KR100229086B1 - 청각 장치를 위한 접촉 변환기 조립체 - Google Patents

Abstract

사용자가 사용하는 보청기 또는 다른 음성신호 재생장치 같은 전자 작동 청각장치를 위한 접촉 변환기 조립체(98)를 설명한다. 접촉 변환기 조립체(98)는 생적합성 지지체(102)에 부착되 변환기(100)를 포함한다. 이 조립체는 표면 접착에 의해 사용자의 고막 상에 지지되어, 그것이 눈에 사용되는 통상의 콘택트렌즈와 유사한 방법으로 쉽게 삽입되고 제거될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

청각 장치를 위한 접촉 변환기 조립체

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 출원은 1990.11.7 에 출원된 출원 번호 제 610,274 호의 부분 연속 출원이다.

본 발명은 청각 시스템, 특히, 고막에 진동을 부여함으로써 개인의 청력을 가능케하거나 향상시키는 청각 시스템에 관한 것이다.

[선행 기술의 설명]

현재, 대부분의 청각 시스템은 고막(tympanic membrane or eardrum)에 진동을 부여하는 증폭된 음파를 생산하는 청각 변환기에 의존한다. 전화 수화기, 라디오, TV 및 보청기는 음향 구동 기계를 이용하는 시스템의 모든 예이다. 예를 들면, 전화 수화기는 도선 상에 전송된 신호를 스피커에서의 진동 에너지로 전환시키고, 이는 차례로, 고막을 진동시킨다. 진동은, 진동수 및 진폭 변동으로 표준 청각을 지닌 사람이 소리를 인식하게 한다.

음성 정보를 전자기식 변환기를 통해 귀에 전하는 청각 시스템이 잘 공지되어 있다. 상기 변환기는 음성 정보를 갖도록 변조된 전자기장을 중이의 부분 또는 고막에 부여된 진동으로 전환시킨다. 변환기, 전형적으로 자석은, 전자기장에 의한 변위에 적용되어 그것이 부착된 부분에 진동 운동을 부여함으로써, 상기 전자기적으로 구동된 시스템의 착용자가 소리를 인식할 수 있게 한다. 상기 소리 인식법은 품질, 효율, 및 가장 중요하게, 음향 청각 시스템에 흔한 문제점인 "피이드 백"의 제거면에서 음향 구동 시스템보다 몇가지 잇점을 소유한다.

음향 청각 시스템에서의 피이드 백은 음향 출력 에너지의 일부가 입력 변환기(마이크로폰)로 되돌아가거나 "피이드백"할 때 일어남으로써 자기-지속 발진(self-sustained oscillation)을 야기시킨다. 피이드백 잠재성은 일반적으로 시스템의 증폭 수준에 비례하고, 그러므로, 많은 음향 구동 시스템의 출력 수준은 피이드 백 상황을 막기 위해 원하는 수준보다 낮게 감소되어야 한다. 특히 심각한 경우에 청각 상실을 보상하기에 불충분한 출력을 결과시키는 상기 문제점은 늘 음향형 보청기의 주요 문제점이 되었다. 반면, 전자기 청각 시스템은 전자기 에너지 출력에 의존하므로, 피이드백 잠재성이 본질적으로 제거된다(보랍 (Bojrab), 1988)

전자기 구동 청각 시스템을 위한 만족할만한 인공기관 개발은 사소하지 않다. 필요한 에너지 커플링 개념 증명에 있어서 선행기술의 초기 시도는 자석 또는 작은 조각의 철을, 접착제를 사용하여 고막에 부착하고, 그것을 이도(ear canal) 내에 위치된 전류-운반 코일로 자극시키는 것으로 구성되었다(윌스카(Wilska), 1959를 인용한 구드(Goode), 1989). 적절한 고막의 진동을 생산하기 위한 에너지 요구는 1979년 강한 희토류 자석의 출현전까지 모든 시도를 실행 불가능하게 하였다.

전자기 청각 시스템에 사용하기 위해 귀에 자석을 설치하려는 후기 시도는 중이 대체 인공기관 내에 자석을 삽입함으로써, 또는 추골, 침골, 등골에 자석 조립체를 부착하는 외과적 방법을 포함하였다. 그밖의 방법은 보다 더욱 침해적이며, 중이 강(middle ear cavity)에 이식된 광범위한 하드웨어를 요구한다(헐스트(Hurst), 1973;구드(Goode), 1973;하이드(Heide), 일행 1989; 및 마니그리아(Maniaglia) 일행, 1988). 덜 침해적인 방법은 자석을 고막에 부착시키기 위해 아교 또는 유사한 접착제를 사용하였다(릇취만(Rutschmaan, 일행,1958; 루취만, 1959; 하이드, 일행, 1987).

접착 기술 외에도, 전자기 구동 시스템과 사용하기 위한, 귀에다 자석을 설치하려는 기타 접근은 시간, 비용, 및 이식처치를 수행하기 위해 요구되는 기술 및 지식 뿐만 아니라 관련된 위험을 지닌 침해적인 외과 처치를 포함한다. 상기 시스템의 수행은 자석 크기, 코일-자석 근접, 동력 요구, 및 필요한 하드웨어를 설치하기 위한 이용할 수 있는 공간에 관련된 기술적인 제한으로 인해 가까스로 허용가능했다.

자석을 고막, 및 특히 고막제 영역에 부착시키기 위한 부착제의 사용은 아직 실행불가능하다. 고막에 부착된 자석이 얼마나 오랫동안 부착되어 있을 것인지는 공지되지 않았고, 접착제가 하부 조직에 장기간 해로운 영향을 미칠것인지 여부 또한 공지되지 않았다. 일시적인 전자기 구동 소리 향상이 추구되는, 예를 들면 TV 프롬프터로서의 경우, 접착 자석은 원할 때 쉽게 제거되지 않고 제거용 용매의 사용이 요구될 수 있다. 더욱이, 전술한 문제점의 극복이 가능하다 하더라도, 접착 자석은 하부 조직의 상피 성장 및 운동으로 인하여 고막상의 다른 위치로 이동될 수 있었다.

그러므로 본 발명의 목적은 착용자의 소리를 인식하거나 사적인 통화 신호를 선택적으로 받을 수 있는 일반적의 능력을 향상시키는 전자기파를 이용하여 개인에게 음성 정보를 부여하기 위한 비-침해적인 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 청각 시스템과의 사용을 위한, 접착제 또는 외과적 처지의 필요없이 귀의 일부에 부착시키고 비-침해적인 생적합성 지지 접착 변환기 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 부가 목적은 최소의 노력으로 용이하게 설치 및 제거될 수 있고, 고막에 부착되어 진동을 부여하는 극히 작은 디자인의 접촉 변환기 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 부가 목적은 청각 시스템과의 사용을 위한, 접착제 또는 침해적인 처치없이 고막에 약하지만 충분하게 실질적으로 지지된 접촉 변환기 조립체의 설치 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 일반적인 목적은 사용자가 쉽게 쓰고 벗을 수 있는 요소를 갖고 눈에 띄지 않는 개선된 청각 시스템을 제공하는 것이다.

[발명의 요약]

본 발명은 음성 정보를 갖는 전자기적 신호를 생산하는 장치, 및 표면 부착에 의해 착용자의 고막에 약하지만 충분하게, 제거할 수 있게 부착되는 접촉 변환기 조립체를 이용하는 시스템 및 방법을 공개한다. 본 발명의 접촉 변환기 조립체는 전자기적 신호에 반응하여 음성 정보를 나타내는 진동을 생산하는 변환기로 구성된다.

변환기는, 적어도 일부분은, 표면적과의 접촉면은 갖고 고막상의 원하는 위치에 및 고막과 진동으로 연결된 관계로 변환기를 지지하기에 충분한 배치를 갖는 생적합성 구조물에 의해 지지된다. 따라서 본 발명은 접촉 변환기 조립체의 착용자가 특별한 용도를 마쳤을 때, 또는 일상적인 청소, 지속 등을 위해 상기 조립체를 편리하게 및 용이하게 설치 또는 제거하는 것을 가능하게 한다. 이런 점에서, 접촉 변환기 조립체의 설치 및 제거는 통상적인 안과용 콘택트 렌즈의 착용 및 제거와 매우 유사하다.

[정의]

본 명세서 및 특허청구범위에서, 하기와 같이 본원에서 사용하기 위해 명백히 정의되는 분야의 구 및 용어에 대해 참고가 만들어질 것이다 :

본원에서 사용된 바와 같이, "생적합성 물질"은 비독성이고 그것이 가까이 있거나 접촉되어 있는 생물학적 조직에 의해 거부되거나 이를 열화시키지 않는 것이다.

본원에서 사용된 바와 같이, "맞춤 막(custom membrane)"은 층의 적어도 한부분이 실질적으로 고막의 상응하는 부분의 표면 국소학에 적합한, 고막에 대해 접촉 변환기 조립체를 지지하는 생적합성 물질 층이다. 전형적으로, 맞춤 막은 개개인의 고막의 음 인상(negative impression)을 제조하고, 음 인상의 압입식 주형(positive mold)을 주조하고 나서, 고막의 표면 국소학에 실질적으로 적합한 압입식 주형에 생적합성 물질층을 적용시킴으로써 제조되었다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 명사로서 사용된 "접착제"는 두 인접한 표면 사이에 접착성 결합에 영향을 미치는 물질에 의미하는 것으로 의도된다. 접착성 결합은 두 방법 중 하나로 일어날 수 있다 :

(1) 접착제 및 결합될 두 표면 사이에 계면에서의 화학적 힘에 의해; 또는 (2) 접착제 및 결합될 물질 사이에 분자량에서 연동 작용을 포함하는 기계적 접착.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "표면 접착"은 중간 접착제의 사용없이 각 품목의 두 표면 사이에 약한 분자 인력 또는 기계적 연동을 의미한다. 결합된 품목은 비교적 불활성이고 비반응성이고, 그들의 초기 물리적 성질을 보유한다. 약간의 압력 및/또는 습윤제는 표면 접착을 쉽게 하는데 이용될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와같이, "비반응성"은 물질이 불안정하거나 적당하게 기능하는 그의 능력을 잃을 정도로, 몇몇 성분의 증발을 통해 또는 화학적 가교결합을 통해서와 같이, 화학적 및 물리적 상태가 조만간 변하지 않는 물질을 의미한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "진동적으로 커플링된"은 실질적으로 하나의 요소에서 생성되는 모든 진동이 다른 것으로 전해져 이를 상응하여 진동하게 하는 상호 연관된 요소를 의미한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "고 에너지 영구자석"은 희토류 영구자석, 또는 자기장 내 진동에 대한 유사한 상호작용 반응을 가지는 다른 물질의 자석을 포함한다.

본원에서 사용되는 바와 같이 "비영구적 부착"은 외과용 기술 또는 반응성 접착제를 사용하는 것 없이, 본 방법의 가르침에 따라 개개인의 고막에 대해 접촉 변환기 조립체를 약하게 그러나 충분히 지지하는 표면 접착을 사용하는 방법을 의미한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "수동으로 해제가능한"은, 표면 접착의 약하지만 충분한 힘이 고막에 손상 또는 착용자에 불편함 없이 변환기 조립체의 수동 조작에 의해 쉽게 극복될 수 있는 비영구적 부착을 의미한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "표면 습윤제"는 표면 접착을 통해 다른 표면에 약하지만 충분한 부착을 형성하는 표면의 능력을 향상시키는 물질이다. 표면은 소수성(물을 싫어하는) 및 친수성(물을 좋아하는)의 두 부류로 개략적으로 나눠질 수 있다. 표면 습윤제는 인접한 표면에 그의 소수성 또는 친수성인 유사한 표면 특성을 가지는 물질이다. 그들의 유사점 때문에 표면 습윤제는 문제의 표면 상에 분무될 것이고, 교대로 다른 표면에 접착의 비히클이 될 수 있는 얇은 필름을 형성할 것이다. 그러므로 습윤제는 두 표면 사이에 접착을 촉진시킬 수 있다. 비반응성 예비형성된 접촉 변환기 조립체 및 비반응성 고막 사이에 접착은 표면 습윤제의 사용에 의해 향상될 수 있다.

표면 습윤제가 사용될 때, 표면 습윤제는 강한 인력을 통해 얇은 필름을 형성하고, 표면 사이에 자연 표면 접착 현상을 향상시킨다.

본 발명의 접촉 변환기 조립체와 함께 표면 습윤제를 사용하는 목적은 접촉렌즈 적용에 대한 습윤 용액의 사용과 유사하다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "변환기"는 막 또는 부착된 구조를 통해 분산된 자석 또는 자기 입자, 코일 또는 다중 코일, 압전 요소, 이산되거나 통합되거나 또는 혼성된 형태의 수동 또는 능동인 전자 성분, 또는, 적당하게 수신된 신호에 반응하여 고막에 진동 운동을 부여할 임의의 개개의 성분 또는 성분들의 조합물, 또는 변조된 전자기파를 진동으로 전환시키기 위해 적합한 임의 다른 장치를 포함할 수 있다.

본윈에서 사용되는 바와 같이, "고막제 영역"은 그것이 추골하위 말단에 부착한 고막의 증심에서의 원추형 함몰이다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "보조물 없는 청각"은 전저기적 구동 시스템의 사용없는 청각을 의미한다.

본원에서 정의된 바와 같이, "약하게 그러나 충분히" 및 "약하나 충분한"은 모두 본 발명의 접촉 변환기 조립체가 고막상 일부에 대해 지지된 표면 접착 부착력의 질을 서술한다. 약하게 그러나 충분히 접착된 물체는 진동될 때 또는 개개의 착용 장치가 거슬리거나 움직일 때 사용 중에 흔들림 없이 장소에 위치된대로 헐겁게 남아있을 것이다. 장치의 개개 착용자의 정상적 활성은 쉽게 조립체를 이동시키지 않을 것이나, 조립체는 용이하게 설치될 수 있거나 수동으로 제거될 수 있다. 약하나 충분한 힘은 진동의 존재하에 접착제에 대한 요구없이 장소에 조립체를 지탱시키고, 고막에 손상 또는 사용자에 불편함없이 수동 조작으로써 극복될 수 있다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명의 청각 시스템은 음성 정보를 함유하는 전자기 신호를 생성하기 위한 신호 생성 수단, 및 상기 신호를 받고 귀에 진동을 부여하는 고막 접촉 변환기 조립체로 구성된다. 상기 신호 생성 장치 및 상기 접촉 변환기 조립체는 동반하는 도면을 참고로 보다 상세히 서술될 것이다. 같은 숫자는 도면을 통해 같은 부분을 가리키는데 사용된다는 것을 주목해야 한다.

제1도는 변환기 수단(100) 및 지지수단(102)으로 한층 더 구성되는 본 발명의 접촉 변환기 조립체(98)의 상면도를 묘사한다. 지지수단(102)은 일반적으로 제 1도에서 보인 바와 같이 원형이고, 지지 수단(102)의 한 표면(제1도에서 상부 표면)상에 변환기 수단(100)이 부착된다. 그리고 나서, 지지 수단(102)은 지지 수단(102)의 반대 표면(제1도에서 아래표면)에서 고막(106)의 일 부분에 부착된다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 고막에 부착된 지지 수단(102)의 두 번째 표면은 실질적으로 고막의 상응하는 표면, 특히 고막제 영역(104)의 모양에 적합하다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 하기에 한층 더 서술되는 바와 같이, 변환기 수단(100)은 원뿔대 피라밋 모양의 자석같이 실질적으로 경사져 있다. 더 작은 베이스가 고막제 영역 내 함몰 내에 적합하도록 고막을 향해 위치된다. 이 형태의 잇점은 비교적 무거운 자석 덩어리의 중심이 중력 또는 진동으로부터 결과되는 토오크를 최소화하기 위해 카아덤(cardum)에 가까이 유지된다는 것이다. 본 발명의 다른 실시양태에서, 변환기 수단(100)은 또한 원통형 직사각형 또는 베개-모양일 수 있다. 변환기 수단(100)의 다른 모양이 또한 가능하고, 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다.

제1도는 또한 본 발명의 바람직한 실시양태에 따라 실질적으로 지지 수단(102) 상에 중심에 위치된 변환기 수단(100)을 보인다. 지지 수단(102)의 아래표면은 고막 상에 수동적으로 떼어낼 수 있는 표면 접착에 의해 변환기 수단(100)을 지지하기에 충분한 표면적 및 형태를 가진다. 비록 지지 수단(102)이 본 발명의 바람직한 실시양태에서 원형이더라도, 지지 수단(102)은 당업자에게 쉽게 명백해지는 바와 같이 임의 여러 가지 다른 모양으로 취해질 수 있다.

제1도의 바람직한 실시양태에서 묘사된 바와 같이, 지지 수단(102)은 변환기 수단(100) 보다 더 큰 직경을 가진다. 접촉 변환기 조립체(98)가 사용되는 개개인 및/또는 사용자의 요구에 따라, 지지수단(102)의 외부 치수는 변환기 수단(100)의 외부 치수에 더 가까이 접근할 수 있다. 고막에 접촉 변환기 조립체(98)를 약하게 부착하도록 요구되는 표면 접착도는 지지 수단(102)의 표면적 및 그 결과 최적 크기를 결정하는 요소이다.

접촉 변환기 수단(98)은 제1도에서 고막(106)의 한 부분 상에 보여진다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 접촉 변환기 수단(98)은 고막제 영역(104)에 대향하여 위치한다. 당업자에게 명백하여지는 바와 같이 접촉 변환기 조립체(98)에 대한 다른 최적 위치가 존재할 수 있다.

제 2a-2f 도는 접촉 변환기 조립체(98)의 많은 다른 단면도를 보다 상세히보인다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 변환기 수단(100)은 자석(2), 및 특히 영구자석을 포함한다. 상기 영구 자석은 사마륨-코발트, 네오디뮴-철-붕소같은 고 에너지 희토류 자석, 또는 적당한 임의 다른 고 에너지 영구자석 물질을 한층 더 포함할 수 있다. 제 2F 도에서 설명된 본 발명의 다른 실시양태에서, 변환기 수단(100)은 지지 수단(102)의 막 또는 다른 구조 부분을 통해 분산된 자석 입자를 포함할 수 있다.

대안적으로, 변환기(2)는 코일 또는 다중 코일, 압전 요소, 이산되고 통합되거나 또는 혼성된 형태의 수동 또는 능동인 전자 성분, 또는, 적당하게 수신된 신호에 반응하여 고막에 진동운동을 부여할 임의 개개의 성분 또는 성분들의 조합물, 또는 신호 수단을 진동으로 전환시키기에 적합한 임의 다른 수단을 포함할 수 있다. 상기 변수는 가능하고 상상할 수 있고, 본 발명에 따른 접촉 변환기 조립체의 숙고된 서술내에 존재한다.

제 2a 내지 2f 도는 변환기 수단(100) 및 접촉 변환기 조립체(98)의 지지 수단(102)의 횡단면도를 나타낸다. 제 2a 도는 변환기 수단(100)의 원뿔대형 자석(2)으로 이루어지며, 지지 수단(102)이 하우징(4)을 포함하는 본 발명의 한 실시양태를 나타낸다. 하우징(4)은 생적합성 물질의 두 개 층들(5)을 포함한다. 바람직한 실시양태에서 원뿔대 형상의 자석(2)은 생적합성 물질의 층들(5) 내에 완전히 둘러싸인다. 층들(5)은 동일하거나 상이한 물질로 구성될 수 있고, 각각의 층은 부가적으로 다수의 층들 또는 물질들의 복합물을 포함할 수 있다. 층들(5)의 외면을 부가적으로 고막의 표면과 대향하는 표면에서 막 또는 경계면(6)에 부착시킨다.

하우징(4)의 목적은 공기, 물 및 염분을 포함하는, 착용자의 생리적 환경 또는 자석(2)이 잠재적으로 반응할 수 있는 개인의 이도(耳道)에 밀접하게 인접한 기타 물질들로부터 변환기를 보하하는 것이다. 그러므로 하우징(4)은 자석(2)의 더 우수한 내구성 및 수명을 보증한다.

하우징(4)은 또한 변환기 수단(100)을 둘러싸는 조직의 임의 생물학적 열화를 막는 작용을 한다. 변환기 수단(100)이 자극물로서 감지되거나 그렇지 않다면 신체에 대해 침입하는 경우에, 또는 포함된 변환기 수단(100)의 재료가 완전히 생적합성이 아닌 상황들에서, 하우징(4)의 생적합성 재료는 변환기 수단(100)이 불쾌하거나 유해한 부작용 없이 개인에 의해 착용될 수 있도록 한다. 대안적으로, 본 발명의 교시와 양립하는 부가적인 실시양태에서, 변환기 수단(100)은 하우징 물질 층들(5)로 구성될 수 있고, 두가지 실례가 제 2c 및 2e 도에 예시 된다.

또한 제 2a 도는 고막(106)의 고막제 영역(104)에 대해 지지된 접촉 변환기 조립체(98)의 지지 수단(102)을 나타낸다. 경계면 (6)은 고막(106)과 맞물린 접촉 표면(7)을 갖는다. 표면 습윤제의 도음으로 또는 고유한 표면 접착이 지지 수단(102)을 약하거나 충분하게 고막(106)에 부착하도록 영역 및 표면에 대한 형상 및 재료를 선택한다. 표면 습윤제의 이 이상의 논의는 하기에 있을 것이다. 지지 수단(102)의 경계면 층(6)은 특정 인공기관의 형성, 용도 등에 따라 다수의 층으로 구성될 수 있다.

제 2b 도는 변환기 수단(100)이 자석(2) 및 단일 층 생적합성 하우징(4)을 포함하는 본 발명의 인공기관의 대안적인 실시양태를 나타낸다. 본 발명의 바람직한 실시양태에 있어 앞서 서술된 바와 같이, 하우징(4)은 원뿔대 형상의 자석(2)을 완전히 에워싼다. 지지 수단(102)의 막 또는 경계면에 하우징(4)을 부착하기에 충분한 장치가 경계면(6)의 가장자리(12)로써 제 2b 도에 묘사된 본 발명의 실시양태에 제공된다. 제 2B 도의 실시양태는 경계면(6)의 접촉 표면(7)에서 표면 접착에 의해 직접 지지된다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 경계면(6)의 접촉 표면(7)은 고막제 영역(104)에서 고막(106)의 형상에 순응한다.

개인의 고막에 대해 접촉 변환기 조립체(98)의 맞춤 적합성을 원하는 응용물에서, 경계면(6)은 맞춤 막을 포함할 수 있다. 맞춤 막을 형성하기 위해 먼저 개인의 고막의 음 인상(印象)을 예컨대 하기와 같이 제조한다. 그 다음 압입식 주형을 창출하고 생적합성 물질을 양 인상으로부터 캐스팅하거나 성형시켜 개인의 고막에 궁극적으로 부착하는 지지 수단(102)에 대해 생적합성 경계면(6)을 창출한다. 다른 맞춤 성형 또는 캐스팅 기술들도 또한 적합하다.

또한, 고막의 표면과 반응하지 않으며 그와 동일한 모양을 형성하는 전성(展性)이 있는 적합한 물질을 사용하여 비-맞춤 경계면을 생성할 수 있다. 비-맞춤 접촉 변환기 조립체는 고막에 가장 적합한 기부 형상의 세트 또는 기부 형상을 결정하도록 제조될 것이다. 다수의 고막의 형상은 Decraemer 일행, 1991이 서술한 기술에 따라 결정될 것이다. 콘텍트 렌즈 제조업체에 의해 사용된 것들과 같은 표준 정밀 크러스터링 기술을 사용하여 그들의 유사성에 따라 형상을 분류할 수 있다. 그다음 고막제 함몰의 깊이, 병(柄)의 각도, 및 고막의 직경과 같은 고막의 부분들의 측정에 의하거나 시도와 실수에 의해 하나 이상의 형성을 선택할 수 있다.

맞춤 막을 갖는 본 발명의 인공 기관의 예시가 제 2c 도에 제시된다. 자석(2)은 생적합성 하우징(4), 및 생적합성 층(10)으로 덮힌다. 제 2c 도에 제시된 본 발명의 실시양태에 따르면, 원뿔대 형상의 자석(2)은 생적합성 하우징(4)에 의해 완전히 에워싸이고, 그 다음 이는 경계면(6)의 표면에 부착된다. 생적합성 층(10)은 부분적으로 생적합성 하우징(4)을 에워싸고, 부가적으로 경계면(6)의 외부 표면에 부착된다.

또한 제 2c 도에서 제시된 본 발명의 실시양태에 따르면, 표면 습윤제의 얇은 층(14)은 접촉 표면(7)에서 고막(106)의 형상에 순응하고 그에 마주하여 배치된 생적합성 경계면(6)의 접촉 표면(7) 상에 제공된다. 표면 습윤제(14)를 사용하여 표면 접착을 통하여 고막(106)에 약하나 충분한 부착을 형성하는 지지 수단(102)의 능력을 향상시킨다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 표면 습윤제(14)는 경화하는 반응성 접착제인 아교 또는 에폭시와 달리 비-반응성 물질로 구성된다. 표면 습윤제가, 만일 그들이 유사한 특성, 예컨대 소수성 또는 친수성을 갖는다면 인접한 표면과 비교적 높은 분자간 인력을 갖는다. 표면 습윤제(14)의 기능은 고막에 충분하나 약한 접착을 형성하는 접촉 변환기 조립체(98)에 향상된 능력을 제공하는 것이다. 광유를 표면 습윤제로서, 및 장치의 배치 후에 주기적으로 분무제로서 성공적으로 사용해 왔다.

제 2d 도는 표면 습윤제를 사용하지 않는 고막에 대한 접촉 변환기 조립체(98)의 배치를 예시한다. 상기 제 2c, 2d, 및 2e 도의 자석(2)과 달리, 제 2f 도에서의 자석(2)은 지지 수단(102)의 생적합성 경계면(6)에 직접 부착되고 하우징(4)은 단지 부분적으로 자석(2)을 에워싼다. 다시, 자석(2)은 본 발명의 바람직한 실시양태에 따라 원뿔대 형상의 것을 나타낸다. 게다가, 자석(2)은 생적합성 경계면(6)의 첫번째 표면의 일부에 직접 부착된다. 하우징(4)은 단지 부분적으로 자석(2)을 에워싸고 자석(2)이 부착된 첫번째 표면의 상기 부분을 따라 경계면(6)에 부착된다.

제 2d도에 예시된 본 발명의 실시양태에 따르면, 지지 수단(102)은 자석(2)을 마주보는 표면(7)에서 고막(106)에 순응하고 그에 대해 지지된 생적합성 경계면(6)을 포함한다. 경게면(6)은 고막제 영역(104)에서 고막(106)의 굴곡에 맞는다.

또한 제 2e 도는 위치 조정 수단의 부가적인 특징을 갖는 본 발명을 나타낸다. 제 2E 도에 예시된 본 발명의 실시양태에서, 위치 조정 수단(16)은 자석의 첫번째 표면(15)에서 자석(2)에 부착된다. 본 발명의 상기 특정 실시양태에서, 위치조정 수단(16)은 자석(2)의 첫번째 표면(15)을 따라 비대칭적으로 위치한다. 지지 수단(102)은 표면(15)의 반대편인 그의 표면을 따라 자석(2)에 직접 부착된다. 이 때문에, 지지 수단(102)은 부분적으로 가장자리(12)에서 자석(2)을 에워싸는 층(9)을 포함한다. 층(9)은 경계면 또는 막(6)에 부착된다. 생적합성 경계면(6)의 형상은 고막제에서 고막(106)의 것에 순응한다.

위치조정 수단(16)은 고막 상의 인공기관의 적합한 정렬을 성취하는데 유용할 수 있다. 또한 위치조정 수단은 자체-삽입 도구를 착용하기 위해 사용할 수 있다. 상기 도구는 본 발명의 부가적인 실시양태에서 접촉 변환기 조립체(98)의 삽입 또는 제거에 사용될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시양태에 따라 자석(2)의 표면(15)으로부터 돌출된 것으로서 제 2e 도에 묘사되지만, 위치 조정 수단(16)은 또한 지지 수단(102)과 접촉하지 않은 또는 지지 수단(102)에 마주보게 배치된 자석(2)의 세번째 표면 상의 노치 도는 융기 부분과 같은 변형물을 포함한다.

제 2f 도는 자석(2)이 지지 수단(102)의 막(6) 내로 성형되고 전체에 분포된 다수의 자석 입자들로 구성되는 실시양태를 예시한다.

제3도는 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 고막(106)의 고막제 영역(104) 상의 접촉 변환기 조립체 인공기관(99) 및 그의 적당한 배치의 간단한 예시이다. 변환기 수단(100)은 지지 수단(102)의 첫번째 표면에 부착되고, 따라서 변환기 수단(100)의 표면에 대향하는 두번째 표면에서 고막(106)에 대해 위치된다. 고막(106)의 파단 부분(110)에 대해 지지된 지지 수단(102) (생적합성 경계면(6)이 제시됨) 및 변환기 수단(100)의 부분적인 파단도가 제시된다. 또한 제3도는 고막(106)에서 끝나고 이에 의해 중이와 분리되는 이도(112)의 일부를 묘사한다. 고막(106)의 대향면 및 중이의 부분은 추골(114)이고, 이는 또한 침골(116)에 부착된다. 부착된 본 발명의 인공이관을 갖는 고막(106)의 경사 및 이도(112)에 대한 상대 위치를 나타내기 위하여 추골(114) 및 침골(116)이 고막(106)에 대해 제시된다.

제4도는 외이(124), 중이(120) 및 내이(122)(부분)의 확대한 횡단면을 묘사한다. 고막제 영역(104) 상의 접촉 변환기 조립체(98)의 경사의 상대적 정도가 신호생성 수단(130), 및 개인의 이도(112) 및 오른쪽 귓볼(126)에 대해 제시된다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 접촉 변환기 조립체(변환기 수단(100) 및 부착된 지지수단(102)으로 구성됨)는 고막제 영역(104)에서 고막(106)에 대해 위치된다. 또한 접촉 변환기 조립체(98)의 배치는 추골(114), 침골(116), 및 내이(122)의 등골(118)에 대해 제시된다. 또한 내이(122)는 중이(120)에 인접해 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 청각 시스템은 음성 정보를 함유하는 신호를 생성하는 신호 생성 수단(130), 및 상기 신호를 수용하고 개인에게 음성 정보를 제공하는 접촉 변환기 조립체로 구성된다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 신호 생성 수단(130)이 전송하는 정보는 전자기 에너지 형태이고, 변환기 수단(100)은 영구 자석으로 구성된다. 상기 바람직한 구체예에서, 상기 영구 자석 상에 충돌하는 전자기 신호는 상기 자석의 진동을 유발한다. 변환기 수단(100)이 고막(106)에 진동 결합되므로, 변환기 수단(100)의 기계적 진동이 개인 착용자에게 진동 에너지를 소리 형태로 지각하도록 한다. 신호 생성 수단은 음성 정보를 함유하도록 조정된 전자기장을 생성하기 위해 공지된 원칙에 따라 작동하는 임의의 적합한 장치로 구성될 수 있다. 상기 음성 정보는 통상적인 청각 보청기에서와 같이 마이크로폰에 의해 잡히거나, FM 수신기와 같은 다른 수단에 의해 잡힐 수 있다. 예를 들어 전자기장은 음성 정보를 함유하도록 조정된 전류 신호를 코일을 통해 통과시킴으로 생성될 수 있다.

관련 분야의 당업자에게 쉽게 명백하듯이, 음성 정보를 대표하는 정보를 신호 생성 수단(130)에 전송함으로써 고막에 진동 동작을 제공하기 위해 다수의 신호 유형이 사용될 수 있다. 예를 들어, 신호 생성 수단(130)은 라디오파(RF) 신호 또는 초음파 에너지를 수용하기 위해 사용될 수 있다. 신호 생성 수단(130)은 또한 당분야의 당업자에게 쉽게 명백하듯이 다양한 유형 및 방향을 가질 수 있다.

제4도에 도시된 본 발명의 바람직한 구체예에서, 신호 생성 수단(130)은 이도(112) 내 특정 위치에 위치한다. 그러나, 신호 생성 수단(130)은 또한 이도(112)내 다른 위치에 위치할 수 있다. 본 발명의 또 다른 구체예에서, 신호 생성 수단(130)은 또한 이도의 외부에 위치할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 다수의 접촉 변환기 조립체가 연구되었고, 지지체 상에 지탱시키는 표면 점착력인 기록되었다. 일련의 실험에서, 표면 점착 강도는 3.94mNt(밀리뉴우튼)과 같은 것으로 측정되었다. 이는 130 dB SPL(소리 압력 수준)의 정전력 강도에 상응할 수 있다. 고막은 실제로 역동적이고 고정되어 있지 않으므로, 고막은 인공기관에 제공되는 대개의 진동 에너지를 흡수할 것이다. 이는 130 dB SPL 이상의 압력을 견디기 충분한, 인공기관과 고막 사이의 확실한 점착을 유발한다. 더욱이, 인공기관에 대한 밀고 당기는 힘이 표면 점착력보다 횔씬 약하므로, 인공 기관은 착용자가 장치를 손으로 제거할 때 까지 고막에 부착되어 있을 것이다.

상기한 발명을 보다 예시하기 위해, 구조되고 성공적으로 시험된 장치의 하기 실시예가 제공되어 있다. 하기 실시예의 설비는 본 발명의 범주를 제한하려는 것은 아니며, 이러한 실시예는 예시 목적만을 위해 제공되어 있다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 지지 수단에 대한 접촉 변환기 수단의 배치, 및 착용자의 고막 상에 장치의 위치를 제시하는 본 발명의 한 구체예에 따른 접촉 변환기 조립체의 개략적인 상면도이고;

제 2a-2f 도는 본 발명의 상이한 구체예에 관한 몇몇 개략적인 측면도 및 단면도이고;

제3도는 본 발명의 접촉 변환기 조립체의 절단도 및 본 발명의 한 구체예에서 착용자의 고막 상에 장치의 대략적인 위치를 제시하는 고막제 영역의 절단도를 제시하며;

제4도는 본 발명의 한 구체예에서 고막상의 접촉 변환기 조립체의 대략적인 배치, 및 개인의 외부귀에 대한 이도(ear canal) 끝에서의 고막의 관계를 나타내는 개략도이다.

[실시예 1]

하기 절차에 의해 접촉 변환기 조립체가 제조되었다. 의사는 본원에 첨부된 부록 A에 기술된 기록에 따라 환자-고막의 음 인상(印象)을 춰했다. 그리고 나서 부록 A에 기록된 바와 같은 기술을 사용하여 오다크릴 RTC 및 메틸 메타크릴레이트로 구성된 실온 경화 아크릴 중합체를 사용하여 음 인상으로부터 양 주형을 제조하였다. 이리하여, 결과 양 아크릴 중합체 주형은 환자의 고막제 영역의 고막 표면 모양 및 크기를 가졌다.

양 주형을 사용하여, 접촉 변환기 조립체를 하기와 같이 구조하였다. 예비혼합된 Dow Corning Silastic실리콘 중합체 의료 등급 MDX 4-4210(염기 10부 및 경화제 1부)의 매우 작은 방울을 양 주형의 고막제 영역 상에 적하하여 고막제 영역 내에 얇은 필름을 제조하였다. 대안적으로, 실리콘 중합체를 먼저 고막제 영역의 주변 둘레에 산포하여 최종 장치의 직경을 형성하는 방축을 형성한 후, 형성된 영역을 부가적인 실리콘 중합체로 채울 수 있다. 다른 경우, 얇은 필름이 접촉 변환기 조립체의 지지 수단의 접촉면 또는 막을 형성한다. 결과 막의 직경은 4 내지 6 밀리미터로 다양하고 막의 두께는 1 밀리미터 이하이다. 양 주형에 마주하는 막 표면은 고막제 영역 내 환자 고막의 외면 형상이었다.

자석이 변환기(100)로 이용되었다. 자석은 자기 에너지 32 MGOe 이상을 갖는 희토류-사마륨-코발트(SmCo) 유형이었고 대략 큰직경 2 mm×작은직경 1 mm×높이 1.5 mm의 크기를 갖는 푸르스토-원추였다. 자석은 일본국 센다이시의 Seiko Instrument 로부터 구입하였다. 자석은 니켈 두층 및 금 한층으로 전기도금되었다. 니켈의 두 층의 두께는 약 50 마이크로미터였고, 금층의 두께는 약 5 마이크로미터였다. 그리고 나서, 막을 형성하기 위해 사용된 바와 같은 실리콘 중합체로 금도금 자석을 코우팅하였다. 이는 실리콘 물질의 작은 퍼들 내에서 자석을 회전시킴으로써 수행되었다. 코우팅은 1 밀리미터 이하 두께였고 자석을 위한 외피를 형성하였다.

그리고 나서 코우팅된 자석을 양 주형 상에 형성된 막위에 두었다. 양 주형, 실리콘 중합체막, 및 실리콘 중합체 코우팅된 자석의 전체 조립체를 100℃에서 예열된 오븐에 15분간 두었다. 오븐 경화 후, 외피가 막에 결합하여 조립체 내에서 자석을 지지한다. 그리고 나서 외과용 기구를 사용하여 양 주형으로부터 코우팅된 자석 및 막 조립체를 제거하였다. 결과 형성되는 접촉 변환기 조립체를 이소프로필 알콜을 사용하여 소독한 후 미네랄유로 약간 윤활시켰다. 적합한 패키지 내의 양 주형 상에 접촉 변환기 조립체 이면을 둠으로써 장치의 적하(적하)를 이룰 수 있다. 의사가 현미경을 사용하면서 비-자기 기구를 사용하여 환자의 고막에 접촉 변환기 조립체를 착용시켰다. 착용할 때 장시간 장치를 착용한 후에도 환자는 불편을 느끼지 않았다. 환자는 정상적으로 들을 수 있었고 분명하고 조심성 있는 방식으로 접촉 변환기 조립체에 상기한 바와 같이 전송된 음성 정보를 받을 수 있었다.

[실시예 2]

음 인상을 위해 사용한 것과 같은 물질을 사용하여 실시예 1에 상기한 바와 같은 음 고막 인상으로부터 양 주형을 생성하였다. 막을 위한 실리콘 엘라스토머 대신에 하기 성분들을 사용하여 중합체를 제조하였다. 세가지 예비증류되고 재냉각된 단량체를 하기 중량비로 혼합하였다 : 메틸 메타크릴레이트(50%), 헥사플루오로 이소프로필 메타크릴레이트(25%) 및 트리스-(트리메틸옥시)-3-메타크릴옥시프로필실란(25%). 혼합된 단량체에 개시제 AIBN, 아조-비스(이소부틸)니트릴을 0.2 중량% 양으로 첨가하여 중합을 개시하였다. 중합 전 단량체 혼합물에 대한 퍼어지 기체로서 질소를 제공하였다. 중합은 75℃에서 22 시간 동안 실시하였다. 중합 후 동일한 온도에서 17시간 더 경화를 실시하였다. 중합 후, 중합체를 에틸 아세테이트 내에 10 중량% 농도로 용해시켰다.

자석은 실시예 1에 기술한 바와 같았고 니겔 두층 및 최종 금층으로 전기 도금시켰다. 니켈 두 층의 두께는 약 50 마이크로 미터였고 금층이 두께는 약 5 마이크로미터 였다.

양 주형의 고막제 영역상에 중합체 용액 작은 방울을 적하(適下)하여 지지체 구조물의 접촉면 또는 막을 생성시켰다. 드로퍼를 사용하여 한 번에 한 방울을 적하하고 먼저번 방울이 반 건조 또는 점착성이 될 때까지 기다려 적하를 달성하였다. 막의 최종 직경은 4 내지 6 mm 였다. 막의 두께를 1 밀리미터 약간 이하로 구조한 후, 막이 여전히 점착성인 동안, 금도금 자석을 고막제 영역 중합에 두고 중합체 용액 두 작은 방울을 더 적가하여 자석을 코우팅함으로써 외피를 형성하였다. 자석에 마주하고 양 주형에 인접한 막 표면을 환자의 고막제 영역 내 고막 모양에 맞게 하였다.

그러고 나서, 양 주형 상의 접촉 변환기 조립체를 공기 건조시켰다. 건조후, 외과용 기구를 사용하여 양 주형으로부터 접촉 변환기 조립체를 조심스럽게 제거하였다. 양 주형을 지지체로 사용하여 실시예 1에서와 같이 접촉 변환기 조립체의 운반 및 포장을 하였다.

이리하여 이 실시예에서 제조된 장치를 의사가 현미경을 사용하면서 비-자기 기구를 사용하여 환자 고막에 대해 착용시켰다. 착용 도중 및 후에 환자는 불편을 겪지 않았고 장치는 실시예 1에 기술된 바와 같이 기능하였다.

본 발명에 따른 청각 시스템은 청각 결함이 있는 사람에 의해, 또는 음성 정보를 선택적으로 수용하기 원하는 정상적 청각을 갖는 사람에 의해 사용될 수 있다. 한가지 적용에서 외국어 번역어를 받기 원하는 개인이 일시적으로 적당한 언어를 개인에게 제공하기 위한 신호 생성장치 및 적당한 접촉 변환기 장치를 사용할 수 있었다. 다른 적용은 개인이 다른 것을 제의하고 특정한 직접적 정보를 받기 원할수 있는 시스템을 포함할 수 있다. 후자 경우의 예는 스포츠 행사, 공중 포라(fora), 라디오 또는 텔레비전 프로그램의 동시 방송 등을 포함한다. 이들 및 다른 실시예는 특정 분야의 당업자에게 명백할 것이다.

선행 연구로부터, 25 mg 내지 50 mg의 중량을 갖는 고막상에 부착된 자석의 사용의 청각 결함 환자에게 최적임이 공지되어 있다. 청각 결함이 없는 사람에 대해서는 그 범위가 다소 적다. 50 mg을 초과하는 자석은 보조되지 않은 청각(전자기 구동 시스템을 사용하지 않은 청각)에 유의한 효과를 유발함이 제시되었다. 한편, 자석이 지나치게 경량이면, 자기 에너지는 너무 약하여 귀에 유의한 진동을 부여할 수 없다.

본 발명에 따라 인공 기관을 사용하여,대략 30 mg 중량으로 만족스러운 결과가 달성될 수 있음이 제시되었다(청각 결함인에 대해). 한가지 예로, 본 발명에 따른 33 mg 중량 접촉 변환기 조립체는 개인에 의해 2달 이상 동안 성공적으로 착용되었다. 더욱이, 고막에 인공기관 착용 전 및 후 모두 청력도 측정에 의해 입증된 바, 보조되지 않은 청각에 유의한 효과가 발견되지 않았다.

본 발명의 상기 설명은 본 발명의 예시이고, 예시된 구조 및 방법의 세부 설명에서 뿐 아니라 크기, 모양, 물질 및 성분의 다양한 변화가 본 발명의 정신에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있으며, 이들 모두는 첨부된 특허 청구 범위의 범주내에 있는 것으로 생각된다. 더 이상의 고심없이 상기 설명을 사용하여 당분야의 당업자에 의해 본 발명을 이의 충분한 정도로 이용할 수 있다고 여겨진다.

[참고문헌]

하기 참고 문헌이 본 설명에 기술되었다. 모든 기술된 참고 문헌은 특별히 본 명세서에 참고로 인용된 것이다.

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3. Goode, R.L., Current Status of Electromagnetic Implantable Hearing Aids, Otolaryngologic Clinics of North America(1989) 22(1), pp. 201-209.

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5. Hurst, H. N., U.S. Pat. No. 3,710,399, Jan, 16, 1973(not assigned), Ossicle replacement Prosthesis.

6. Kinloch, A. J., Adhesion and Adhesives Science and Technology, 1st ed., Chapman and Hall, Cambridge University Press, London(1987), p. 185.

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9. Heide, J., Taige, G., Sander, T., Gooch, T., Prescott, T., Development of a Semi-Implantable Hearing Device, Adv, Audiology, (1987) Vol, 4, pp. .....(1987)......

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Claims (20)

1. 하기와 같이 구성되는, 사람의 고막을 진동시켜 사람에게 음성정보를 전하는 청각 시스템.

   (a) 음성정보를 갖는 신호를 생성하는 신호 생성 수단; 및

   (b) 다음을 포함하는 접촉 변환기 조립체 :

   (i) 상기 신호에 반응하여 상기 음성정보를 나타내는 진동을 생성하는 변환기 수단; 및

   (ii) 고막의 외부 표면 상에 상기 변환기 수단을 수동으로 해제가능하게 지지하기에 충분한 면적 및 배열의 접촉 표면을 갖는, 비반응성의 예비형성된 생적합성 재료로 적어도 부분적으로 구성되는, 상기 변환기 수단에 부착된 지지체 수단.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 변환기 수단은 영구자석을 포함하는 청각 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 영구자석은 고에너지 영구자석으로 구성되는 청각 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 변환기 수단은, 실질적으로 끝이 가늘어지는 형태를 갖는 청각 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 음성정보를 갖는 상기 신호는 전자기 신호인 청각 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 지지체 수단은 부가적으로 상기 변환기 수단을 적어도 부분적으로 둘러싸는 하우징을 포함하는 청각 시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 변환기 수단을 완전히 에워싸는 청각 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 지지체 수단은 다수의 생적합성 재료 층을 포함하는 청각 시스템.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 지지체 수단의 상기 접촉 표면과 고막 사이에 개재되는 표면 습윤제를 포함하는 청각 시스템.
10. 하기 단계들로 구성되는, 사람의 고막을 진동시켜 사람에게 음성정보를 전하는 방법 :

    (a) 전자기 신호에 반응하는 접촉 변환기 조립체를 제공하고;

    (b) 상기 접촉 변환기 조립체로부터의 진동을 고막의 외부 표면에 전하기 위하여, 고막의 외부 표면에 상기 접촉 변환기 조립체를 수동으로 해제 가능하게 고정시키고; 및

    (c) 음성 변조된 전자기 신호를 제작하여 상기 접촉 변환기 조립체를 진동시킨다.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 변환기 수단은 영구자석을 포함하는, 사람에게 음성정보를 전하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 영구자석은 고에너지 영구자석으로 구성되는 사람에게 음성정보를 전하는 방법.
13. 하기와 같이 구성되는, 청각 시스템을 위한 접촉 변환기 조립체 :

    (a) 전자기 신호에 반응하여 음성정보를 갖는 진동을 제작하는 변환기 수단; 및

    (b) 고막의 외부 표면 상에 상기 변환기 수단을 수동으로 해제가능하게 지지하기에 충분한 표면적 및 배열을 갖는 접촉 표면을 포함하는 지지체 수단.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 변환기 수단은 영구자석을 포함하는 접촉 변환기 조립체.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 영구자석은 고에너지 영구자석으로 구성되는 접촉 변환기 조립체.
16. 제 13 항에 있어서, 상기 변환기 수단은 실질적으로 끝이 가늘어지는 형태를 갖는 접촉 변환기 조립체.
17. 제 13 항에 있어서, 상기 지지체 수단은 부가적으로 상기 변환기 수단을 적어도 부분적으로 둘러싸는 하우징을 포함하는 접촉 변환기 조립체.
18. 제 13 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 변환기 수단을 완전히 에워싸는 접촉 변환기 조립체.
19. 제 13 항에 있어서, 상기 지지체 수단은 다수의 생적합성 재료층을 포함하는 접촉 변환기 조립체.
20. 제 13 항에 있어서, 상기 접촉 표면과 고막 사이에 개재되는 표면 습윤제를 포함하는 접촉 변환기 조립체.