KR102203802B1 - Implantable Hearing Aids Using Energy Harvesting - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이식형 보청기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 버려지는 에너지를 하베스팅하여 전원으로 되돌림으로써, 배터리의 용량 대비 보청기의 동작시간을 연장할 수 있는 에너지 하베스팅을 이용한 이식형 보청기에 관한 것이다.The present invention relates to an implantable hearing aid, and more specifically, to an implantable hearing aid using energy harvesting capable of extending the operating time of the hearing aid compared to the capacity of a battery by harvesting discarded energy and returning it to power. .
일반적으로 보청기는 신체의 외부에 착용하는 착용형과 신체에 삽입 가능한 이식형으로 분류된다.In general, hearing aids are classified into a wearable type that is worn outside the body and an implantable type that can be inserted into the body.
착용형 보청기에 경우 크기와 형상은 다양하며, 귀의 외부에 착용이 가능한 방식이다.In the case of a wearable hearing aid, the size and shape vary, and it is a method that can be worn on the outside of the ear.
착용형 보청기는 부식 또는 노후에 의한 제품 손상 이외는 장기적으로 사용이 가능하며, 사용 배터리의 교체가 용이하다는 장점이 있다.Wearable hearing aids can be used for a long time except for product damage caused by corrosion or aging, and have the advantage of easy replacement of used batteries.
다만, 착용형 보청기는 착용에서 해제할 경우 분실되거나 보관 및 착용시 부피가 커서 사용상에 불편함이 있는 단점이 있다.However, the wearable hearing aid has a disadvantage that it is inconvenient to use because it is lost or bulky when stored and worn when released from wearing.
최근에는 이소골 또는 측두골 등 체내에 이식하여 외부에서 보청기를 착용했음을 쉽게 인지하지 못하는 이식형 보청기(일 예로써 인공중이, 인공와우 등)가 각광을 받고 있다.In recent years, implantable hearing aids (for example, artificial middle ear, cochlear implant, etc.) that are implanted in the body such as ossicles or temporal bones and are not easily recognized that the hearing aids were worn outside are in the spotlight.
이는 이식형 보청기로 물이 유입되지 않으므로 샤워, 수영 등 활동이 자유로울 수 있기 때문이다.This is because water does not flow into the implantable hearing aid, so activities such as showering and swimming can be free.
또한, 사회적으로 난청인에 대한 부정적인 시각이 여전히 남아있어 보청기가 외부로 드러나는 것을 원치 않기 때문에, 사용자들은 우수한 이식형 보청기가 개발되기를 여전히 기대하고 있다.In addition, since negative views of the hearing-impaired person remain socially and do not want the hearing aid to be exposed to the outside, users still expect to develop excellent implantable hearing aids.
이러한, 이식형 보청기는 소리의 전단 성능에는 특별한 문제가 없지만 이식을 위한 소형화로 인해 내장 배터리 성능의 한계로 인해 사용 수명이 제한적인 단점이 있다.These implantable hearing aids have no particular problem in shearing performance of sound, but have a disadvantage in that their service life is limited due to the limitation of built-in battery performance due to miniaturization for implantation.
통상 1회 이식으로 5년 내외로 사용 가능하기 때문에 배터리 교체를 위해 다시 이식 수술을 수행해야 하므로, 배터리 교체를 위한 수술은 사용자에게 비용과 수술시 위험의 부담으로 작용할 수 있다.Since it can be used for about 5 years with a single transplant, it is necessary to perform a transplant operation again for battery replacement, so the operation for battery replacement can act as a burden of cost and risk to the user during the operation.
따라서, 이식형 보청기의 경우 배터리의 동작시간과 이식수명 연장을 위한 전력 재사용 기술이 요구되는 실정이다.Therefore, in the case of implantable hearing aids, power reuse technology is required to extend the operating time and implant life of the battery.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 트랜스듀서에 발전코일을 더 포함하는 구성으로 버려지는 에너지를 하베스팅하여 전원으로 되돌림으로써 배터리의 용량대비 보청기의 사용수명을 연장할 수 있는 에너지 하베스팅을 이용한 이식형 보청기를 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention uses energy harvesting that can extend the service life of the hearing aid compared to the capacity of the battery by harvesting the energy discarded by a configuration further including a power generation coil in the transducer and returning it to power. The purpose is to provide an implantable hearing aid.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소리를 전기적 신호로 변환하는 음향처리기, 상기 음향처리기의 전기적 신호를 전달받아 진동하는 트랜스듀서 및 상기 트랜스듀서에서 발생하는 자기장의 변화를 에너지하베스팅(energy harvesting; 버려지는 에너지를 회수하여 보조전원으로 활용하는 기술)하여 전기에너지를 획득하는 발전코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용한 이식형 보청기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a sound processor that converts sound into an electrical signal, a transducer that vibrates by receiving an electrical signal from the sound processor, and energy harvesting of a change in a magnetic field generated by the transducer. It provides an implantable hearing aid using energy harvesting, characterized in that it includes a power generation coil that acquires electrical energy by harvesting; a technology that recovers waste energy and uses it as an auxiliary power source.
일 실시예에 따르면, 상기 발전코일은 상기 케이스의 양측에 각각 분할되어 구비되어 영구자석의 전/후 진동에 의한 자기장 변화를 이용하여 전력을 수급하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment, the power generation coil is divided and provided on both sides of the case to supply and receive electric power by using a change in a magnetic field caused by a before/after vibration of a permanent magnet.
다른 실시예에 따르면, 상기 발전코일은 상기 케이스의 중앙에 구비되어 상기 진동코일에 의해 변화되는 자기장을 전기에너지로 흡수하여 전력을 수급하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment, the power generation coil is provided in the center of the case and absorbs a magnetic field changed by the vibration coil as electric energy to receive power.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 트랜스듀서의 진동시 버려지는 에너지를 에너지하베스팅하여 보조 전력으로 사용할 수 있으며, 배터리의 용량대비 이식형 보청기의 사용수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.By providing the present invention configured as described above, energy discarded during vibration of the transducer can be used as auxiliary power by harvesting energy, and there is an effect of extending the service life of the implantable hearing aid compared to the capacity of the battery.
도 1은 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 이식형 보청기를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 이식형 보청기에서 트랜스듀서를 나타내는 단면구성도.1 is a block diagram showing an implantable hearing aid using energy harvesting according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a transducer in the implantable hearing aid using energy harvesting according to the present invention.
이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the same technical field can easily implement the present invention.
본 발명의 에너지 하베스팅을 이용한 이식형 보청기는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 음향처리기(100), 트랜스듀서(300)를 포함한다. The implantable hearing aid using energy harvesting of the present invention includes a
상기 음향처리기(100)는 사용자의 피부 바깥에 부착되거나 인체내에 이식될수 있으며, 외부 소리를 받아 전기적 신호로 변환하여 상기 트랜스듀서(300)에 전달할 수 있다.The
일 실시예로서, 사용자의 피부의 안쪽에 이식된 임플란트(200)를 더 포함할 수 있으며, 상기 임플란트(200)는 음향처리기(100)의 신호를 유선 또는 무선으로 전달받아 특정 펄스의 신호로 변환시켜 트랜스듀서(300)에 전달할 수 있다.그리고, 상기 트랜스듀서(300)는 상기 음향처리기(100) 또는 임플란트(200)에 전기적으로 연결되어 전기적 신호에 따라 진동 작동하여 세반고리관의 주변 골격 또는 이소골 또는 측두골에 진동을 전달하여 사용자가 음향을 인식할 수 있도록 한다.As an embodiment, an
상기 트랜스듀서(300)는 음향처리기(100) 또는 임플란트(200)의 전기 신호에 따라 진동을 전달하기 위해 영구자석(320), 진동판(330), 진동코일(340)을 포함하는 원형의 케이스(310)를 제공할 수 있다.The
여기서, 상기 케이스(310)는 일측 또는 양측이 개방되며, 내부에 영구자석(320)이 내장된다.Here, one or both sides of the
이때, 영구자석(320)은 단일 또는 하나 이상 연속적으로 구비되며, 동일 극이 서로 맞대도록 구비되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 2개의 영구자석이 사용될 경우 N-S S-N 또는 S-N N-S의 극성 순서로 배치될 수 있다.At this time, the
또한, 상기 진동판(330)과 영구자석(320)의 사이에는 진동을 전달해주는 고무, 스프링 등의 탄성전달부재가 더 구비될 수 있다.In addition, an elastic transmission member such as a rubber or a spring for transmitting vibration may be further provided between the
그리고, 상기 케이스(310)의 내측 또는 외측에는 진동코일(340)이 권선되어 배치되며, 상기 음향처리기(100) 또는 임플란트(200)에서 전달받은 전기적 신호에 따라 전류의 방향을 바꾸어 상기 케이스(310) 내부의 자기장의 방향을 변화시킬 수 있다.In addition, a
그리고, 상기 케이스(310)의 개방된 양측 또는 일측에는 진동판(330)이 구비된다.In addition,
상기 진동판(330)은 상기 진동코일(340)에 제공되는 전류의 방향에 따라 로렌츠힘(Lorentz force)의 원리에 의해 발생되는 자기장에 의하여 진동하는 영구자석(320)에 의해 진동된다.The
따라서, 상기 음향처리기(100) 또는 상기 임플란트(200)의 신호(전류의 방향)에 따라 상기 진동코일(340)에 의하여 발생되는 자기장의 방향이 변화하여 상기 영구자석(320)이 진동하고, 상기 진동판(330)에 진동을 전달하여 세반고리관의 주변 뼈 또는 이소골 또는 측두골에 진동을 전달하여 골전도로 사용자가 음향을 인식할 수 있다.Accordingly, the direction of the magnetic field generated by the
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(310)의 둘레에는 상기 진동코일(340)의 자기장 변화에 의하여 전류가 유도되며, 상기 유도된 전류에 의하여 상기 음향처리기(100) 또는 트랜스듀서(300)와 연결되는 배터리(210)에 보조 전력을 공급하는 발전코일(350)을 포함할 수 있다. 상기 배터리(210)는 인체에 이식될 수 있으며, 인체의 외부에 존재할 수도 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, a current is induced around the
도 2의 (a) 실시예에 의하면, 상기 발전코일(350)은 상기 케이스(310)의 양측에 각각 분할되어 구비되어 영구자석(320)의 진동에 의한 자기장 변화에 의하여 유도된 전류를 배터리(210)에 보조적으로 공급할 수 있다. 이 경우 발전코일(350)은 상기 케이스(310)에 권선되어 상기 트랜스듀서(300)와 함께 진동할 수도 있고, 또는 상기 케이스(310)와 물리적으로 분리되어 고정됨으로써 상기 트랜스듀서(300)의 진동시에도 고정된 상태일 수도 있다. 트랜스듀서(300) 또는 영구자석(320)의 진동시에도 발전코일(350)이 고정된 상태라면 회수되는 전력의 양이 커지게 된다.According to the embodiment (a) of FIG. 2, the
도 2의 (b) 실시예에 의하면, 상기 발전코일(350)은 상기 케이스(310)의 중앙에 구비되어 영구자석(320)의 진동에 의한 자기장 변화에 의하여 유도된 전류를 배터리(210)에 보조적으로 공급할 수 있다. 이 경우 발전코일(350)은 상기 케이스(310)에 권선되어 상기 트랜스듀서(300)와 함께 진동할 수도 있고, 또는 상기 케이스(310)와 물리적으로 분리되어 고정됨으로써 상기 트랜스듀서(300)의 진동시에도 고정된 상태일 수도 있다. 트랜스듀서(300) 또는 영구자석(320)의 진동시에도 발전코일(350)이 고정된 상태라면 회수되는 전력의 양이 커지게 된다.According to the embodiment (b) of FIG. 2, the
한편, 발전코일(350) 또는 진동코일(340)의 위치는, 도 2의 실시예에 제한되지 않으며 각각 상기 케이스(310)의 내부 또는 외부, 중앙 또는 양측 또는 일측 단부 등 다양하게 위치될 수 있음을 알 수 있다.Meanwhile, the location of the
한편, 상기 트랜스듀서(300)는 실시예로서 이소골에 설치되는 이소골진동식와 측두골에 설치되는 측두골진동식을 포함한다.On the other hand, the
이소골진동식에 경우 설치 공간이 협소하여 2mm 이하 소형으로 제작되며, 소모되는 전력이 적고 달팽이관에 직접적으로 진동을 전달할 수 있으나, 최대 크기는 2mm 이하의 크기를 가지게 되어 발전코일(350)에 의하여 회수되는 전력량이 적을 수 있다.In the case of the ossicles vibration type, the installation space is small, so it is manufactured in a compact size of 2 mm or less, and the power consumed is small and the vibration can be transmitted directly to the cochlea, but the maximum size has a size of 2 mm or less, which is recovered by the
반면에, 측두골진동식에 경우 달팽이관으로부터 거리가 있어 진동출력이 높아야 하고 베터리 많이 소모될 수 있으나, 이소골진동식에 비해 설치 공간이 넓어 10mm 이상의 크기로 제작할 수 있으며, 발전코일(350)에 의해 회수되는 전력량이 상대적으로 매우 높다.On the other hand, in the case of the temporal bone vibration type, since there is a distance from the cochlea, the vibration output must be high and a lot of batteries may be consumed, but the installation space is wider than that of the isobone vibration type, so it can be manufactured in a size of 10 mm or more, and the amount of power recovered by the
즉, 상기 트랜스듀서(300)가 이소골에 위치되는 경우 최대 크기는 2mm 이하의 크기를 가지게 되어 발전코일(350)에 의하여 회수되는 전력량이 적을 수 있으나, 측두골에 위치되는 경우 10mm 이상의 크기로 제작될 수 있어 회수되는 전력이 최대한 증가될 수 있다.That is, when the
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 트랜스듀서의 진동에 의하여 발생되는 자기장 변화를 전기에너지로 회수하여 보조 전력으로 사용할 수 있으며, 배터리 또는 이식형 보청기의 동작수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.By providing the present invention configured as described above, the change in the magnetic field generated by the vibration of the transducer can be recovered as electrical energy and used as auxiliary power, and there is an effect of extending the operating life of the battery or implantable hearing aid.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims described above should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the present inventors appropriate the concept of terms to describe their own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention on the basis of the principle that it can be defined.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configurations shown in the drawings and embodiments described in the present specification are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical ideas of the present invention, and thus can be replaced at the time of application. It is to be understood that there may be a variety of equivalents and variations that may exist.
100: 음향처리기
200: 임플란트
210: 배터리
300: 트랜스듀서
310: 케이스
320: 영구자석
330: 진동판
340: 진동코일
350: 발전코일100: sound processor
200: implant
210: battery
300: transducer
310: case
320: permanent magnet
330: diaphragm
340: vibrating coil
350: power generation coil
Claims (5)
상기 음향처리기(100)의 전기적 신호를 전달받아 진동하는 트랜스듀서(300); 및
상기 트랜스듀서(300)에서 발생하는 자기장의 변화를 에너지하베스팅하여 전기에너지를 획득하는 발전코일(350)을 포함하고,
상기 트랜스듀서(300)는,
일측 또는 양측이 개방된 케이스(310)와;
상기 케이스(310)에 권선 배치되며, 상기 음향처리기(100)의 신호에 따라 자기장을 형성하는 진동코일(340)과;
상기 케이스(310)의 내부에 구비되어 자기장의 방향에 따라 진동가능한 영구자석(320)과;
상기 케이스(310)의 개방된 일측 또는 양측에 구비되어 상기 영구자석(320)의 진동을 전달하는 진동판(330)을 포함하며,
상기 음향처리기(100)의 신호를 유선 또는 무선으로 전달받아 특정 펄스의 신호로 변환시켜 트랜스듀서(300)에 전달하는 임플란트(200)를 더 포함하며,
상기 진동코일(340)은 상기 케이스(310)의 내측에 권선 배치되며, 상기 음향처리기(100) 또는 임플란트(200)에서 전달받은 전기적 신호에 따라 전류의 방향을 바꾸어 상기 케이스(310) 내부의 자기장의 방향을 변화시키고,
상기 발전코일(350)은 상기 케이스(310)의 외측 둘레에 권선 배치되고, 상기 진동코일(340)의 자기장 변화에 의하여 전류가 유도되며, 유도된 전류에 의하여 배터리(210)에 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용한 이식형 보청기.
A sound processor 100 for converting sound into an electrical signal;
A transducer 300 that vibrates by receiving an electrical signal from the sound processor 100; And
Including a power generation coil 350 for obtaining electrical energy by harvesting energy for the change in the magnetic field generated in the transducer 300,
The transducer 300,
A case 310 with one or both sides open;
A vibration coil 340 that is wound around the case 310 and forms a magnetic field according to a signal from the sound processor 100;
A permanent magnet 320 provided inside the case 310 and capable of vibrating according to the direction of a magnetic field;
It includes a vibration plate 330 provided on one or both sides of the case 310 open to transmit the vibration of the permanent magnet 320,
Further comprising an implant 200 for receiving the signal from the sound processor 100 by wire or wirelessly, converting it into a signal of a specific pulse, and transmitting it to the transducer 300,
The vibration coil 340 is wound on the inside of the case 310 and changes the direction of the current according to the electric signal transmitted from the sound processor 100 or the implant 200 to change the magnetic field inside the case 310. Change the direction of
The power generation coil 350 is wound around the outer periphery of the case 310, a current is induced by a change in the magnetic field of the vibration coil 340, and supplies power to the battery 210 by the induced current. Implantable hearing aid using energy harvesting, characterized in that.
상기 발전코일(350)은 상기 케이스(310)의 양측 단부에 각각 구비된 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용한 이식형 보청기.
The method according to claim 1,
The power generation coil 350 is implanted hearing aid using energy harvesting, characterized in that provided at both ends of the case (310).
상기 발전코일(350)은 상기 케이스(310)의 중앙에 구비된 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용한 이식형 보청기.
The method according to claim 1,
The power generation coil 350 is implanted hearing aid using energy harvesting, characterized in that provided in the center of the case (310).
상기 트랜스듀서(300)는 사용자의 이소골 또는 측두골에 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용한 이식형 보청기.
The method according to claim 1,
The transducer 300 is an implantable hearing aid using energy harvesting, characterized in that it is installed in the user's ossicles or temporal bones.
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KR1020190142219A KR102203802B1 (en) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | Implantable Hearing Aids Using Energy Harvesting |
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