated particularly efficiently, since comparatively large volume movements can be generated in the fluid. This can be adjusted by appropriate selection of the hydraulic master cylinder to the desired size. In particular, a master cylinder can be selected with relatively large-area mechanical loading element, so that a kind of "hydraulic ratio" can be realized. Thus, a liquid column can be led out of the cochlea and enlarged in the hydraulic master cylinder. Such an enlargement allows even small vibration amplitudes of the actuator to cause large volume shifts in the cochlea.

Die in der Cochlea eines Menschen befindliche Cochlea-Flüssigkeit kann die Perilymphe oder eine Ersatzflüssigkeit sein, mit der die Perilymphe ersetzt ist.The cochlear fluid in the human cochlea may be the perilymph or a replacement fluid with which the perilymph is replaced.

Der Begriff „Zylinder“ bei dem hydraulischen Geberzylinder wird in funktionalem Sinne verstanden. Der Geberzylinder muss nicht exakt eine zylindrische Form aufweisen. Je nach Ausführungsform kann er auch in Längsrichtung verjüngend oder in ähnlicher Weise nicht zylindrisch ausgebildet sein. Selbstverständlich kann der Geberzylinder kann auch als zylindrisches Bauteil ausgebildet sein.The term "cylinder" in the hydraulic master cylinder is understood in a functional sense. The master cylinder does not have to be exactly cylindrical in shape. Depending on the embodiment, it may also be tapered in the longitudinal direction or similarly non-cylindrical. Of course, the master cylinder can also be designed as a cylindrical component.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Geberzylinder als Kolbenzylinder, Membranzylinder oder Kombination daraus ausgebildet ist. Ist der Geberzylinder als Kolbenzylinder ausgebildet, so weist der Geberzylinder wenigstens einen Kolben auf, der in einem Gehäuse des Geberzylinders in Längsrichtung beweglich ist. Ist der Geberzylinder als Membranzylinder ausgebildet, so weist der Geberzylinder wenigstens eine Membran auf, die an dem Gehäuse des Geberzylinders befestigt ist und im Sinne von Biegeschwingungen ausgelenkt werden kann. Der Geberzylinder kann auch als Kombination aus Kolben- und Membranzylinder ausgebildet sein, z.B. dadurch, dass in einem Innenbereich der Beaufschlagungsfläche eines Kolbens zusätzlich eine Membran angeordnet ist. Der Kolben bzw. die Membran schließen die Hydraulikkammer flüssigkeitsdicht ab. Der Kolben kann z.B. einen umlaufenden Kolbenring zur Abdichtung aufweisen.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the master cylinder is designed as a piston cylinder, diaphragm cylinder or combination thereof. If the master cylinder is designed as a piston cylinder, then the master cylinder has at least one piston, which is movable in a longitudinal direction in a housing of the master cylinder. If the master cylinder is designed as a diaphragm cylinder, then the master cylinder has at least one diaphragm, which is fastened to the housing of the master cylinder and can be deflected in the sense of bending oscillations. The master cylinder may also be formed as a combination of piston and diaphragm cylinders, e.g. in that an additional membrane is arranged in an inner region of the loading surface of a piston. The piston or the membrane close off the hydraulic chamber liquid-tight. The piston may e.g. have a circumferential piston ring for sealing.

Ist der Geberzylinder als Kolbenzylinder ausgebildet, so kann das mechanische Beaufschlagungselement als der wenigstens eine Kolben ausgebildet sein. Ist der Geberzylinder als Membranzylinder ausgebildet, so kann das mechanische Beaufschlagungselement als die wenigstens eine Membran ausgebildet sein. Ist der Geberzylinder als Kombination aus Kolben- und Membranzylinder ausgebildet, so kann das mechanische Beaufschlagungselement als wenigstens eine kombinierte Kolben-Membran-Anordnung ausgebildet sein. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse des Geberzylinders direkt oder über wenigstens eine hydraulische Leitung mit der die Cochlea-Flüssigkeit enthaltenden Kammer der Cochlea gekoppelt wird.If the master cylinder is designed as a piston cylinder, then the mechanical biasing element can be designed as the at least one piston. If the master cylinder is designed as a diaphragm cylinder, then the mechanical urging element can be designed as the at least one diaphragm. If the master cylinder is designed as a combination of piston and diaphragm cylinder, then the mechanical acting element can be designed as at least one combined piston-diaphragm arrangement. In these cases, it is advantageous if the housing of the master cylinder is coupled directly or via at least one hydraulic line to the cochlea-containing chamber of the cochlea.

In umgekehrter Anordnung ist es auch möglich, dass das Gehäuse des Geberzylinders als das mechanische Beaufschlagungselement fungiert und von dem Aktuator beaufschlagt wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Kolben, die wenigstens eine Membran oder die wenigstens eine kombinierte Kolben-Membran-Anordnung direkt oder über wenigstens eine hydraulische Leitung mit der die Cochlea-Flüssigkeit enthaltenden Kammer der Cochlea gekoppelt wird.In reverse arrangement, it is also possible that the housing of the master cylinder acts as the mechanical urging member and is acted upon by the actuator. In this case, it is advantageous if the at least one piston, the at least one membrane or the at least one combined piston-membrane arrangement is coupled directly or via at least one hydraulic line to the cochlea-containing chamber of the cochlea.

Der Geberzylinder kann hinsichtlich der Form und Querschnittsfläche seiner Hydraulikkammer rund oder in einer anderen geeigneten Geometrie ausgebildet sein, z.B. rechteckförmig, quadratisch oder mehreckig. Dementsprechend ist der Kolben bzw. die Membran an diese geometrische Form angepasst.The master cylinder may be round in shape or cross-sectional area of its hydraulic chamber or in any other suitable geometry, e.g. rectangular, square or polygonal. Accordingly, the piston or the membrane is adapted to this geometric shape.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Geberzylinder über eine Dichtung flüssigkeitsdicht mit der die Cochlea-Flüssigkeit enthaltenden Kammer der Cochlea gekoppelt ist. Auf diese Weise kann ein unerwünschter Austritt von Flüssigkeit aus der Kammer der Cochlea vermieden werden. Die Dichtung kann z.B. als separates Dichtungsteil oder durch ein Befestigungsmittel in der Öffnung der Stapes-Fußplatte, z.B. den erwähnten Zement, realisiert sein.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the master cylinder is liquid-tightly coupled via a seal with the cochlea-containing chamber of the cochlea. In this way, an undesirable escape of liquid from the chamber of the cochlea can be avoided. The seal may e.g. as a separate sealing member or through a fastener in the opening of the stapes footplate, e.g. the mentioned cement, be realized.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Geberzylinder unmittelbar oder über wenigstens eine hydraulische Verbindungsleitung flüssigkeitsdicht durch eine Öffnung der Stapes-Fußplatte des ovalen Fensters oder eine Öffnung der Membran des runden Fensters der Cochlea geführt ist. Ist der Geberzylinder unmittelbar durch die Öffnung der Stapes-Fußplatte oder der Membran des runden Fensters geführt, so ist er beispielsweise auch an der Stapes-Fußplatte bzw. der Membran des runden Fensters unmittelbar befestigt. Wird stattdessen eine Verbindungsleitung für die Verbindung zum Geberzylinder eingesetzt, so ist diese in der Öffnung der Stapes-Fußplatte bzw. der Membran des runden Fensters befestigt. Auf diese Weise wird die mechanische Belastung der Stapes-Fußplatte bzw. der Membran des runden Fensters durch daran angeordnete Elemente minimiert. Die hydraulische Verbindungsleitung kann, wie erwähnt, durch die Stapes-Fußplatte oder die Membran des runden Fensters geführt sein, oder durch eine andere Öffnung in der Cochlea in diese eingeführt sein.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the master cylinder is guided liquid-tight directly or via at least one hydraulic connection line through an opening of the stapes foot plate of the oval window or an opening of the membrane of the round window of the cochlea. Is the master cylinder led directly through the opening of the stapes foot plate or the membrane of the round window, it is for example also directly attached to the stapes foot plate or the membrane of the round window. If instead a connecting line is used for the connection to the master cylinder, then this is fixed in the opening of the stapes foot plate or the membrane of the round window. In this way, the mechanical loading of the stapes foot plate or the membrane of the round window is minimized by elements arranged thereon. The hydraulic connection line may, as mentioned, be passed through the stapes foot plate or the membrane of the round window, or be introduced into it through another opening in the cochlea.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die hydraulische Verbindungsleitung als Rohr, Schlauch oder Kombination daraus ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die hydraulische Verbindungsleitung auf einfache und sichere Weise realisiert werden. So kann die hydraulische Verbindungsleitung z.B. auch aus mehreren Stücken von Rohren und/oder Schläuchen zusammengesetzt sein. Die Teile der hydraulischen Verbindungsleitung und deren Verbindungselemente sollen möglichst rigide sein, um zu vermeiden, dass durch elastische Verformungen Energie verloren geht.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the hydraulic connection line is designed as a tube, hose or combination thereof. In this way, the hydraulic connection line can be realized in a simple and secure manner. Thus, the hydraulic connection line may e.g. also be composed of several pieces of pipes and / or hoses. The parts of the hydraulic connection line and their connecting elements should be as rigid as possible in order to avoid energy being lost through elastic deformations.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die hydraulische Verbindungsleitung einen kleineren Durchlassquerschnitt aufweist als die wirksame hydraulische Beaufschlagungsfläche des mechanischen Beaufschlagungselements, mit der das mechanische Beaufschlagungselement in Kontakt mit dem in der Hydraulikkammer vorhandenen hydraulischen Fluid kommt. Auf diese Weise kann die erwähnte „hydraulische Übersetzung“ realisiert werden, d.h. es kann über eine große hydraulisch wirksame Beaufschlagungsfläche eine große Volumenverschiebung der Flüssigkeit in der Cochlea hervorgerufen werden. Dementsprechend können die Signale besonders effizient in die Basilarmembran eingespeist werden.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the hydraulic connecting line has a smaller passage cross section than the effective hydraulic loading surface of the mechanical loading element, with which the mechanical loading element comes into contact with the hydraulic fluid present in the hydraulic chamber. In this way, the mentioned "hydraulic ratio" can be realized, i. It can be caused over a large hydraulically effective loading surface, a large volume displacement of the liquid in the cochlea. Accordingly, the signals can be fed particularly efficiently into the basilar membrane.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die hydraulische Verbindungsleitung einfach oder mehrfach gekrümmt ist. Dies hat den Vorteil, dass unmittelbar am Eingang zur Cochlea nicht unbedingt sämtliche Elemente des Mittelohrimplantats angeordnet werden müssen, sondern lediglich die hydraulische Verbindungsleitung dort angeschlossen werden muss. Die weiteren Elemente wie der Geberzylinder und/oder der Aktuator können davon weiter beabstandet sein und in günstigere, mehr Bauraum aufweisende Bereiche des Mittelohrs verlegt werden. Durch eine derartige hydraulische Verbindungsleitung kann die Flüssigkeitssäule im Prinzip beliebig umgelenkt werden.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the hydraulic connection line is curved one or more times. This has the advantage that directly at the entrance to the cochlea not necessarily all elements of the middle ear implant must be arranged, but only the hydraulic connection line must be connected there. The other elements, such as the master cylinder and / or the actuator, may be further spaced therefrom and routed into more favorable areas of the middle ear which have more space. By such a hydraulic connecting line, the liquid column can be deflected in principle arbitrarily.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die hydraulische Verbindungsleitung wenigstens die 0,5-fache Länge des Durchmessers des Geberzylinders aufweist. Dies erlaubt eine günstige Unterbringung des Geberzylinders in einem gewissen Abstand vom Eingang zur Cochlea.According to an advantageous development of the invention it is provided that the hydraulic connecting line has at least 0.5 times the length of the diameter of the master cylinder. This allows a favorable accommodation of the master cylinder at a certain distance from the entrance to the cochlea.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die hydraulische Verbindungsleitung mehrteilig mit wenigstens einem Verbindungsstück zwischen benachbarten Leitungsabschnitten ausgebildet ist. Dies erlaubt flexible Installationsmöglichkeiten der Komponenten des Mittelohrimplantats am Patienten. Das Verbindungsstück kann z.B. als steckbares Verbindungselement ausgebildet sein, ähnlich wie bei einer Steckverbindung. Auf diese Weise können die einzelnen Leitungsabschnitte der hydraulischen Verbindungsleitung leicht zusammengefügt und wieder voneinander getrennt werden.According to an advantageous development of the invention it is provided that the hydraulic connecting line is formed in several parts with at least one connecting piece between adjacent line sections. This allows flexible installation options of the components of the middle ear implant on the patient. The connector may e.g. be designed as a plug-in connection element, similar to a connector. In this way, the individual line sections of the hydraulic connection line can be easily assembled and separated again.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Aktuator als elektromechanischer und/oder piezoelektrischer Aktuator ausgebildet ist. Ist der Aktuator als elektromechanischer Aktuator ausgebildet, so kann z.B. eine Elektromagnetanordnung zur mechanischen Beaufschlagung des Geberzylinders vorhanden sein. Auf diese Weise lässt sich ein zuverlässiger und kompakter Aktuator realisieren.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the actuator is designed as an electromechanical and / or piezoelectric actuator. If the actuator is designed as an electromechanical actuator, then e.g. an electromagnet arrangement for the mechanical loading of the master cylinder be present. In this way, a reliable and compact actuator can be realized.

Das mechanische Beaufschlagungselement des Geberzylinders kann z.B. über eine Koppelstange mit dem Aktuator gekoppelt sein, z.B. einer Kolbenstange eines Kolbens, wenn der Geberzylinder als Kolbenzylinder ausgebildet ist. Der Aktuator kann auch unmittelbar mit dem Geberzylinder gekoppelt sein, z.B. derart, dass eine Bewegungsfläche des Aktuators, die die vom Aktuator abgegebene mechanische Bewegung abgibt, direkt mit dem mechanischen Beaufschlagungselement des Geberzylinders verbunden ist.The mechanical biasing member of the master cylinder may be e.g. be coupled via a coupling rod with the actuator, e.g. a piston rod of a piston when the master cylinder is designed as a piston cylinder. The actuator may also be coupled directly to the master cylinder, e.g. such that a movement surface of the actuator, which emits the mechanical movement delivered by the actuator, is connected directly to the mechanical loading element of the master cylinder.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail by means of embodiments using drawings.

Es zeigen

1 - eine schematische Darstellung der abgerollten Cochlea eines Menschen und
2 - eine erste Ausführungsform eines hydraulischen Geberzylinders an einer Cochlea und
3 - eine zweite Ausführungsform eines hydraulischen Geberzylinders an einer Cochlea und
4 - die Ankopplung eines Mittelohrimplantats an die Cochlea.

Show it

1 a schematic representation of the unrolled cochlea of a human and
2 - A first embodiment of a hydraulic master cylinder to a cochlea and
3 - A second embodiment of a hydraulic master cylinder to a cochlea and
4 - The coupling of a middle ear implant to the cochlea.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.In the figures, like reference numerals are used for corresponding elements.

Die Cochlea ist ein Teil des Innenohrs von Säugetieren. Aufgrund ihrer spiralförmigen Struktur, die z.T. auch als schneckenförmig bezeichnet wird, wird sie in der deutschen Sprache auch als Hörschnecke bezeichnet. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Cochlea 1 in den 1 bis 3 in einer gestreckten Darstellung in vereinfachter Form wiedergegeben. Erkennbar sind zwei in der Cochlea 1 gebildete Kammern 11, 12, nämlich die Scala Vestibuli 11 und die Scala Tympani 12, die durch die Basilarmembran 10 voneinander getrennt sind. Beide Kammern 11, 12 sind mit Flüssigkeit 19 gefüllt, der sogenannten Perilymphe. Die Kammern 11, 12 sind über eine Verbindungsstelle 13 miteinander verbunden. Am Eingang zur Cochlea 1 befindet sich auf der Seite der Kammer 11 das sogenannte ovale Fenster 14, das in der 1 unterhalb der Cochlea 1 in Frontansicht vergrößert wiedergegeben ist. Die Kammer 12 ist durch das darunterliegende, sogenannte runde Fenster 17 begrenzt, das in der 1 unterhalb der Cochlea 1 ebenfalls in Frontansicht vergrößert wiedergegeben ist. Das runde Fenster 17 ist durch eine weiche aus membranartigem Gewebe bestehende Membran 18 verschlossen. Das ovale Fenster 14 ist durch die vergleichsweise harte, knöcherne Stapes-Fußplatte 16 und einen umliegenden Membranring (Ligamentum Anulares Stapedis) 15 verschlossen. Dementsprechend ist die Anordnung am ovalen Fenster 14 deutlich steifer als am runden Fenster 17, was die erreichbaren Schwingungsamplituden des gesamten Innenohrsystems begrenzt. Trifft eine akustische Schwingung 25, wie durch den Pfeil 26 dargestellt, auf die Stapes-Fußplatte 16, wird diese zur Vibration angeregt. Dies führt zu einer Volumenverschiebung 27 der Flüssigkeit 19 in der Kammer 11, die zu einer Schwingung 28 der Basilarmembran 10 führt. Dies ist maßgeblich für die Intensität des Höreindrucks. Die in der Kammer 11 entstehenden Druckwellen werden über die Verbindungsstelle 13, die Kammer 12 und die relativ weiche Membran 18 abgefedert und klingen dementsprechend ab.The cochlea is part of the mammalian inner ear. Due to its spiral-shaped structure, which is sometimes called snail-shaped, it is also known as the cochlea in the German language. To simplify the illustration, the cochlea is 1 in the 1 to 3 in a stretched representation reproduced in a simplified form. There are two recognizable in the cochlea 1 formed chambers 11 . 12 , namely the Scala Vestibuli 11 and the Scala Tympani 12 passing through the basilar membrane 10 are separated from each other. Both chambers 11 . 12 are with liquid 19 filled, the so-called Perilymph. The chambers 11 . 12 are via a connection point 13 connected with each other. At the entrance to the cochlea 1 is on the side of the chamber 11 the so-called oval window 14 that in the 1 below the cochlea 1 is enlarged in front view reproduced. The chamber 12 is through the underlying, so-called round window 17 limited in the 1 below the cochlea 1 also enlarged in front view is reproduced. The round window 17 is a membrane made of a soft membranous tissue 18 locked. The oval window 14 is due to the comparatively hard, bony stapes footplate 16 and a surrounding membrane ring (Ligular Anulares Stapedis) 15 locked. Accordingly, the arrangement is at the oval window 14 much stiffer than the round window 17 , which limits the achievable vibration amplitudes of the entire inner ear system. Meets an acoustic vibration 25 as by the arrow 26 shown on the stapes footplate 16 , it is stimulated to vibrate. This leads to a volume shift 27 the liquid 19 in the chamber 11 that leads to a vibration 28 the basilar membrane 10 leads. This is decisive for the intensity of the listening impression. The one in the chamber 11 emerging pressure waves are over the junction 13 , the chamber 12 and the relatively soft membrane 18 cushioned and sound accordingly.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass noch die Scala Media vorhanden ist, welche in den Figuren nicht dargestellt ist. Die Scala Media ist lediglich durch die sehr dünne Reissner-Membran von der Scala Vestibuli getrennt, d.h. die Trennung ist vorwiegend chemischer und nicht mechanischer Natur. Die Scala Media ist nicht mit Perilymphe sondern mit Endolymphe gefüllt.For completeness, it should be mentioned that the Scala Media is still present, which is not shown in the figures. The Scala Media is separated from the Scala Vestibuli only by the very thin Reissner membrane, i. the separation is predominantly chemical and not mechanical. The Scala Media is not filled with perilymph but with endolymph.

Die 2 zeigt die erfindungsgemäße Ankopplung eines hydraulischen Geberzylinders 3 an die bereits anhand der 1 erläuterte Cochlea 1. Zur Anbringung des Geberzylinders 3 wird in der Stapes-Fußplatte 16 operativ eine Öffnung geschaffen. Durch diese Öffnung wird der hydraulische Geberzylinder 3 angeschlossen, z.B. durch eine hydraulische Verbindungsleitung 2. Die hydraulische Verbindungsleitung 2 kann z.B. über eine Dichtung 20 in der Stapes-Fußplatte 16 abgedichtet befestigt werden. Der hydraulische Geberzylinder 3 füllt sich dann mit der Flüssigkeit 19 aus der Kammer 11. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass der Kolben 31 zunächst ganz eingefahren ist und dann langsam herausgezogen wird.The 2 shows the inventive coupling of a hydraulic master cylinder 3 to those already using the 1 explained Cochlea 1 , For mounting the master cylinder 3 gets in the stapes footplate 16 operationally created an opening. Through this opening, the hydraulic master cylinder 3 connected, eg by a hydraulic connection line 2 , The hydraulic connection line 2 can eg via a seal 20 in the stapes foot plate 16 be attached sealed. The hydraulic master cylinder 3 then fills with the liquid 19 out of the chamber 11 , This can be done, for example, that the piston 31 first fully retracted and then slowly pulled out.

Der hydraulische Geberzylinder 3 ist in der Ausführungsform der 2 als Kolbenzylinder ausgebildet. Er weist als mechanisches Beaufschlagungselement 31 einen Kolben auf, der in einem Gehäuse 30 des Geberzylinders 3 in Längsrichtung hin- und her beweglich ist, wie durch den Pfeil 32 angedeutet. Wird das mechanische Beaufschlagungselement 31 mit mechanischen Bewegungen, d.h. Vibrationen, beaufschlagt, so führt dies zu Druckwellen in der Flüssigkeit 19 innerhalb der Hydraulikkammer 34, die sich über die hydraulische Verbindungsleitung 2 in die Kammer 11 fortsetzen und zur gewünschten Schwingungsanregung der Basilarmembran 10 führen.The hydraulic master cylinder 3 is in the embodiment of 2 designed as a piston cylinder. He points as a mechanical Beaufschlagungselement 31 a piston in a housing 30 of the master cylinder 3 is movable back and forth in the longitudinal direction, as by the arrow 32 indicated. Will the mechanical loading element 31 with mechanical movements, ie vibrations applied, this leads to pressure waves in the liquid 19 inside the hydraulic chamber 34 extending over the hydraulic connecting line 2 in the chamber 11 continue and to the desired vibration excitation of the basilar membrane 10 to lead.

Die 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der als Geberzylinder 3 ein Membranzylinder eingesetzt wird. Dieser weist als mechanisches Beaufschlagungselement 33 eine durch Biegeschwingungen auslenkbare Membran auf, die entsprechend dem Pfeil 32 durch den in den 2 und 3 noch nicht dargestellten Aktuator hin- und her bewegt werden kann.The 3 shows an embodiment of the invention, in which as a master cylinder 3 a diaphragm cylinder is used. This points as a mechanical Beaufschlagungselement 33 a bendable by bending vibrations membrane, which corresponds to the arrow 32 through the in the 2 and 3 not shown actuator can be moved back and forth.

Ein weiterer Unterschied zur 2 besteht darin, dass die hydraulische Verbindungsleitung beispielhaft aus drei Leitungsabschnitten 21, 22, 23 gebildet ist, die miteinander flüssigkeitsdicht verbunden sind. Auf diese Weise kann der hydraulischer Geberzylinder 3 sowie der damit verbundene Aktuator weiter entfernt vom Eingang zur Cochlea 1 positioniert werden, z.B. an einer Stelle, an der geeigneter Platz vorhanden ist.Another difference to 2 is that the hydraulic connection line example of three line sections 21 . 22 . 23 is formed, which are connected to each other liquid-tight. In this way, the hydraulic master cylinder 3 and the associated actuator further away from the entrance to the cochlea 1 be positioned, for example, at a location where appropriate space is available.

Die 4 zeigt in stark schematisierter Weise die wesentlichen Komponenten eines Mittelohrimplantats und deren Verbindung zur Cochlea 1. Ein Mittelohrimplantat weist beispielsweise außerhalb des Körpers des Patienten anzuordnende Komponenten und innerhalb des Körpers anzuordnende Komponenten auf, d.h. nur die letztgenannten Komponenten werden implantiert. Dies ist in der 4 durch die Linie A angedeutet. Die Komponenten links von der Linie A werden nicht implantiert, d.h. sie befinden sich außerhalb des Körpers, während die Komponenten rechts der Linie A innerhalb des Körpers angeordnet sind.The 4 shows in a highly schematic way the essential components of a middle ear implant and their connection to the cochlea 1 , For example, a middle ear implant has components to be arranged outside the body of the patient and components to be arranged within the body, ie, only the latter components are implanted. This is in the 4 through the line A indicated. The components to the left of the line A are not implanted, ie they are located outside the body, while the components are to the right of the line A are arranged within the body.

Zu den außerhalb des Körpers angeordneten Komponenten gehört ein Mikrofon 9, das mit einer extrakorporalen elektronischen Signalverarbeitungseinheit 8, z.B. mit Mikroprozessorsteuerung 80, verbunden ist. Die Signalverarbeitungseinheit 8 verarbeitet die vom Mikrofon 9 kommenden elektrischen Signale in entsprechende Ansteuersignale für die im Körper befindlichen Komponenten des Mittelohrimplantats. Die Ansteuersignale werden über eine drahtlose Datenübertragungsstrecke 60 von einer Sendeeinrichtung 7 zu einer im Körper angeordneten Empfangseinrichtung 6 übertragen, z.B. über induktive Kopplung durch Spulen. Die in der Empfangseinrichtung 6 aufgenommenen Ansteuersignale werden einer intrakorporalen elektronischen Signalverarbeitungseinheit 5, die ebenfalls eine Mikroprozessorsteuerung 50 aufweisen kann, zugeführt. Hier werden die eigentlichen elektrischen Ansteuersignale für einen elektrisch an die Signalverarbeitungseinheit 5 angeschlossenen Aktuator 4 erzeugt. Der Aktuator 4 ist ein elektromechanischer Aktuator, d.h. eine Einheit, die von der Signalverarbeitungseinheit 5 kommende elektrische Ansteuersignale in eine mechanische Bewegung umsetzt. Die vom Aktuator 4 erzeugte mechanische Bewegung wird über eine mechanische Ankopplung 40 auf das mechanische Beaufschlagungselement 31 des Geberzylinders 3 übertragen. Hierdurch wird die vom Aktuator 4 abgegebene mechanische Bewegung, z.B. eine Vibration, auch von dem mechanischen Beaufschlagungselement 31 ausgeführt.The components located outside the body include a microphone 9 Using an extracorporeal electronic signal processing unit 8th , eg with microprocessor control 80 , connected is. The signal processing unit 8th processes those from the microphone 9 coming electrical signals in corresponding drive signals for the components of the middle ear implant located in the body. The drive signals are via a wireless data link 60 from a transmitting device 7 to a receiving device arranged in the body 6 transmitted, eg via inductive coupling by coils. The in the receiving device 6 recorded drive signals are an intracorporeal electronic signal processing unit 5 which also has a microprocessor control 50 may have supplied. Here, the actual electrical drive signals for an electric to the signal processing unit 5 connected actuator 4 generated. The actuator 4 is an electromechanical actuator, ie a unit that is the signal processing unit 5 converts incoming electrical control signals into a mechanical movement. The from the actuator 4 generated mechanical movement is via a mechanical coupling 40 on the mechanical loading element 31 of the master cylinder 3 transfer. This will be the actuator 4 delivered mechanical movement, for example, a vibration, also from the mechanical Beaufschlagungselement 31 executed.

Die Hydraulikkammer 34 des Geberzylinders 3 ist mit der Flüssigkeit 19 aus der Cochlea 1 gefüllt. Die von dem mechanischen Beaufschlagungselement 31 ausgeführte Bewegung wird in Druckwellen innerhalb der Flüssigkeit 19 gewandelt. Diese werden über die hydraulische Verbindungsleitung 2 durch die Öffnung in der Stapes-Fußplatte 16 in die Kammer 11 der Cochlea 1 eingespeist und bewirken die gewünschte Auslenkung der Basilarmembran 10.The hydraulic chamber 34 of the master cylinder 3 is with the liquid 19 from the cochlea 1 filled. That of the mechanical loading element 31 executed movement becomes in pressure waves within the liquid 19 changed. These are via the hydraulic connection line 2 through the opening in the stapes footplate 16 in the chamber 11 the cochlea 1 fed and cause the desired deflection of the basilar membrane 10 ,

Claims

Middle ear implant for direct mechanical stimulation of the cochlea fluid (19) in the human cochlea (1), the middle ear implant comprising at least: a) an electronic signal processing unit (5, 8) adapted to process a received signal by means of a Electronics, b) an actuator (4), which is coupled to the electronic signal processing unit (5, 8) and is acted upon by this electrical drive signals corresponding to the processed received signal, wherein the actuator (4) is adapted to generate a mechanical Movement in response to the action of the electrical control signals, characterized in that the middle ear implant has at least the following: c) one of the actuator (4) separate hydraulic master cylinder (3), the at least one mechanical biasing element (31, 33) and at least one with a Hydraulic fluid to be filled Hydrauli d) the mechanical loading element (31, 34) is mechanically coupled to the actuator (4) and e) the hydraulic chamber (34) hydraulically directly or via at least one separating membrane with a cochlea liquid (19) f) so that by mechanical movements, which are discharged from the actuator (4) as a result of the action of the electrical drive signals by the master cylinder (3) hydraulic Pressure waves in the cochlear fluid (19) are directly fed.

Middle ear implant according to the preceding claim, characterized in that the master cylinder (3) is designed as a piston cylinder, diaphragm cylinder or combination thereof.

Middle ear implant according to one of the preceding claims, characterized in that the master cylinder (3) via a seal (20) liquid-tight with the cochlea liquid (19) containing chamber (11, 12) of the cochlea (1) is coupled.

Middle ear implant according to one of the preceding claims, characterized in that the master cylinder (3) directly or via at least one hydraulic connection line (2) liquid-tight through an opening of the stapes foot plate (16) of the oval window (14) or an opening of the membrane (18 ) of the round window (17) of the cochlea (1) is guided.

Middle ear implant according to the preceding claim, characterized in that the hydraulic connecting line (2) is designed as a tube, hose or combination thereof.

Middle ear implant after one of Claims 4 to 5 characterized in that the hydraulic connection line (2) has a smaller passage cross-section than the effective hydraulic loading surface of the mechanical loading element (31, 33), with which the mechanical loading element (31, 33) in contact with that in the hydraulic chamber (34) hydraulic fluid comes.

Middle ear implant after one of Claims 4 to 6 , characterized in that the hydraulic connecting line (2) is curved one or more times.

Middle ear implant according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic connecting line (2) has at least 0.5 times the length of the diameter of the master cylinder (3).

Middle ear implant according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic connecting line (2) is designed in several parts with at least one connecting piece (22) between adjacent line sections (21, 23).

Middle ear implant according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (4) is designed as an electromechanical and / or piezoelectric actuator.