KR20000016084A - 이식가능한 보청기의 개량 마이크로폰 - Google Patents

이식가능한 보청기의 개량 마이크로폰 Download PDF

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에스. 죠지 레신스키
알만드 피. 뉴커만스
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알만드 피. 뉴커만스
에스. 죠지 레신스키
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Abstract

이식가능한 밀폐된 마이크로폰(50)은 두꺼운 가장자리부(56)에 의해 둘러싸인 얇은 중앙부(54)을 갖는 다이아프램(52)을 포함한다. 일렉트릿 물질시트(72)의 한쪽은 다이아프램(52)에 결합되어 있고, 다른 쪽은 돌기판(82)에 접촉된다. 가장자리부(50)는 하우징(112)에 결합됨에 따라 일렉트릿(72)과 판(82)을 기밀하게 밀봉한다. 마이크로폰(50)은 판(82)과 일렉트릿(72) 모두를 이식가능한 보청기시스템(10)에 포함된 증폭기(30)의 입력측에 연결하는 전기 컨넥터를 또한 포함한다.
바람직하게, 마이크로폰(50)은 증폭기(30) 및 이식가능한 보청기시스템(10)의 동작을 위한 전원을 공급하는 배터리와 같은 에너지저장장치와 함께 밀폐된 전자모듈(100)에 결합된다.
이러한 배치에 의해, 마이크로폰의 다이아프램(52)은 전자모듈 하우징(112)의 표면을 형성한다. 전기컨넥터(134)는 증폭기(30)로부터의 출력신호를 이식가능한 보청기 시스템(10)의 마이크로 액추에이터(32)로 전달한다.

Description

이식가능한 보청기의 개량 마이크로폰
"이식가능한 보청기" 발명에 대하여 1996. 9. 19.자로 출원된 PCT 특허출원 PCT/US96/15087호(이하 PCT 특허출원이라고 함)는, 매우 작은 이식가능한 마이크로 액추에이터를 사용하는, 이식가능한 보청기 시스템에 관하여 기술하고 있다. 이 PCT 특허출원은, 피드백이 일어나지 않도록, 이식된 마이크로 액추에이터로부터 신체적으로 매우 멀리 떨어져 있을 수 있는 Kynar(등록상표) 마이크로폰을 개시하고 있다. PCT 특허출원에 개시된, 완전히 이식가능한 보청기 시스템은 한 세트의 배터리로 5년동안에 걸쳐 동작할 수 있고, 110 dB의 음향레벨을 낼 수 있다. PCT 특허출원에 기술된 완전 이식가능한 보청기 시스템은 극히 콤팩트하고, 튼튼하고, 단단하며, 현재 사용하고 있는 보청기가 가지고 있는 문제점을 개선하는데 상당한 진전을 이루었다.
PCT 특허출원에 개시된 Kynar 마이크로폰이 완전히 이식되어 동작가능한 보청기 시스템을 제공할 수 있지만, 동 보청기 시스템의 성능은 보다 더 민감한 일렉트릿 마이크로폰을 사용함으로써 개선될 수 있을 것이다. 미국특허 제4,947,478호(이하, '478 특허라고 함)와 제5,015,225호(이하, '478 특허의 분할특허)는, 부분적으로 이식가능한 보청기 시스템의 외이도관 유닛(an outer ear canal unit)내에 종래의 일렉트릿 마이크로폰을 결합하는데 대하여 기술하고 있다. "일렉트릿 마이크로폰 어셈블리, 및 그 제조방법" 발명에 관한 미국특허 제5,408,534호는, 보청기에 사용되는 일렉트릿 마이크로폰의 챠지판(charge plate)을, 임피단스정합회로 또는 내부 증폭기의 입력단자에 결합하기 위한 개량구조와 방법을 개시하고 있다. 상술한 특허들에 언급되지 않은, 완전히 이식가능한 보청기시스템용의 일렉트릿 마이크로폰을 사용하는데 있어서의 하나의 난점은, 음파가 마이크로폰에 부딪치는 것을 허용하는 동시에, 일렉트릿 탈분극을 방지하기 위하여 마이크로폰은 밀폐되어야 한다는 것이다.
PCT 특허출원에서 개시된 보청기 시스템은 완전히 이식되기 때문에, 시스템 배터리는 5년간 사용후에 교체가 요구되며, 이는 반드시 외과수술을 포함한다.
완전히, 이식가능한 보청기 시스템의 또 다른 측면은 배터리 교체전 및 교체후 5년간 시스템의 마이크로폰과 마이크로 액추에이터를 시스템의 신호처리 증폭기에 신뢰성 있게 확실히, 전기적인 연결을 하는 것이다.
본 발명은 완전히 이식가능한 보청기시스템, 보다 상세하게는 이처럼 완전히 이식가능한 보청기시스템에 사용하기에 적합한 일렉트릿(electret) 마이크로폰, 그리고 이러한 일렉트릿 마이크로폰 또는 다른 형태의 마이크로폰이 어떻게 완전이식가능한 보청기 시스템에 결합될 수 있는가에 관한 것이다.
도 1은, PCT특허출원에 의해 개시된 완전히 이식가능한 보청기시스템의 부품들의 상대적 위치를 보여주며, 외이, 내이 및 중이를 나타낸 인간의 측두골(temporal bone)을 통한 관상(coronal) 부분단면개략도 ;
도 2a는, 다이아프램, 일렉트릿, 일렉트릿의 표면과 접촉한 판, 그리고 일렉트릿과 판을 포함하여 기밀하게 밀폐된 하우징을 포함한 본 발명에 의한 일렉트릿 마이크로폰을 도시한 분해정단면도 ;
도 2b는, 도 2a에 일렉트릿과 판간의 접촉을 도시한 2a의 선2b-2b을 따르는 확대정단면도 ;
도 2c는, 다이아프램 및 다이아프램의 얇은 중앙부를 세분한 보강 리브(reinforcing ribs)를 도시한 도 2a의 선2c-2c을 따르는 정면도 ;
도 3a는, 도 2a의 단면도에 도시된 판의 다른 실시예의 정면도 ;
도 3b는, 도 3a의 정면도에 도시된 판의 다른 실시예를 도시한, 도2b와 비슷한 단면도 ;
도 4는, 일렉트릿마이크로폰, 증폭기 및 완전히 이식가능한 보청기 시스템의 작동을 위한 배터리를 포함하는 전자모듈을 귀 뒤쪽에 위치한 외이뼈에 조각되어진 캐비티내로 이식함을 도시한 정단면도 ;
도 5는, 전자모듈의 바람직한 배열과 외이뼈상에서의 이식을 위한 바람직한 수직 위치를 나타내는 도3의 선4-4를 따르는 디스크형상의 이식가능한 전자모듈의 정면도 ;
도 6은, 다수의 마이크로폰을 포함하고 도 5에 도시한 디스크형상의 전자모듈과 비슷한, 타원형의 이식가능한 전자모듈의 다른 실시예의 정면도 ;
도 7은, 도 4, 5 및 6에 각각 도시된 것과 같은 전자모듈의 수용 및 용이한 교체에 적합한 영구적으로 이식된 슬리브를 도시한 부분단면도 ;
도 8은, 증폭기와 배터리, 그리고 외이강의 피부를 누르는 마이크로폰을 포함하는 전자모듈을 측두골에 조각된 캐비티내로 이식함을 도시한, 도1의 부분단면도와 비슷한, 측두골(temporal bone)을 통한 관상(coronal) 부분단면개략도 ; 그리고
도 9는, 도8에 도시된 바와같이 이식될 때, 전자모듈을 지지하기 위해 바람직하게 이용되는 슬리브의 확대단면도이다.
본 발명의 실시를 위한 최량의 형태
도 1은 완전히 이식가능보청기(10)를 피험체(12)의 측두골(11)에 이식한 후의 각 부품들의 상대적인 위치를 도시한 것이다. 도 1은 또한 통상 이도라고 인식되는 외이강(14)의 일단에 위치한 외이(13)를 나타낸 것이다. 외이강(14)의 타단은 고막(15)에서 끝난다. 고막(15)은 외이강(14)을 통해 이동하는 음파에 대응하여 기계적으로 진동한다. 고막(15)은 외이강(14)과 중이강(16) 사이의 해부학적 배리어(anatomic barrier)의 역할을 한다. 고막은 비교적 넓은 구역의 음파를 모아서 전정창(19)의 매우 작은 구역으로 송출함으로써 음파를 증폭한다. 내이(17)은 측두골(11)의 중간측면(medial aspects)에 위치한다. 내이(17)는 균형을 잡기 위한 반원형관과 듣기를 위한 달팽이관(20)을 포함하고 있다. 갑각(18)으로 나타내어진 비교적 큰 뼈가, 귀막낭뼈(31)로부터 달팽이관(20)의 기저코일부(basal coil)에 가로놓인 전정창(19) 아래로 돌출되어 있다. 와우창(29)은 전정창(19)으로부터 갑각(18)의 반대편에 위치하고 와우팀파괴(scala tympani ; 고실계)의 기저단(basel end)에 가로놓여 있다.
이소골(21)로 표시된 3개의 움직일 수 있는 뼈(추골, 침골 및 등골)가, 고막(15)을 전정창(19)에서 내이(17)와 연결하기 위하여, 중이강(16)에 걸쳐져 있다. 이소골(21)은 고막(15)의 기계적 진동을 내이(17)로 이송하여 1000Hz에서 2.2의 계수로 그 동작을 기계적으로 디앰플리화이한다(de-amplify). 전정창(19) 내의 등골판(27)의 진동은 달팽이관(20)의 전정계(scala vestibuli)에 포함된 외림프액(20a)에 진동을 일으킨다. 이들 압력파 "진동"은 외림프액(20a)과 달팽이관(20)의 내림프액을 통해 이동하여 기저막의 이동파형을 만들어낸다. 기저막의 변위는 수용기세포(20b)의 섬모(cilia)를 구부린다. 수용기세포(20b)의 섬모의 전단 효과가 수용기세포(20b)의 소극(depolarization)을 일으킨다. 수용기세포(20b)의 소극화는 청각신호로 하여금 고도로 조직화된 방식으로 청각신경섬유(20c)를 따라 이동하여 뇌간을 통해, 피험체(12)의 뇌의 측두엽내에 궁극적으로 신호를 보내어 진동을 "소리"로서 인식하게 한다.
이소골(21)은 하나의 추골(22), 하나의 침골(23) 및 하나의 등골(24)로 이루어진다. 등골(24)은 아치(25,26)와 전정창(19)을 덮는 하나의 등골판(27)을 가지는 하나의 "ㄷ"자형(stirrup)처럼된 형상이다. 움직일 수 있는 등골(24)은, 전정창의 단단한 귀캡슐마진(solid capsule margins)에 등골판(27)을 부착하는 환형 인대(ligament)에 의해 전정창(19)내에 지지되어 있다.
도 1은 또한 보청기(10)이 세가지 주요부품을 도시하고 있는데, 하나의 마이크로폰(28), 도 1에 별도로 도시되어 있지 않은 신호처리증폭기(30), 그리고 마이크로액추에이터(32)가 그것이다. 소형케이블(또는 유연성의 인쇄회로)(33,34)이 신호처리증촉기(30)를 각각 마이크로액추에이터(32) 및 마이크로폰(28)과 서로 연결한다. PCT특허출원은 마이크로폰이 상표 Kynar에 의해 상업적으로 인식되는 폴리비닐리덴플루오라이드("PVDF")의 생체교합적이고 이식가능한 매우 얇은 시트로 구성됨을 개시하고 있다. PCT특허출원에서 개시된 마이크로폰(28)은 약 0.5∼2.0㎠의 면적을 가진다. PCT특허출원은 또한 마이크로폰(28)은 귓바퀴내의 피부아래에 장착되거나 또는 선택적으로 외이(13)의 POSTAURICULAR AREA에 이식될 수 있음을 개시하고 있다. 신호처리증폭기(30)는 피험체의 외이뼈(39)에 외과적으로 만든 함몰부(38)내에 외이(13)뒤에 피하이식된다. 신호처리증폭기(30)는 소형케이블(33)을 통해 마이크로폰(28)으로부터 신호를 받아서, 증폭하고 처리하여(condition), 외이강(14)내에 피하이식된 소형케이블(34)을 거쳐 마이크로액추에이터(32)에 처리된 신호를 재송출한다. 신호처리증폭기(30)는 바람직한 청각적 응답을 얻기 위하여 마이크로액추에이터(32)에 처리신호의 특성을 적합하게 매칭시키기 위하여 마이크로폰(28)으로부터 받은 신호를 처리한다. 신호처리증폭기(30)은 디지탈 또는 아날로그신호처리를 할 수도 있고, 비선형적이고 고도로 복잡한 신호처리를 할 수도 있다.
마이크로액추에이터(32)는, 신호처리증폭기(30)로부터 받은 전기신호를 진동으로 변환시키며, 이 진동이 직접적으로 또는 간접적으로 내이(17)의 외림프액 (20a)을 기계적으로 진동시킨다. 전술한 바와 같이, 외림프액(20aa)내의 진동이 수용기세포(20b)를 활성화시켜서 청각신경섬유(20c)를 자극하며, 이 청각신경섬유가 피험체(12)의 뇌에 신호를 보내어 기계적 진동을 소리로 인식하도록 한다.
도 1은 외이(13)에 대한 마이크로폰(28), 신호처리증폭기(30) 및 마이크로액추에이터(32)의 상대적인 위치를 나타낸다. 신호처리증폭기(30)가 피하이식되어 있지만, 피험체(12)는 외부착용 소형보청기의 동작을 제어하기 위하여, 현재 사용 되고 있는 것과 동일한 기술을 이용하여 보청기(10)의 동작을 조절할 수 있다. 마이크로폰(28)과 마이크로액추에이터(32)는, 모두 매우 작아서 그들을 이식함에 있어 피험체(12)의 조직을 거의 또는 전혀 손상시키지 않는다. 마찬가지로 중요한 것은, 마이크로폰(28)과 신호처리증폭기(30)가 귀를 통한 소리의 정상적인 전도에 간섭을 일으키지 않으며, 그에 따라 보청기를 끄거나 동작시키지 않을 때도 듣는데 지장을 주지 않는다.
PCT특허출원은 본 발명에서 적절하게 이용될 수 있는 신호처리증폭기(30)과 마이크로 액추에이터(32)에 대하여 좀 더 자세하게 기술하고 있다. 따라서, PCT특허출원은 이하 완전히 설명된다 할 지라도 참고적으로 결합된다.
II. 이식가능한 마이크로폰
도 2a는 본 발명에 의한 이식가능한 마이크로폰(50)의 분해정단면도이다.
이식가능한 마이크로폰(50)은 바람직하게는 티타늄과 같은 생체교합적 금속 물질 시트로 형성되고 두께가 1∼2㎜인 다이아프램(52)을 포함한다.
다이아프램(52)의 중앙부(54)는 약 5∼12 마이크론 두께로 리쏘그래픽 에칭된다.
중앙부(54)를 둘러싸는 외측 가장자리부(56)는 이식가능한 마이크로폰(50)에 또한 포함된 하우징(58)에 용이하게 부착하기 위하여 두껍게 남겨둔다. 하우징(58)은 또한 바람직하게는 티타늄과 같은 생체교합적 물질로 만들어진다. 실링층(62)은 바람직하게는 불과 수백 Å 두께의 스퍼터된 크롬박층 및 여기에 피복된 더 두꺼운 금(gold)층으로 이루어진다.
1 내지 수 마이크론 두께의 실링층(62)은 마이크로폰(50)의 얇은 중앙부(54)에 있을 수 있는 크랙 또는 핀홀을 덮는다.
다이아프램(52)에 대한 에칭은 도 2c에 도시된 바와 같이, 하우징(58)으로부터 가장 멀리 있는 중앙부(54)의 표면에서 돌출된 교차 보강 리브(64)(intersecting reinforcing ribs) 격자를 만들수도 있다.
보강리브(64)는 중앙부(54)를 다수의 분할 멤브레인(66)으로 세분하고, 이것들은 보강리브(64)에 의해 역학적으로 지지된다.
실링층(62)과 함께 다이아프램(52)를 만든 후, 0.5㎜ 두께의 테프론 필름과 같은 금속화 표면(metalized surface)을 가진 일렉트릿 물질의 시트(72)는 금속과 표면이 다이아프램(52)와 접하도록 실링층(62)에 열적으로 결합된다.
다이아프램(52)로부터 가장 멀리 떨어진 시트(72)의 표면은 코로라방전 또는 전자 충격으로 분극된다.
결합된 일렉트릿 시트(72)를 가진 다이아프램(52) 어셈블리는 하우징(58)내에 배치된 전기전도(82)상으로 압착된다. 절연층(84)는 판(82)과 하우징(58) 사이에 끼워진다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 판(82)는 일렉트릿 시트(72)와 병립되는 자연적인 돌기표면(86)을 가지거나, 표면(86)은 도톨도톨한(knurled) 또는 다른 조절된 돌기로 형성될 수 있다. 하우징(58)울 관통하는 전기 컨넥터(94)의 접점(92)은 소형케이블(33)을 통하여 이식가능한 마이크로폰(50)으로부터 입력신호를 보청기(10)에 포함된 신호처리 증폭기(30)에 전달한다.
하우징(58)의 가장자리부(98) 위로 판(82)의 표면(86)이 약간 돌출되도록 판(82) 및 층(84)의 두께가 선택된다. 다이아프램(52)의 외측 가장자리부(56)는 하우징(58)의 가장자리부(98)와 용접된다. 판(82)의 표면(86)이 하우징(58)의 가장자리부(98)상에 돌출되어 있으므로, 외측 가장자리부(56)를 가장자리부(98)와 용접하면 다이아프램(52) 및 일렉트릿 시트(72)는 압력이 걸려서, 시트(72)와 판(82)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 많은 포인트에서 접하게 된다. 중앙부(54)에 부딪치는 음파는 일렉트릿 시트(72)를 편향시켜 판(82)상에 이식가능한 마이크로폰(50)으로부터의 출력신호를 구성하는 전하를 만든다.
하우징(58)은 이식가능한 마이크로폰(50)의 하나의 전극을 형성하고, 접점(92)은 다른 전극을 형성한다.
도 3a 및 3b는 판(82)에 대한 다른 실시예를 도시한다. 이들 도면에서 도시된 판(82)의 실시예는 시트(72)와 접하는 판(82)의 표면(86)에 조절된 돌기를 형성하고 리쏘그래픽히게 정의된 돌기(99)의 배열을 포함한다.
돌기(99)는 100 내지 1000 마이크론 간격으로 떨어져 있고 판(82)의 표면(86)을 수 내지 100 마이크론 사이의 깊이로 에칭하여 형성된다.
하우징(58)의 직경은 5.0㎜∼25.0㎜이지만, 음향적인 이유때문에 바람직하게는 직경이 10.0㎜를 넘지 않는다.
기밀하게 밀폐된 이식가능한 마이크로폰(50)은 피하(subcutaneously)에, 예를 들어 외이(13) 뒤에 최소한 음의 감쇄(attenuation)를 위하여 다이아프램(52)의 중앙부(54)가 외이뼈(39)상에 놓인 피부(108)와 긴밀하게 접하도록 이식될 수 있다. 이식가능한 마이크로폰(50)은 튼튼하고 직접적인 충격을 받아들일 수 있다.
상기 기술된 이식가능한 마이크로폰(50)은 신호처리 증폭기(30)와 결합될 수 있어, 도 4에 도시된 바와 같이 보청기(10)를 위한 디스크 형상의 통합 전자 모듈(100)을 제공할 수 있다.
신호 처리 증폭기(30)와 이식가능한 마이크로폰(50)의 도 4에서 도시된 바와 같은 전자모듈(100)로의 통합은 이식가능한 마이크로폰(50)을 전자모듈(100)의 한쪽에 배치한다. 이 위치에 배치됨으로써, 이식가능한 마이크로폰(50)의 하우징(58)과 다이아프램(52)은 전자모듈(100)의 벽부(102)를 형성하고 도 1a에 도시된 소형케이블(33)은 이식가능한 전자모듈(100)내에 이식가능한 마이크로폰(50)과 신호처리 증폭기(30)간을 직접 통과한다. 전자 모듈(100)은 실질적으로 이식가능한 마이크로폰(50)을 신호처리 증폭기(30)에 연결하는 소형 케이블(33)과 이에 대한 어떠한 실패가능성을 제거한다.
PCT 특허출원에서 기술된 바와 같이 통합 전자 모듈(100)을 가지는 보청기(10)에 대하여는, 신호처리 중폭기(30)와 이식가능한 마이크로폰(50)을 가지는 전자모듈(100)은 외이뼈(39)에 외과적으로 조각된 함몰부(38)내로 피험체(12)의 외이(13)뒤에서 피하이식될 수 있다.
전자모듈(100)을 수용하는 생체교합적이고 금속성 슬리브(132)를 수용하기 위하여 외과적으로 조각된 함몰부(38)는 5㎜이상 깊어서는 아니되고, 외이뼈(39)를 약하게 할 수 있는 날카로운 코너에서의 집중응력을 피하기 위하여 둥근 코너를 가지도록 형성되어야 한다. 슬리브(132)는 함몰부(38)에 영구히 장착되어 전자모듈(100)의 제거 및/또는 교체를 용이하게 한다.
이 위치에 전자모듈(100)을 배치함으로써 신호처리증폭기(30)로부터의 출력신호를 마이크로 액추에이터(32)로 전달하는 소형케이블(34)만이 남겨진다.
전자모듈(100)을 위한 디스크형상의 하우징(112) 뿐만 아니라 다이아프램(52)와 이식가능한 마이크로폰(50)의 하우징(58)은 전형적으로 티타늄, 티타늄합금 또는 스테인레스 스틸과 같은 생체교합적인 금속으로 만들어진다.
디스크형상 하우징(112)는 증폭기의 전자장치와 배터리를 수용하기 위하여 직경이 1.0∼3.0cm이고, 높이는 전형적으로 0.5∼1.0cm이다. 전자모듈(100)을 위한 하우징(112)이 디스크형상이라기 보다는 확장된 실린더(elongated cylinder)라고 할지라도, 실린더형의 곡면벽(102)은 여전히 이식가능한 마이크로폰(50)과 결합된다. 이러한 조건하에서, 다이아프램(52)의 중앙부(54)는 실린더형의 곡면벽(102)의 곡률과 동일 곡률을 가진다.
도 5는 도 4와 관련된 상기 기술된 바와 같은 이식에 적합한 전자모듈(100)의 다른 실시예를 도시한 평면도이다. 전자모듈(100)을 이식하기 위한 바람직한 위치는 피험체(12)상의 임시선(122) 아래 위치한 이식가능한 마이크로폰(50)과 더불어 존재하는 것으로 보인다. 이 위치는 전자모듈(100)의 낮은 반쪽에 있는 이식가능한 마이크로폰(50)상의 상대적으로 얇은 피부(108)과 전자모듈(100)의 상부상의 더 두꺼운 피부(108)을 제공한다. 온-오프 압력스위치(124)는 임시선(122)위에 있는 전자모듈(100)의 하우징(112)에 압력볼륨-조절(126)과 함께 위치한다. 이 위치에 배치됨으로써, 피험체(12)는 온-오프 스위치(124)와 압력볼륨-조절(126) 위에 놓인 피부(108)을 누름으로써 보청기(10)의 작동을 제어할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 전자모듈(100)의 타원형의 또 다른 실시예를 도시한것이다. 도 6에 도시된 실시예는 전자모듈(100)을 가로질러 수평으로 배열된 각 이식가능한 마이크로폰(50)의 음향어레이(128)을 포함한다. 1997년 2월 14일 출원된 "개량된 생체교합적인 트랜스듀서"라는 명칭의 미합중국특허 제08/801,056호 및 동일 명칭과 동일 출원일을 갖는 특허협력조약("PCT") 국제특허출원 PCT/US97/ 02323("개량된 생체교합적인 트랜스듀서 특허출원") 에 보다 상세한 설명에 나타낸 바와 같이, 적절히 부착된 신호처리증폭기(30)가 어레이(128)로부터 원하는 특성의 감도 패턴을 얻기 위하여, 각각의 이식가능한 마이크로폰(50)들로부터 발생된 신호를 독립적으로 합산하고, 각각의 이식가능한 마이크로폰(50)으로부터의 신호에 적절한 가중치를 가한다. 이렇게 함으로써, 보청기(10)는 청취하고자 하는 음향은 크게 하면서 동시에 소음을 감소시키는데 사용할 수 있는 방향성을 피험체(12)에게 제공할 수 있다. 개량된 생체교합적인 트랜스듀서 특허출원은 이하 참고적으로결합된다.
5,000Hz에서, 공기중의 음의 파장은 단지 6.8㎝이다. 5,000Hz에서 1.5파장 길이의 방향성어레이를 제공하기 위해서는 마이크로폰 어레이(128)가 단지 몇센티미터길이일 것을 필요로 한다. 마이크로폰 어레이(128)의 각각의 이식가능한 마이크로폰(50)으로부터의 출력신호는 함께 신호처리증폭기(30)로 보내진다. 신호처리증폭기(30)는 피험체(12)에 의해 감지된 음향에 대한 방향성패턴을 만들기 위해 미리 정한 분포를 가지는 각각의 이식가능한 마이크로폰(50)으로부터의 출력신호를 적절히 비교한다. 피험체(12)의 외이뼈(39)위의 외이(13) 주위에 마이크로폰 어레이(128)를 이식하는 것은 방향성 음향수신패턴과 같이 만든다. 마이크로폰 어레이(128)의 최대감도가 청취희망음향쪽에서 얻어지도록 방향을 정함으로써, 피험체(12)가 그러한 음향의 수신을 향상시키고 소음을 거부하는데 유리하게 위의 방사형 패턴(radiation pattern)을 이용할 수 있을 것이다.
도 4, 5 및 6에 도시된 전자모듈(100)을 위한 배열로써, 전자모듈(100)은 피험체(12)의 외이뼈(39)내로 영구히 이식된(예를 들면, 덧대진) 슬리브내로 바람직하게 수용된다. 영구이식된 슬리브(132)의 외부표면은 이식후 뼈의 성장을 촉진하여 하우징(112)을 고정하기 위해 깊이 80∼130 마이크론 리지(ridges)를 포함할 수 있다. 영구히 이식된 슬리브(132)는
마이크로액추에이터(32)로부터의 소형케이블(34)에 영구적인 접속을 제공하는 중앙돌기(134)를 포함한다. 전자모듈(100)은 록킹링(136, locking ring)과 전자모듈(100)과 슬리브(132) 및 록킹링(136) 양자사이의 O-링(138)에 의해 고정된다. O-링(138)은 전자모듈(100)과 슬리브(132)사이의 갭(142)속으로 체액이 들어가는 것을 막아준다. 더육이, 갭(142)은 전자모듈(100), 슬리브(132) 및 중앙돌기(134)의 외부표면에 대한 접착력을 초과하는 응집력을 가진 전기적으로 절연성이며 생체교합적인 겔 물질로 채워질 수 있다.
만일 전자모듈(100)은 디스크형태이라기 보다는 실린더형상이라면, 이식가능한 마이크로폰(50)은 하우징(112)상의 다른 위치에 바람직하게 배치될 수 있다. 그와 같은 전자모듈(100)의 배치에 대하여는, 도 8에 도시된 바와 같이 이식가능한 마이크로폰(50)은 실린더형상의 하우징(112)의 단부에 바람직하게 위치한다. 그러한 실린더형상의 전자모듈(100)은 외이도(14)의 피부(108)에 인접하게 또는 외이도(14) 후부에 달팽이관 연골에 인접하게 위치된 이식가능한 마이크로폰(50)과 함께 피하에 바람직하게 이식된다. 이러한 위치에 배치함으로써, 이식가능한 마이크로폰(50)은 도 8에 도시된 바와 같이, 외이도(14)의 피부(108) 또는 달팽이관에 대하여 아래로 압박한다. 이식가능한 마이크로폰(50)의다이아프램(52)은 피부(108) 또는 달팽이관 연골과의 접촉을 향상시키도록 바깥으로 반구형으로 만들어질 수 있다. 외이도(14)의 피부(108) 또는 달팽이관 연골에 접촉하게 이식가능한 마이크로폰(50)을 배치하는 것은 외이(13)에 의해 제공된 이식가능한 마이크로폰(50)에서의 음파의 실질적인 강화에 유리하다. 하우징(112)은 충분히 길게 만들어져서 이식가능한 마이크로폰(50)으로부터 멀리 떨어진 하우징(112) 말단의 단부에서의 피부(108)를 통하여 제어될 수있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 생체교합적인 금속지지슬리브(152)는 실린더형상의 전자모듈(100)을 수용하기 위해, 그의 교체를 쉽게 하기 위해 그리고 전자모듈(100)에 대한 고정부착을 위해 외이뼈(39)에 바람직하게 영구히 고정된다. 전자모듈(100)의 하우징(112)은, 전자모듈(100)의 길이를 조정함으로써 해부학적인 차이를 수용하기 위하여 그리고 전자모듈(100)의 설치가 용이하도록 주름진 벨로우즈(156)에 의해 둘러싸여 있다. 이러한 방법으로 이식됨으로써 이식가능한 마이크로폰(50)은, 일렉트릿 이식가능한 마이크로폰(50)이외의 다른 형태의 마이크로폰의 사용할 때에는 가능한 직접적인 충격으로부터 보호된다.
본 발명의 목적은 완전히 이식가능한 보청기 시스템에 결합되기에 적합한 일렉트릿 마이크로폰을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 더 간단한 완전히 이식가능한 보청기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 보청기의 증폭기와 배터리를 포함하는 이식된 하우징(housing)에 마이크로폰을 결합한 완전히 이식가능한 보청기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 완전히 이식가능한 보청기의 증폭기와 배터리를 포함하는 하우징을 피험체의 외이뼈에 외과적으로 조각된 함몰부(depression)에 이식하기 위한 개량구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 보청기 작동 컨트롤에 촉각적인 액세스(tactile access)를 제공하는, 증폭기와 배터리를 포함한 완전히 이식가능한 보청기의 하우징을 위한 구조를 제공하는 것이다.
요약하면, 본 발명은 이식가능한 보청기 시스템에 포함되기에 적합한 밀폐된 마이크로폰을 포함한다. 밀폐된 이식가능한 마이크로폰은 입력신호를 이식가능한 보청기 시스템에 포함된 증폭기에 전달한다. 마이크로폰은 두꺼운 가장자리부에 의해 둘러싸인 얇은 중앙부를 가지는 다이아프램을 포함한다. 다이아프램에 결합된 일렉트릿은 마이크로폰에 포함된 돌기판과 접한다. 다이아프램 가장자리부는 일렛트렛과 판을 기밀하게 밀봉하기 위하여 하우징 표면과 기밀하게 결합되며, 상기 판은 상기 하우징으로부터 전기적으로 절연된다. 마이크로폰은 또한 입력신호를 이식가능한 보청기 시스템의 증폭기에 전달하기 위하여 판 및 하우징을 통한 일렉트릿 모두와 연결된 전기 컨넥터를 포함한다.
이식가능한 마이크로폰은 바람직하게는 기밀하게 밀폐된 전자모듈에 결합된다.
마이크로폰과 더불어, 전자모듈은 마이크로폰의 판 및 일렉트릿으로부터 입력신호를 수신하여 이식가능한 보청기 시스템에 포함된 마이크로 액추에이터에 출력신호를 제공하는 증폭기를 포함한다.
전자모듈은 또한 이식가능한 보청기 시스템을 작동시키기 위한 배터리를 포함한다.
전자모듈을 위한 하우징은 배터리, 증폭기, 판 및 일렉트릿을 수용한다.
마이크로폰의 다이아그램은 하우징과 결합된 가장자리부와 함께 하우징 표면(surface)을 형성하여 전자모듈을 기밀하게 밀폐한다. 증폭기에 결합된 전기 컨넥터는 출력신호를 이식가능한 보청기 시스템의 마이크로 액추에이터에 제공한다.
이러한 그리고 다른 형상들, 목적 및 장점은 여러 도면에서 묘사된 것과 같이 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 본 분야의 숙련가에게 이해되고 또한 명백하게 될 것이다.
도 4와 관련하여 피험체(12)의 외이(13)뒤에 피하에 이식된 전자모듈(100)에 대하여, 보청기(10)의 작동에 필요한 전력을 공급하는 배터리 또는 이에 상당하는 슈퍼 콘덴서와 같은 에너지저장장치를 비접촉식으로 재충전하기에 적합하게 되어 있기도 하다. 그러한 비접촉식으로 재충전하는 것은, 도 4에서 화살표(162)에 의해 표시된 바와 같이 전자모듈(100)을 덮은 피부(108)에 인접하게 유도코일(160)을 배치함으로써 달성될 수 있다.
본 발명은 여기에 바람직한 실시예의 형태로 설명되어 있지만, 그러한 개시는 본 발명의 순수한 예시일뿐이며 그에 한정하여 해석하여서는 아니된다. 따라서, 발명의 사상이나 범위로부터 유탈되지 아니하고 본 발명의 여러 변경, 변형 및/또는 다른 응용은 의심할 바없이 기술된 개시를 읽은 후 본 분야의 숙련가에게 제시될 것이다. 따라서, 하기의 클레임은 본 발명의 진정한 사상 및 범위에 속하는 모든 변경, 변형 또는 다른 응용을 포함하여 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 이식가능한 보청기 시스템에 포함된 증폭기에 입력신호를 제공하기 위해 그 이식가능한 보청기 시스템에 포함시키기에 적합한 밀폐된 마이크로폰에 있어서:
    두꺼운 가장자리부에 의해 둘러싸인 얇은 중앙부를 가지는 하나의 다이아프램과;
    상기 다이아프램에 결합된 하나의 일렉트릿과;
    상기 일렉트릿에 의해 접촉되는 하나의 돌기판과;
    상기 일렉트릿과 돌기판을 수용하기 위한 것으로서, 상기 돌기판으로부터 전기적으로 절연되고, 상기 다이아프램의 가장자리부가 표면에 결합되어 있어서 마이크로폰을 기밀하게 밀폐하는 하나의 하우징과; 그리고
    이식가능한 보청기 시스템의 증폭기에 입력신호를 제공하기 위해 상기 돌기판 및 일렉트릿에 모두 결합된 하나의 전기 콘넥터를 포함하여 구성된, 이식가능한 보청기용 개량 마이크로폰.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다이아프램이, 리쏘그라피에칭에 의하여 그 얇은 중앙부가 형성된 금속성 시트에 의해 상기 다이아프램이 형성된, 이식가능한 보청기용 개량 마이크로폰.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속성 시트가 티타늄으로 형성된 것인, 이식가능한 보청기용 개량 마이크로폰.
  4. 제2항에 있어서, 상기 금속성 시트는 실링물질층으로 코팅된, 이식가능한 보청기용 개량 마이크로폰.
  5. 제4항에 있어서, 상기 실링물질층이 금으로 형성된, 이식가능한 보청기용 개량 마이크로폰.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다이아프램의 얇은 중앙부가, 그것을 다수의 개별 멤브레인으로 세분하는 다수의 보강리브를 포함하는, 이식가능한 보청기용 개량 마이크로폰.
  7. 제1항에 있어서, 상기 일렉트릿이, 상기 다이아프램을 접촉하는 전기전도층을 포함하는, 이식가능한 보청기용 개량 마이크로폰.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전기전도층이 금속물질층으로 형성된, 이식가능한 보청기용 개량 마이크로폰.
  9. 제1항에 있어서, 마이크로폰을 증폭기에 연결하기 위한 전기도선을 포함하는, 이식가능한 보청기용 개량 마이크로폰.
  10. 제1항에 있어서, 상기 돌기판에 그 위에 다수의 돌기(posts)가 형성되어 있는, 이식가능한 보청기용 개량 마이크로폰.
  11. 이식가능한 보청기시스템에 포함시키기에 적합한, 밀폐되고 이식가능한 전자모듈에 있어서:
    하나의 마이크로폰과;
    상기 마이크로폰으로부터의 입력신호를 수신하고, 이식가능한 보청기시스템에 포함된 마이크로 액추에이터에 출력신호를 제공하기 위한 하나의 증폭기와;
    이식가능한 보청기 시스템을 동작시키는 전원을 공급하기 위한 하나의 에너지 저장장치와;
    상기 마이크로폰, 증폭기 및 에너지 저장장치를 수용하고 기밀하게 밀봉하기 위한 하나의 하우징과; 그리고
    이식가능한 보청기 시스템의 마이크로 액추에이터에 출력신호를 제공하기 위해 상기 증폭기에 연결된 하나의 전기 콘넥터를 포함하여 이루어진, 이식가능한 보청기 시스템의 이식가능한 밀폐전자모듈.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전자모듈이 이식가능한 보청기시스템에 포함된 하나의 슬리브에 기계적으로 수용되고 전기적으로 결합되어 있고, 슬리브에 전자모듈이 전기적으로 결합됨으로써 상기 증폭기로부터 마이크로 액추에이터에 출력신호가 가해지며, 상기 슬리브는 피험체에 영구이식하는데 적합하고 그에 따라 상기 전자모듈의 교체가 용이하도록 된, 이식가능한 보청기 시스템의 이식가능한 밀폐전자모듈.
  13. 제11항에 있어서, 상기 전자모듈이 디스크형상이고, 피험체의 외이뒤에 있는 외이뼈에 외과적으로 조각된 함몰부 이식하기에 적합하며, 여기에 위치한 상기 마이크로폰이 상기 외이뼈 상의 피부를 누르기에 적합하게 되어 있는, 이식가능한 보청기 시스템의 이식가능한 밀폐전자모듈.
  14. 제13항에 있어서, 상기 마이크로폰이:
    하나의 두터운 가장자리부에 둘러싸인 하나의 얇은 중앙부를 가지는 하나의 다이아프램과;
    상기 다이아프램에 부착된 하나의 일렉트릿과;
    상기 일렉트릿에 접촉된 하나의 돌기판과; 그리고
    상기 돌기판과 상기 일렉트릿을 수용하고, 상기 돌기판으로부터 전기적으로 절연되며, 그 표면에 상기 다이아프램의 가장자리부가 부착되어 마이크로폰을 기밀하게 밀봉하며, 상기 돌기판과 일렉트릿이 증폭기에 입력신호를 제공하는 하나의 하우징을 포함하는, 이식가능한 보청기 시스템의 이식가능한 밀폐전자모듈.
  15. 제11항에 있어서, 상기 전자모듈이 실린더 형상이고, 피험체의 외이뼈에 외과적으로 조각된 함몰부에 이식하기에 적합하며, 여기에 위치한 상기 마이크로폰이 외이도의 달팽이관연골 또는 피부를 누르기에 적합하게 되어 있는, 이식가능한 보청기 시스템의 이식가능한 밀폐전자모듈.
  16. 제11항에 있어서, 상기 전자모듈이 또한, 이식가능한 보청기 시스템의 동작에 전원을 공급하는 상기 에너지 저장장치를 비접촉식으로 재충전하기에 적합하게 되어 있기도 한, 이식가능한 보청기 시스템의 이식가능한 밀봉전자모듈.
  17. 제11항에 있어서, 하나의 마이크로폰 어레이를 가지며, 상기 마이크로폰 어레이에 포함된 각 마이크로폰이 피험체에 음파가 부딪치는데 응답하여 독립적으로 하나의 전기신호를 발생시키도록 되어 있고, 그 전기신호가 상기 증폭기에 의해 수신되며 마이크로폰 어레이에 대하여 감도 패턴을 생성시키기 위해 마이크로폰 어레이로부터 수신한 전기신호를 상기 증폭기가 결합하는, 이식가능한 보청기 시스템의 이식가능한 밀봉전자모듈.
  18. 체액이 채워진 내이를 봉하는 하나의 이낭뼈(a bony otic capsule)를 포함하는 머리를 가지는 피험체에 이식하기에 적합한 보청기 시스템에 있어서;
    트랜스튜서가 포함되어 있어서 그것이 피험체의 내이안에 있는 체액에 진동을 기계적으로 발생시키는 위치의 피험체내에 이식하기에 적합하며, 전기구동신호를 수신하고 수신된 전기구동신호에 대응하여 내이안에 있는 체액에 진동을 발생시키는 하나의 마이크로 액추에이터와; 그리고
    하나의 마이크로폰과;
    상기 마이크로폰으로부터의 입력신호를 수신하고, 상기 마이크로 액추에이터에 전기구동신호를 보내기 위한 하나의 증폭기와;
    보청기 시스템의 동작을 위한 에너지를 공급하기 위한 하나의 에너지 저장장치와;
    상기 마이크로폰, 증폭기 및 에너지 저장장치를 수용하여 기밀하게 밀폐하는 하나의 하우징을 포함하는, 하나의 밀폐되고 이식가능한 전자모듈,을 포함하는, 보청기시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 전자모듈이 이식가능한 보청기시스템에 포함된 하나의 슬리브에 기계적으로 수용되고 전기적으로 결합되어 있고, 슬리브에 전자모듈이 전기적으로 결합됨으로써 상기 증폭기로부터 마이크로 액추에이터에 출력신호가 가해지며, 상기 슬리브는 피험체에 영구이식하는데 적합하고 그에 따라 상기 전자모듈의 교체가 용이하도록 된, 보청기시스템.
  20. 제18항에 있어서, 상기 전자모듈이 하나의 마이크로폰 어레이를 가지며, 상기 마이크로폰 어레이에 포함된 각 마이크로폰이 피험체에 음파가 부딪치는데 응답하여 독립적으로 하나의 전기신호를 발생시키도록 되어 있고, 그 전기신호가 상기 증폭기에 의해 수신되며 마이크로폰 어레이에 대하여 원하는 특성을 가지는 감도 패턴을 생성시키기 위해 마이크로폰 어레이로부터 수신한 전기신호를 상기 증폭기가 결합하는, 보청기시스템.
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