EP1422971B1

EP1422971B1 - Implantierbarer Wandler für Hörsysteme und Verfahren zum Abstimmen des Frequenzganges eines solchen Wandlers

Info

Publication number: EP1422971B1
Application number: EP02025939A
Authority: EP
Inventors: Christoph Schmid; Hans Bernhard; Zbynek Struzka
Original assignee: Phonak AG
Current assignee: Sonova Holding AG
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: CA2427051C; US6855104B2; AU2003204136B2; CA2427051A1; EP1422971A1; AU2003204136A1; US20040097785A1

Description

Die Erfindung betrifft einen nach dem elektromagnetischen Wandlerprinzip arbeitenden implantierbaren Wandler für Hörsysteme sowie ein Verfahren zum Abstimmen des Frequenzganges eines solchen Wandlers.
Wandler der vorliegend betrachteten Art sind grundsätzlich zum Beispiel aus HNO, 1997-45:792-800, H. Leysieffer et al. "Ein implantierbarer piezoelektrischer Hörgerätewandler für Innenohrschwerhörige" bekannt. Dieser Aufsatz beschäftigt sich entsprechend seinem Titel insbesondere mit piezoelektrischen Wandlern; es ist dort jedoch allgemein darauf hingewiesen, dass aktorische Hörgerätewandler auch unter Nutzung des elektromagnetischen Wandlungsverfahrens realisiert werden können, dass sich bei einem elektromagnetischen Wandler ein Permanentmagnet in einem zeitlich veränderlichen Feld einer ortsfesten Spule bewegt und dass dies den Vorteil der Miniaturisierbarkeit des ortsbeweglichen Permanentmagneten mit sich bringt.
Ein Ausführungsbeispiel eines für ein mindestens teilweise implantierbares Hörgerät bestimmten elektromagnetischen Wandlers zum direkten mechanischen Anregen des Mittel- oder Innenohrs ist in US 6,162,169 beschrieben. Dabei taucht ein an der Innenseite einer Membran aufgehängter Permanentmagnet in eine gehäusefeste elektromagnetische Komponente, insbesondere eine Ringspule, ein. Die Membran ist schwingfähig, und sie verschließt die offene Stirnseite eines hermetisch abgedichteten topfförmigen Wandlergehäuses. An der Außenseite der Membran ist ein Koppelelement zum Übertragen von Schwingungen an das Mittel- und/oder Innenohr befestigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund, einen nach dem elektromagnetischen Wandlerprinzip arbeitenden implantierbaren Wandler für Hörsysteme zu schaffen, der an die in der Praxis jeweils auftretenden, unter anderem von der Art des Wandlereinsatzes als Aktor oder Sensor, von dem beabsichtigten Implantationsort und dergleichen abhängigen Gegebenheiten besonders gut angepasst werden kann. Es soll ferner ein Verfahren zum Abstimmen des Frequenzganges eines solchen Wandlers bereitgestellt werden.
Was den Wandleraufbau anbelangt, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch einen implantierbaren, nach dem elektromagnetischen Wandlerprinzip arbeitenden Wandler für Hörsysteme mit einem statischen Teil, zu dem ein allseitig hermetisch dichtes Wandlergehäuse und eine darin fest angebrachte Ringspulenanordnung gehören, und mit einem dynamischen Teil, der mit dem statischen Wandlerteil über mindestens ein Verbindungselement in mechanischer Verbindung steht, im implantierten Zustand an einen Körperteil eines Implantatträgers über mindestens ein Verbindungselement angekoppelt ist und eine mit der Ringspulenanordnung zusammenwirkende Permanentmagnetanordnung aufweist, die mittels einer Lagerung in Richtung der Achse der Ringspulenanordnung schwingfähig gelagert ist, wobei mindestens ein Verbindungselement als Mehrfachfunktionselement ausgebildet ist, das zugleich Teil der Lagerung und/oder Teil des hermetisch dichten Wandlergehäuses ist, und wobei die mechanischen Eigenschaften des Mehrfachfunktionselements zur Erzielung eines Soll-Frequenzganges des Wandlers ausgewählt sind.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Abstimmen des Frequenzganges eines nach dem elektromagnetischen Wandlerprinzip arbeitenden, implantierbaren Wandlers für Hörsysteme, der mit einem statischen Teil, zu dem ein allseitig hermetisch dichtes Wandlergehäuse und eine darin fest angebrachte Ringspulenanordnung gehören, und mit einem dynamischen Teil versehen ist, der mit dem statischen Wandlerteil über mindestens ein Verbindungselement in mechanischer Verbindung steht, im implantierten Zustand an einen Körperteil eines Implantatträgers über mindestens ein Verbindungselement angekoppelt ist und eine mit der Ringspulenanordnung zusammenwirkende Permanentmagnetanordnung aufweist, die mittels einer Lagerung in Richtung der Achse der Ringspulenanordnung schwingfähig gelagert ist, wobei die mechanischen Eigenschaften mindestens eines Verbindungselements, das als Mehrfachfunktionselement zugleich Teil der Lagerung und/oder Teil des hermetisch dichten Wandlergehäuses ist, zur Erzielung eines Soll-Frequenzganges des Wandlers ausgewählt werden.
Die Erfindung geht davon aus, dass es für implantierbare elektromechanische Aktoren wesentlich ist, einen hohen Wirkungsgrad sicherzustellen. Insbesondere im Falle von Implantaten ist nämlich die Energieversorgung problematisch, so dass es darauf ankommt, eine gewisse Energiemenge in die höchstmögliche Menge an mechanischer Energie umzusetzen. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrund, dass der Wirkungsgrad, mit dem ein Aktor Energie auf den Körper überträgt, in signifikanter Weise von der Anpassung des Frequenzganges des Aktors an die Lastimpedanz abhängt und daher die Abstimmung der Frequenzgangeigenschaften mit Bezug auf die Impedanz der an dem Aktor wirksamen Last einen beträchtlichen Einfluss auf den Wirkungsgrad der Energieübertragung von dem Wandler auf den Körper haben kann. Bei elektromechanischen Sensoren kommt es wesentlich darauf an, eine möglichst hohe Empfindlichkeit und Linearität zu erzielen. Auch dafür ist der Frequenzgang des Wandlers entscheidend.
Eine gemeinsam Anforderung an implantierbare aktorische und sensorische Wandler für Hörsysteme ist ferner die Miniaturisierung, da der für die Implantation verfügbare Raum in aller Regel äußerst beschränkt ist. Bei den derzeit verfügbaren Konzepten für implantierbare Wandler sind jedoch keine Mechanismen vorgesehen, die es erlauben, den Frequenzgang ein und desselben Aktors in Anpassung an die am Implantationsort jeweils zu erwartenden Gegebenheiten systematisch abzustimmen. Diesem Mangel wird erfindungsgemäß auf überraschend einfache und wirkungsvolle Weise abgeholfen. Durch die Mehrfachausnutzung einzelner Komponenten des Wandlers wird dabei der Raumbedarf für den Wandler besonders klein gehalten. Die Anzahl der notwendigen Einzelteile und der Montageaufwand sind minimiert.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorzugsweise ist mindestens ein Mehrfachfunktionselement eine dem Einstellen des Soll-Frequenzganges des Wandlers dienende biegefähige Membran, die als Verbindungselement für eine gegenseitige elastische Verbindung von statischem und dynamischem Wandlerteil sorgt und die zugleich einen Wandteil des Wandlergehäuses bildet.
Das Wandlergehäuse kann insbesondere eine starre rohrförmige Umfangswand und mit dieser dicht verbundene Stirnwände aufweisen, wobei mindestens eine der Stirnwände von einer dem Einstellen des Soll-Frequenzganges des Wandlers dienenden biegefähigen Membran gebildet ist, über die der statische und der dynamische Teil des Wandlers miteinander elastisch verbunden sind und die zugleich Teil der Lagerung der Permanentmagnetanordnung ist. In diesem Fall übernimmt also die Membran gleichzeitig vier Funktionen: Durch entsprechende Wahl ihrer mechanischen Eigenschaften, zum Beispiel die Wahl ihrer Wandstärke, dient sie als Abstimmelement für den Frequenzgang des Wandlers. Sie sorgt, oder unterstützt jedenfalls, die Verbindung von statischem und dynamischem Wandlerteil. Sie bildet einen Teil des hermetisch dichten Wandlergehäuses, und sie dient außerdem auch der Lagerung der zu dem dynamischen Wandlerteil gehörenden Permanentmagnetanordnung.
Mindestens eines der Verbindungselemente kann zugleich als Dämpfungselement zum Dämpfen der Schwingungsbewegungen der Permanentmagnetanordnung ausgelegt sein, wobei die mechanischen Eigenschaften des Dämpfungselements gleichfalls im Hinblick auf die Erzielung des Soll-Frequenzganges ausgewählt sind.
Als Dämpfungselement kann mindestens eine Membran vorgesehen sein, die zugleich Teil der Lageranordnung der Permanentmagnetanordnung sein kann. Die den Frequenzgang des Wandlers beeinflussenden Dämpfungseigenschaften einer derartigen Membran lassen sich nicht nur durch die Wahl der Membranwandstärke, sondern unter anderem auch durch Wahl einer zweckentsprechenden Perforierung oder Schlitzung der Membran einstellen.
Als den Frequenzgang des Wandlers beeinflussendes Dämpfungselement kann aber unter anderem auch mindestens ein Pfropfen aus viskosem Material vorgesehen sein, der sowohl gegenüber dem statischen Wandlerteil als auch gegenüber dem dynamischen Wandlerteil abgestützt sein kann.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Permanentmagnetanordnung auf einer Stange montiert, die mittels der Lagerung an mindestens zwei axial in Abstand voneinander liegenden Stellen mit Bezug auf das Wandlergehäuse axial verstellbar gelagert ist, wobei diese Stange als Aktorelement aus dem Wandlergehäuse herausragen kann.
Vorzugsweise ist die Permanentmagnetanordnung in einem eigenen, hermetisch dichten und biokompatiblen Gehäuse untergebracht.
Das Wandlergehäuse ist zweckmäßig zylinderförmig, insbesondere kreiszylindrisch, gestaltet.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1: eine Prinzipskizze eines implantierbaren, elektromechanischen Hörsystemwandlers,
Fig. 2: eine Prinzipskizze ähnlich Fig.1 für eine abgewandelte Ausführungsform des Wandlers,
Fig. 3: eine aufgebrochene perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß aufgebauten Hörsystemwandlers,
Fig. 4: eine Draufsicht auf eine bei dem Wandler nach Fig. 3 vorgesehene zweite Membran mit Lagerfunktion,
Fig. 5: den Einfluss der Dicke der einen Teil des hermetisch dichten Gehäuses bildenden Membran des Wandlers gemäß Fig. 3 auf den Frequenzgang des Wandlers,
Fig. 6: eine Seitenansicht einer abgewandelten zweiten Membran, die als Dämpfungselement mit Lagerfunktion ausgebildet ist,
Fig. 7: den Einfluss einer Membran der in Fig. 6 dargestellten Art auf die Transferfunktion des akustischen Wandlers,
Fig. 8: eine Seitenansicht einer weiter abgewandelten Ausbildung eines Verbindungselementes mit Dämpfungsfunktion und
Fig. 9: einen Querschnitt einer in einem eigenen Gehäuse untergebrachten Permanentmagnetanordnung.

In den Prinzipdarstellungen der Figuren 1 und 2 ist ein Wandler, der wahlweise als Schwingungen anregender Aktor oder als Schwingungen erfassender Sensor verwendet werden kann, in einem von unterbrochenen Linien umrahmten Block dargestellt. Mit M₁ ist der statische Teil des Wandlers bezeichnet. Der statische Wandlerteil M₁ stellt ein Element dar, das im implantierten Zustand in im wesentlichen starrem Kontakt mit einem Körperteil B₁ des Implantatträgers, beispielsweise einem Muskel oder Knochen, steht, der eine im Vergleich zu der Masse des Wandlers große Masse hat. M₂ stellt in den Figuren 1 und 2 den dynamischen Teil des Wandlers dar. Er steht mit einem Körperteil B₂ des Implantatträgers in Kontakt, dessen Masse oder Impedanz vorzugsweise vergleichbar mit der Masse oder Impedanz des Wandlers ist. Bei dem Körperteil B₂ kann es sich inbesondere im Falle eines Aktors um das Trommelfell, ein Mittelohrossikel, die Perilymphe oder die Basilarmembran im Innenohr handeln.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 sind der statische Wandlerteil M₁ und der dynamische Wandlerteil M₂ untereinander über ein Verbindungselement E₁ mechanisch verbunden, das als Feder angedeutet ist. Ein weiteres, als Dämpfungsglied veranschaulichtes Verbindungselement E₂ sorgt für die mechanische Verbindung zwischen dem dynamischen Wandlerteil M₂ und dem Körperteil B₂.
Im Falle der Anordnung nach Fig. 2 stehen der statische Wandlerteil M₁ und der dynamische Wandlerteil M₂ über zwei Verbindungselemente E₁ und E₂ untereinander in Verbindung, von denen das Verbindungselement E₁ wiederum als Feder und das Verbindungselement E₂ als Dämpfungsglied ausgebildet ist. Zum Ankoppeln des dynamischen Wandlerteils M₂ an den Körperteil B₂ ist ein als Feder ausgelegtes Verbindungselement E₃ vorgesehen.
Es versteht sich, dass weitere Kombinationen von Verbindungselementen eingesetzt werden können. Zum Beispiel können statt eines Federelements mehrere solcher Elemente mit unterschiedlichen Federungseigenschaften und/oder anstelle eines Dämpfungsgliedes mehrere solcher Glieder mit voneinander abweichenden Dämpfungscharakteristika vorgesehen sein, um den Frequenzgang in gewünschter Weise zu beeinflussen. In jedem Fall ist dafür gesorgt, dass mindestens eines dieser Verbindungselemente als Mehrfachfunktionselement ausgebildet ist, das zugleich Teil der Lagerung des dynamischen Wandlerteils und/oder Teil eines hermetisch dichten Wandlergehäuses ist.
Ein Ausführungsbeispiel eines in der zuvor diskutierten Weise aufgebauten aktorischen Hörsystemwandlers ist in Fig. 3 dargestellt. Die Funktionsweise des Wandlers beruht auf dem induktiven Prinzip. Der insgesamt mit 10 bezeichnete Wandler weist ein hermetisch gas- und flüssigkeitsdichtes Gehäuse 11 von beispielsweise kreiszylindrischer Form aus biokompatiblem, gas- und flüssigkeitsdichtem Werkstoff, zum Beispiel Titan, Gold oder Platin, auf. Zu dem Wandlergehäuse 10 gehören eine starre, rohrförmige Umfangswand 12 und zwei im wesentlichen kreisrunde Stirnwände, von denen in Fig. 3 nur die eine zu sehen ist. Letztere wird von einer biegefähigen Membran 13 gebildet, deren Außenrand mit der Umfangswand 12 in fester und hermetisch dichter Verbindung steht. Durch eine Mittelöffnung der Membran 13 erstreckt sich eine Stange 14, die mit der Membran 13 fest und hermetisch dicht verbunden ist und die aus dem Wandlergehäuse 11 als Aktorelement herausragt. Die Längsachse der Stange 14 fällt mit der Längsmittelachse des Gehäuse 11 und mit dem Zentrum der Membran 13 zusammen. Auf der Stange 14 ist eine zwei Permanentmagnete aufweisende Permanentmagnetanordnung 15 befestigt. Die beiden Permanentmagnete sind in der Achsrichtung magnetisiert, die in Fig. 3 mit einem Doppelpfeil angedeutet ist und die zugleich die Schwingungsrichtung des dynamischen Teils des Wandlers ist. Die Permanentmagnetanordnung 15 als solche kann vorzugsweise hermetisch dicht und biokompatibel verpackt sein. Zum Beispiel kann die Permanentmagnetanordnung 15 in einem eigenen Gehäuse aus Titan, Gold oder Platin untergebracht sein, von dem in Fig. 9 konzentrische Außenund Innenwände 32 beziehungsweise 33 dargestellt sind. Dadurch wird der Körper des Implantatträgers gegen toxische Dauermagnetwerkstoffe selbst dann geschützt, wenn die einen Teil des Wandlergehäuses bildende Membran 13 brechen sollte. Die inhärente Sicherheit des gezeigten Wandlerdesigns wird auf diese Weise weiter verbessert.
In dem Gehäuse 11 sitzt eine mit Bezug auf die Umfangswand 12 festgelegte, insgesamt mit 16 bezeichnete Spulenanordnung, zu der im veranschaulichten Ausführungsbeispiel drei axial aufeinander folgende zylindrische Ringspulen gehören. Die Permanentmagnetanordnung 15 befindet sich innerhalb des von der Spulenanordnung 16 umschlossenen Raums. Die Spulenanordnung 16 erzeugt das zum Antrieb der Permanentmagnetanordnung 15 erforderliche elektromagnetische Wechselfeld. Anschlüsse 17 für die Spulenanordnung 16 sind aus dem Wandlergehäuse 11 über nicht dargestellte hermetisch dichte Durchführungen herausgeführt. Wird an die Anschlüsse 17 ein Wechselspannungssignal angelegt, wird die Permanentmagnetanordnung 15 zusammen mit der Koppelstange 14 zu Axialschwingungen veranlasst.
Die Spulenanordnung und die mit ihr zusammenwirkende Permanentmagnetanordnung können grundsätzlich aber auch in anderer als der in Fig. 3 dargestellten Weise aufgebaut sein, beispielsweise in der aus US-PS 5,299,176 für nicht implantierbare Wandler bekannten Weise oder ähnlich.
Die Stange 14 und die Permanentmagnetanordnung 15 sind mit Bezug auf die Spulenanordnung 16 mittels einer Lagerung axial begrenzt verstellbar gelagert. Zu der Lagerung gehören im dargestellten Ausführungsbeispiel die Membran 13 und eine weitere biegefähige, im wesentlichen kreisrunde Membran 18. Die Membran 18 sitzt auf der von der Membran 13 abgewendeten Seite der Spulenanordnung 16. Der Außenrand der Membran 18 ist gleichfalls mit Bezug auf die Umfangswand 12 festgelegt, und die Stange 14 ist in einer Mittelöffnung 19 der in Draufsicht in Fig. 4 veranschaulichten Membran 18 befestigt. Anders als die Membran 13 stellt die Membran 18 jedoch keinen Teil des hermetisch dichten Wandlergehäuses 11 dar, sondern sie liegt axial in Abstand von der in Fig. 3 nicht erkennbaren Stirnwand des Gehäuses 11. Die Membran 18 ist mit einer Folge von konzentrischen Durchbrechungen versehen. Die dadurch entstandenen Kreisringabschnitte 20 der Membran 18 sind über Stege 21 miteinander verbunden. Die Membran 18 kann aus dem gleichen Werkstoff wie die Membran 13 gefertigt sein, zum Beispiel aus Titan, Gold oder Platin. Eine solche perforierte Membran kann die Lagerfunktion übernehmen, ohne den Frequenzgang des Wandlers nennenswert zu beeinflussen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 bilden die Spulenanordnung 16 und das Wandlergehäuse - mit Ausnahme der Membran 13 - den statischen Teil M₁ der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Wandler. Dieser statischen Wandlerteil ist im implantierten Zustand des Wandlers mit dem Schädelknochen des Implantatträgers im wesentlichen starr gekoppelt. Die Stange 14 und die von ihr getragene Permanentmagnetanordnung 15 stellen den dynamischen Wandlerteil M₂ der Figuren 1 und 2 dar. Die Membran 13 entspricht dem Verbindungselement E₁ der Figuren 1 und 2; sie hat aber gleichzeitig auch Gehäusefunktion und Lagerfunktion, und sie dient dem Einstellen des Frequenzgangs des Wandlers 10. Zum Realisieren des dämpfenden Verbindungselements E₂ in Fig. 1 könnte ein entsprechendes Dämpfungsglied in die Koppelstange 14 integriert sein. Entsprechend lässt sich das Federeigenschaften aufweisende Verbindungselements E₂ in Fig. 2 durch eine in Axialrichtung federnde Koppelstange 14 und/oder durch
Einsetzen eines Federelements in diese Stange verwirklichen.
Zur Erzielung eines gewünschten Frequenzgangs des Wandlers 10 kann beispielsweise die Dicke der einen Teil des hermetisch dichten Gehäuses 11 bildenden Membran 13 variiert werden. Fig. 5 zeigt deutlich den Einfluss der Bemessung der Membran 13 des Wandlers 10 gemäß Fig. 3 auf den Wandlerfrequenzgang. Der als Auslenkung in µm in Abhängigkeit von der Frequenz in Hz des Treibersignals der Spulenanordnung 16 gemessenen Tranferfunktion einer Versuchsanordnung, bei der beide Membranen 13 und 18 weggelassen sind, sind dabei die entsprechenden Tranferfunktionen gegenübergestellt, die sich ergeben,

(a) wenn eine einen Teil des hermetisch dichten Gehäuse bildende Membran 13 von 20 µm Dicke und eine Lagermembran 18 von 20 µm Dicke verwendet werden, und
(b) wenn eine einen Teil des hermetisch dichten Gehäuse bildende Membran 13 von 25 µm Dicke und eine Lagermembran 18 von 30 µm Dicke verwendet werden.

Die Resonanzspitze der Frequenzgangkurven gemäß Fig. 5 verschiebt sich bei einem Wechsel der Dicke der Membran 13 von 20 µm auf 25 µm in signifikanter Weise von etwa 800 Hz auf etwa 1000 Hz. Die Dicke der Lagermembran 18 hat dagegen auf den Frequenzgang praktisch keinen Einfluss.
Anstelle der Lagermembran 18 kann auch eine schematisch in Fig. 6 gezeigte Membran 25 vorgesehen sein, die neben einer Lagerfunktion zusätzlich eine den Frequenzgang des Wandlers in gewünschter Weise beeinflussende Dämpfungsfunktion hat. Für diesen Zweck kann als Membranmaterial zum Beispiel eine nicht durchbrochene Lage 26 aus viskosem Werkstoff, zum Beispiel Silikon, gewählt werden. Um die Lagerfunktion zu gewährleisten, kann eine solche viskose Membran mit einer Schicht 27 aus festem und vorzugsweise biokompatiblem elastischem Material, beispielsweise einem Duroplast oder Metall, insbesondere Titan, Gold, Platin oder einem Gemisch aus mindestens zwei dieser Metalle, überzogen sein. Diese elastische Überzugsschicht 27 ist perforiert, und zwar vorzugsweise analog zu der in Fig. 4 dargestellten Perforierung der Membran 18. Eine solche Membran 25 entspricht funktionsmäßig dem Verbindungselement E₂ der Fig. 2.
Fig. 7 zeigt den gemessenen Effekt einer Silikonmembran gemäß Fig. 6 auf die Transferfunktion eines akustischen Wandlers. Dabei stellt die dick ausgezogene Kurve die Transferfunktion ohne Silikonmembran dar, während die dünn ausgezogene Kurve die Transferfunktion des Wandlers mit Silikonmembran 25 ist. Im Bereich unter etwa 3000 Hz und über etwa 8000 Hz wirkt die Membran 25 dämpfend. Im Bereich von etwa 4000 bis 8000 Hz wird dagegen die Wandlerauslenkung durch die Membran 25 verstärkt.
Es versteht sich, dass grundsätzlich auch andere Verbindungselemente mit Dämpfungsfunktion in Betracht kommen und zur Beeinflussung des Frequenzgangs des Wandlers herangezogen werden können. So ist beispielshalber in Fig. 8 ein Dämpfungsglied in Gestalt eines kreiszylindrischen Pfropfens 30 aus viskosem Werkstoff, zum Beispiel Silikon, dargestellt. Der Pfropfen sitzt an der von der Spulenanordnung 16 abgewendeten Seite der Membran 18 gemäß Fig. 3 auf der Koppelstange 14. Der Pfropfen 30 kann sich mittelbar oder unmittelbar an einem starren Teil des Wandlergehäuses 11 abstützen und die Bewegung des dynamischen Wandlerteils M₂ in Achsrichtung beeinflussen. Ein ähnlicher Pfropfen aus viskosem Werkstoff kann sich zu Dämpfungszwecken aber auch gegen das axiale Ende der Koppelstange 14 auf der von der Spulenanordnung 16 abgewendeten Seite der Membran 18 anlegen.
Der isolierte Einfluss eines derartigen Pfropfens besteht darin, dass große Auslenkungen des dynamischen Wandlerteils M₂ stärker als kleine Auslenkungen gedämpft werden. Diese Wirkung entspricht einer relativ starken Dämpfung bei niedrigen Frequenzen und einer relativ schwachen Dämpfung bei hohen Frequenzen. Eine derartige Beeinflussung des Frequenzganges kann bei einem Aktor zum Verbessern des Hörvermögens dann nützlich sein wenn beispielsweise Signale unter 250 Hz, die zum Sprachverständnis nicht benötigt werden, ausgeblendet werden sollen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 wird die Lagerfunktion von der Membran 18 in Verbindung mit der Membran 13 gemäß Fig. 3 ausgeführt. Das Dämpfungsglied 30 selbst braucht keine Lagerwirkung zu entfalten. Gemäß einer weiter abgewandelten Ausführungsform kann jedoch ein viskoser Pfropfen der geschilderten Art auch so gestaltet sein, dass er im wesentlichen nur in axialer, nicht aber in radialer Richtung nachgibt. Dann kann der Pfropfen selbst Lager- und Führungsfunktion für den dynamischen Wandlerteil übernehmen, und die Membran 18 kann gegebenenfalls entfallen.
Auch die Verwendung mehrerer Dämpfungsglieder, beispielsweise in Form von Membranen und/oder Pfropfen der erläuterten Art, kann je nach Einsatz des Wandlers auch als Sensor oder als Wandler im Ultraschallspektrum sinnvoll sein. Ein Dämpfungsglied allein kann analog zu einem Resonanzglied seine Wirkung nur in einem beschränkten Bereich des Frequenzspektrums erzielen. Mehrere unterschiedlich ausgelegte Dämpfungsglieder gestatten es dagegen, das Spektrum gezielt in mehreren Frequenzbereichen zu beeinflussen. Sollen zum Beispiel bei dem Wandler gemäß Fig. 3 neben der Dämpfung der Frequenzen unter 250 Hz auch Frequenzen über 4000 Hz gedämpft werden, das heißt Signale mit höherer als zur Spracherkennung benötigter Frequenz, kann dies dadurch erreicht werden, dass zusätzlich zu der geschilderten metallbeschichteten viskosen Membran nach Fig. 6 ein viskoser Pfropfen der vorstehend erläuterten Art vorgesehen wird.

Claims

Implantierbarer, nach dem elektromagnetischen Wandlerprinzip arbeitender Wandler (10) für Hörsysteme mit einem statischen Teil (M₁; 11, 16), zu dem ein allseitig hermetisch dichtes Wandlergehäuse (11) und eine darin fest angebrachte Ringspulenanordnung (16) gehören, und mit einem dynamischen Teil (M₂; 14, 15), der mit dem statischen Wandlerteil über mindestens ein Verbindungselement (E₁ beziehungsweise E₁, E₂; 13, 18, 25) in mechanischer Verbindung steht, im implantierten Zustand an einen Körperteil (B₂) eines Implantatträgers über mindestens ein Verbindungselement (E₂ beziehungsweise E₃) angekoppelt ist und eine mit der Ringspulenanordnung zusammenwirkende Permanentmagnetanordnung (15) aufweist, die mittels einer Lagerung (13, 18, 25) in Richtung der Achse der Ringspulenanordnung schwingfähig gelagert ist, wobei mindestens ein Verbindungselement (13, 18, 25) als Mehrfachfunktionselement ausgebildet ist, das zugleich Teil der Lagerung und/oder Teil des hermetisch dichten Wandlergehäuses ist, und wobei die mechanischen Eigenschaften des Mehrfachfunktionselements zur Erzielung eines Soll-Frequenzganges des Wandlers ausgewählt sind.
Implantierbarer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Mehrfachfunktionselement eine dem Einstellen des Soll-Frequenzganges des Wandlers dienende biegefähige Membran (13) ist, die einen Wandteil des Wandlergehäuses (11) bildet.
Implantierbarer Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlergehäuse (11) eine starre rohrförmige Umfangswand (12) und mit dieser dicht verbundene Stirnwände aufweist, und dass mindestens eine der Stirnwände von einer dem Einstellen des Soll-Frequenzganges des Wandlers dienenden biegefähigen Membran (13) gebildet ist, über die der statische und der dynamische Teil des Wandlers (10) miteinander elastisch verbunden sind und die zugleich Teil der Lagerung (13, 18, 25) der Permanentmagnetanordnung (15) ist.
Implantierbarer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Verbindungselemente (25) zugleich als Dämpfungselement zum Dämpfen der Schwingungsbewegungen der Permanentmagnetanordnung (15) ausgelegt ist, und dass die mechanischen Eigenschaften des Dämpfungselements gleichfalls im Hinblick auf die Erzielung des Soll-Frequenzganges ausgewählt sind.
Implantierbarer Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als dämpfendes Verbindungselement mindestens eine mindestens teilweise aus viskosem Werkstoff bestehende Membran (25) vorgesehen ist.
Implantierbarer Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die als Dämpfungselement dienende Membran (25) zugleich Teil der Lagerung (13, 18, 25) der Permanentmagnetanordnung (15) ist.
Implantierbarer Wandler nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die als Dämpfungselement dienende Membran eine Lage (26) aus viskosem Werkstoff aufweist, die mit einer durchbrochenen Schicht (27) aus festem, elastischem Material überzogen ist.
Implantierbarer Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der durchbrochenen Schicht (27) aus der Titan, Gold, Platin und Gemische aus mindestens zwei dieser Metalle umfassenden Gruppe ausgewählt ist.
Implantierbarer Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die durchbrochene Schicht (27) aus einem Duroplast besteht.
Implantierbarer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Teil der Lagerung der Permanentmagnetanordnung (15) eine perforierte Membran (18) ist, die zwischen dem statischen Teil (M₁; 11, 16) und dem dynamischen Teil (M₂; 14, 15) des Wandlers (10) sitzt.
Implantierbarer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein mit dem dynamischen Teil (M₂) des Wandlers (10) zusammenwirkendes Dämpfungselement in Form eines Pfropfens (30) aus viskosem Material.
Implantierbarer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (15) auf einer Stange (14) montiert ist, die mittels der Lagerung (13, 18, 25) an mindestens zwei axial in Abstand voneinander liegenden Stellen mit Bezug auf das Wandlergehäuse (11) axial verstellbar gelagert ist.
Implantierbarer Wandler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die die Permanentmagnetanordnung (15) tragende Stange (14) als Aktorelement aus dem Wandlergehäuse (11) herausragt.
Implantierbarer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (15) in einem eigenen, hermetisch dichten und biokompatiblen Gehäuse untergebracht ist.
Implantierbarer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlergehäuse (11) zylinderförmig, insbesondere kreiszylindrisch, gestaltet ist.
Verfahren zum Abstimmen des Frequenzganges eines nach dem elektromagnetischen Wandlerprinzip arbeitenden, implantierbaren Wandlers für Hörsysteme, der mit einem statischen Teil, zu dem ein allseitig hermetisch dichtes Wandlergehäuse und eine darin fest angebrachte Ringspulenanordnung gehören, und mit einem dynamischen Teil versehen ist, der mit dem statischen Wandlerteil über mindestens ein Verbindungselement in mechanischer Verbindung steht, im implantierten Zustand an einen Körperteil eines Implantatträgers über mindestens ein Verbindungselement angekoppelt ist und eine mit der Ringspulenanordnung zusammenwirkende Permanentmagnetanordnung aufweist, die mittels einer Lagerung in Richtung der Achse der Ringspulenanordnung schwingfähig gelagert ist, wobei die mechanischen Eigenschaften mindestens eines Verbindungselements, das als Mehrfachfunktionselement zugleich Teil der Lagerung und/oder Teil des hermetisch dichten Wandlergehäuses ist, zur Erzielung eines Soll-Frequenzganges des Wandlers ausgewählt werden.