KR20030035783A - Cochlear implant electrode and its fabricating method - Google Patents

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KR20030035783A
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김성준
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Abstract

PURPOSE: Cochlear implant electrode and its fabricating method are provided which is better adhered to an inner wall of the cochlea using at least one shape memory alloy. CONSTITUTION: An electrode carrier(501) has a cochlea shape and is formed from a flexible material. An electrode site(502) is inserted into one side face in the electrode carrier and stimulates auditory cells in the cochlea. A wire(503) is located within the electrode carrier and connects the electrode site electrically and physically. At least one shape memory alloy(504) is formed within the electrode carrier at a predetermined interval in parallel to the electrode site. A lead wire(505) is connected to both ends of the shape memory alloy for applying a current.

Description

인공 와우용 전극 구조물 및 그 제조방법{Cochlear implant electrode and its fabricating method}Cochlear implant electrode and its fabricating method

본 발명은 인공 와우용 전극 구조물에 관한 것으로서, 특히 하나 이상의 형상기억합금을 이용하여 와우 내벽에 보다 밀착시킬 수 있는 인공 와우용 전극 구조물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode structure for cochlear implants, and more particularly, to a cochlear electrode structure and a method for manufacturing the cochlear implant that can be more closely adhered to the inner wall of the cochlea using one or more shape memory alloys.

귀는 크게 외이, 중이, 내이로 구성되어 있는데, 외이는 귓바퀴와 외이도로 이루어지는데, 귓바퀴는 음을 모으는 기능을 하고, 외이도는 음을 증폭하는 기능을 한다.The ear is largely composed of the outer ear, middle ear, and inner ear. The outer ear is composed of the auricle and the ear canal. The auricle collects the sound and the ear canal amplifies the sound.

중이는 고막과 이소골로 구성되어 있으며, 외이도를 통하여 들어온 음파는 고막을 진동시키고, 이 진동은 고막에 연결된 세 개의 작은 이소골 즉, 추골, 침골, 등골을 통하여 내이로 전달된다. 이 때, 소리는 단순히 전달되는 것 이상으로 증폭되는데, 중이를 통하여 얻어지는 소리의 증폭 효과는 약 35dB 정도로 알려져 있다. 만약, 고막에 구멍이 나 있거나, 이소골의 연결상태가 온전치 못하면 청각 기능이 떨어지게 된다.The middle ear is composed of the eardrum and the isola, and the sound waves coming through the ear canal vibrate the eardrum, and the vibrations are transmitted to the inner ear through three small isosceles connected to the eardrum: the vertebrae, the bones, and the spines. At this time, the sound is amplified more than simply transmitted, the amplification effect of the sound obtained through the middle ear is known as about 35dB. If there is a hole in the eardrum, or if the connection between the bone bone is intact, the hearing function is reduced.

내이는 와우(또는 달팽이관), 전정, 반규관으로 구성되어 있는데, 전정과 반규관은 몸의 균형과 어지러움 등에 주로 관여하고, 청각은 유모세포라 하는 청각세포가 존재하는 와우가 담당한다. 이소골을 통하여 전달된 소리의 진동은 난원창을 통하여 와우 내에 들어 있는 액체로 된 외림프, 내림프를 진동시키게 된다. 이러한 진동은 호수에 돌을 던질 때 생기는 물결과 같은 파장의 흐름을 유발하게 되고, 이 움직임은 내림프 내의 청각세포를 자극하여 소리의 전달을 전기적인 신호형태로 바꾸게 한다. 청신경은 이러한 청각세포와 연결되어 뇌로 그 신호를 전달하게 되고, 뇌에서는 소리로 인식하게 된다. 즉, 달팽이관 내의 청각세포가 손상되거나 청신경에 장애가 오면 소리의 전달을 할 수가 없게 되고, 이를 감각신경성 난청이라 한다.The inner ear is composed of a cochlea (or cochlea), vestibular, and semi-gwan, and the vestibular and semi-gwan are mainly involved in the balance and dizziness of the body, and the hearing is handled by the cochlea, which has auditory cells called hair cells. The vibration of the sound transmitted through the isogol vibrates the perilymph and the endolymph of the liquid in the cochlea through the oval window. These oscillations cause waves to flow, like waves generated when a stone is thrown into a lake, which stimulates auditory cells in the endolymph, transforming the transmission of sound into electrical signals. The auditory nerve is connected to these auditory cells and transmits their signals to the brain, which the brain perceives as sound. That is, when the auditory cells in the cochlea are damaged or the hearing nerve is impaired, sound cannot be transmitted, which is called sensorineural hearing loss.

상기 내이의 손상으로 인해 고도의 감각신경성 난청 또는 농이 된 환자에게 청신경의 전기 자극으로 청력을 제공해 주는 장치가 인공 와우(cochlear implant)이다. 즉, 상기 인공 와우는 선천적이나 후천적으로 달팽이관 내의 청각세포가 손상되었거나 소실되어 있을 때에 나선신경질 세포나 청신경섬유를 직접 전기적으로 자극함으로써 청각세포의 기능을 대신한다.A cochlear implant is a device that provides hearing by electrical stimulation of the auditory nerve to a patient who has a high sensorineural hearing loss or a deafness due to damage to the inner ear. That is, the cochlear implant replaces the function of the auditory cells by directly stimulating spiral neurons or auditory nerve fibers when the auditory cells in the cochlea are innately or acquiredly damaged or lost.

인공와우의 구조는 크게 체외부분과 체내부분으로 나누어 볼 수 있다.The structure of the cochlear implant can be divided into the extracorporeal part and the internal part.

몸 밖에 설치된 체외부는 마이크로폰(송화기), 어음처리기(언어합성기), 송신용 안테나(발신기)로 되어 있고, 이 때 마이크로폰과 송신용 안테나를 합쳐서 헤드셋이라고 한다. 몸 안에 이식되는 체내부에는 수용/자극기(수화기), 전극으로 구성되어 있다.The external part installed outside the body is composed of a microphone (transmitter), a sound processor (language synthesizer), and a transmission antenna (transmitter). In this case, the microphone and the transmission antenna are collectively called a headset. The body that is implanted in the body consists of a receptor / stimulator (handset) and an electrode.

인공 와우를 통해 소리를 듣는 과정은 다음과 같다.The process of listening to sound through a cochlear implant is as follows.

소리가 귀 뒤에 걸린 헤드셋에 설치된 작은 마이크로폰 즉, 송화기에 의해 감지되면, 상기 마이크로폰으로부터 전달된 소리는 얇은 전선을 따라 강력한 소형컴퓨터인 어음처리기로 전달된다.When the sound is detected by a small microphone installed in the headset behind the ear, i.e., a talker, the sound from the microphone is delivered to a speech processor, a powerful small computer, along a thin wire.

상기 어음처리기는 소리를 거르고 분석하여 부호화된 디지털 신호로 바꾼다. 이 신호는 어음처리기로부터 전선을 통하여 송신용 안테나로 보내진다.The speech processor filters the sound, analyzes it, and turns it into encoded digital signals. This signal is sent from the sound processor through the wire to the transmitting antenna.

상기 송신용 안테나는 신호를 피부를 통하여 피부 내의 와우이식체인 수용/자극기 즉, 수화기로 보낸다. 상기 수용/자극기는 적절한 전기적 에너지를 와우에 삽입되어진 일정한 배열을 가진 전극으로 전달한다.The transmitting antenna sends a signal through the skin to a receiver / stimulator, i.e., a receiver, which is a cochlear implant in the skin. The acceptor / stimulator delivers the appropriate electrical energy to the electrodes with a constant arrangement inserted into the cochlea.

전극은 적절한 수준의 전류신호를 외부로 내보냄으로서 와우 내의 살아 있는 청신경섬유를 자극하게 되고, 결과적으로 전기적인 소리정보는 청신경을 통하여 대뇌로 전달된다.The electrode stimulates the living auditory nerve fibers in the cochlea by sending an appropriate level of current signal to the outside, and as a result, electrical sound information is transmitted to the cerebrum through the auditory nerve.

한편, 상기와 같은 인공와우는 1972년 처음으로 단채널 인공와우가 상품화되어 청력장애인에게 시술된 이래로 현재까지 수만명의 청각장애인이 이식술을 받았다.On the other hand, since the cochlear implant was first commercialized in 1972 for the first time in a single channel cochlear implant and was performed to a hearing impaired, tens of thousands of hearing impaired people have been transplanted.

상기 인공와우의 이식술의 요체는 인공와우 체내부의 전극을 와우 내에 삽입하고 몸체를 고정하는 것이라 할 수 있는데, 상기 전극의 제조 및 전극의 삽입에 관하여 여러 가지 방법이 제안되어 왔다.The main part of the implantation of the cochlear implant may be to insert the electrode inside the cochlear implant within the cochlear implant and fix the body. Various methods have been proposed regarding the manufacture of the electrode and the insertion of the electrode.

일 예를 들어 설명하면 다음과 같다.An example will be described as follows.

미국 특허등록번호 제6,195,586호에서는 전극 사이트가 삽입되어 있는 고분자 물질로 이루어진 전극 캐리어를 삽입하고 위치 제어기(positioner)를 전극 캐리어 뒤편에 다시 삽입하여 전극 사이트를 와우 내벽에 밀착시키는 방법을 제안하고 있다.US Patent No. 6,195,586 proposes a method of inserting an electrode carrier made of a polymer material into which an electrode site is inserted and repositioning the positioner behind the electrode carrier to closely adhere the electrode site to the cochlear inner wall.

또, 미국 특허등록번호 제6,078,841호에서는 테이퍼 형상을 갖는 위치 제어기를 제안하고 있는데, 상기 테이퍼 형상을 갖는 위치 제어기를 전극 캐리어와 함께 와우 내에 삽입시켜 전극 캐리어가 와우 내벽에 밀착되도록 하는 것을 목적으로하고 있다.In addition, US Patent No. 6,078,841 proposes a position controller having a tapered shape, which is intended to insert the tapered position controller together with the electrode carrier into the cochlear to closely adhere to the cochlear inner wall. have.

또, 미국 특허등록번호 제6,119,044호에서는 전극 캐리어를 종래의 일반적이 방법을 이용하여 삽입시킨 다음, 형상기억합금을 이용하여 상기 삽입된 전극 캐리어를 와우 내벽에 밀착시키는 방법을 제안하고 있다.In addition, US Patent No. 6,119,044 proposes a method of inserting an electrode carrier using a conventional method, and then using the shape memory alloy to closely adhere the inserted electrode carrier to the cochlear inner wall.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 인공 와우용 전극은 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the cochlear implant electrode according to the prior art has the following problems.

와우 내벽에 존재하는 청각세포를 자극하기 위해서는 인공 와우의 전극이 와우 내벽에 밀착되어야 하는데 그에 대한 장치적 미비점이 있다.In order to stimulate the auditory cells in the cochlear inner wall, the cochlear electrode should be in close contact with the cochlear inner wall.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 다수의 형상기억합금을 이용하여 삽입시 프로그램된 방법에 따라 순차적인 형상기억 합금의 제어를 가능케하고, 또한 삽입 후에 전극 구조물의 형태를 부분적으로 수정하는 것을 가능하게 함으로써 인공 와우용 전극 구조물을 와우 내벽에 더욱 밀착시킬 수 있는 인공 와우용 전극 구조물 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to control the sequential shape memory alloy according to the method programmed at the time of insertion using a plurality of shape memory alloy, and also to shape the electrode structure after insertion It is an object of the present invention to provide a cochlear electrode structure and a method of manufacturing the cochlear electrode structure which can be closely adhered to the cochlear inner wall by enabling partial modification.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인공 와우용 전극 구조물의 단면도.1 is a cross-sectional view of a cochlear electrode structure according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 A 부분의 확대도.2 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1.

도 3a 및 3b는 본 발명에 제 1 실시예에 적용되는 형상기억합금의 기억형태와 삽입전의 가공형태를 설명하기 위한 도면.3A and 3B are views for explaining the storage form of the shape memory alloy and the processing form before insertion, which are applied to the first embodiment in the present invention;

도 4는 본 발명에 제 1 실시예에 적용되는 형상기억합금의 온도에 따른 형태의 전이 특성을 설명하기 위한 그래프.Figure 4 is a graph for explaining the transition characteristics of the form according to the temperature of the shape memory alloy applied to the first embodiment of the present invention.

도 5a 내지 5c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인공 와우용 전극 구조물 제조방법을 설명하기 공정 단면도.5A to 5C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a cochlear electrode structure according to a first embodiment of the present invention.

도 6a 내지 6c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인공 와우용 전극 구조물의 와우 내 삽입 방법을 설명하기 위한 모식도.6A to 6C are schematic diagrams for explaining a method for inserting a cochlear implant structure according to a first embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

501 : 전극 캐리어 502 : 전극 사이트501 electrode carrier 502 electrode site

503 : 와이어 504 : 형상기억합금503: wire 504: shape memory alloy

505 : 도선 506 : 고분자물질505: wire 506: polymer material

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인공 와우용 전극 구조물은 와우의 형상을 갖으며 유연성이 있는 물질로 이루어진 전극 캐리어와, 상기 전극 캐리어 내의 일측면에 삽입되어 와우 내의 청각세포를 자극하는 전극 사이트와, 상기 전극 캐리어 내에 위치하여 상기 각각의 전극 사이트를 전기적, 물리적으로 상호 연결하는 와이어와, 상기 전극 캐리어 내에 상기 전극 사이트와 평행하도록 일정 간격을 두고 삽입되어 있으며, 특정의 온도 이상에서 삽입에 용이한 형태로 변형되는 하나 이상의 위치 제어용 형상기억합금과, 상기 각각의 형상기억합금과 전기적으로 연결되며, 임의의 전류를 선택적으로 인가하여 와우 내에 삽입된 상기 형상기억합금이 와우 형상으로 복원되도록 유도하는 도선을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The electrode structure for a cochlear implant according to the first embodiment of the present invention for achieving the above object is an electrode carrier having a shape of a cochlea and made of a flexible material, and inserted into one side of the cochlear implant within the cochlea. An electrode site for stimulating auditory cells, a wire located in the electrode carrier to electrically and physically interconnect each electrode site, and inserted into the electrode carrier at regular intervals so as to be parallel to the electrode site; One or more position control shape memory alloys which are deformed to be easy to insert at temperatures above and electrically connected to each of the shape memory alloys, and wherein the shape memory alloys are inserted into the cochlea by selectively applying an arbitrary current. Including conductors leading to restoration to the cochlear shape And a gong.

상기 하나 이상의 위치 제어용 형상기억합금은 미리 체온이상의 온도인 40℃~45℃에서 삽입에 용이한 형태를 갖도록 제작한 후, 상기 인공 와우용 전극 구조물이 와우 내에 삽입될 때 형상기억합금의 양단에 연결되어 있는 전기 도선에 전류를 인가하여 전극의 삽입에 용이한 직선 혹은 직선에 가까운 형상으로 변화하여 삽입한 후, 기억된 프로그램에 의해 순차적으로 전류의 공급을 중단하게 되면 전극캐리어를 이루고 있는 탄성중합체(elastomer)의 탄성에 의해 상기 인공 와우용 전극 구조물이 와우 내벽에 밀착되도록 하는 것을 특징으로 한다.The one or more position control shape memory alloys are manufactured to have an easy shape for insertion at a temperature of 40 ° C. to 45 ° C. above the body temperature in advance, and then connected to both ends of the shape memory alloy when the artificial cochlear electrode structure is inserted into the cochlea. When the current is applied to the electrical conductors, the straight line or the straight line close to the straight line is easily inserted into the electrode, and the supply of the current is sequentially stopped by the stored program. The cochlear electrode structure may be in close contact with the cochlear inner wall by elasticity.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 인공 와우용 전극 구조물 제조방법은 와우 내에 삽입되어 상기 와우 내의 청각세포를 자극하는 역할의 전극 사이트를 내재하는 전극 캐리어를 포함하여 구성되는 인공 와우용 전극 구조물의 제조에 있어서, 체온 이상의 특정의 온도에서 전극 삽입에 용이한 형상을 갖도록 가공되어진 하나 이상의 형상기억합금의 각각의 양단에, 와우 내에 삽입시 각각의 형상기억합금이 기억된 형상을 갖도록 전류를 인가하기 위한 도선을 형성하는 단계와, 상기 도선이 연결된 하나 이상의 형상기억합금을 고분자 물질로 감싸는 단계와, 상기 고분자 물질로 감싸여진 하나 이상의 형상기억합금을 상기 전극 캐리어와 합체시키는 단계를포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method for manufacturing a cochlear electrode structure according to the first embodiment of the present invention includes an electrode carrier inserted into a cochlear implant and including an electrode carrier having an electrode site that serves to stimulate auditory cells in the cochlear implant. A method for applying a current to each end of one or more shape memory alloys that has been processed to have an easy shape for electrode insertion at a specific temperature above body temperature, so that each shape memory alloy has a stored shape when inserted into the cochlea. Forming a conductive wire, wrapping at least one shape memory alloy to which the conductive wire is connected with a polymer material, and incorporating at least one shape memory alloy wrapped with the polymer material with the electrode carrier. do.

여기서, 상기 하나 이상의 형상기억합금의 각각의 양단에 연결된 도선은 본 발명의 인공 와우용 전극 구조물이 와우 내에 삽입하기 직전에 형상기억합금에 전류를 인가하여 삽입이 용이하도록 형태를 변화시키고, 전극이 삽입되면서 차례로 도선을 통해 흐르는 전류를 조절하여 전극캐리어를 이루는 물질인 탄성중합체의 탄성에 의해 전극캐리어가 와우의 형상을 갖도록 하기 위해 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, the conductive wires connected to both ends of the one or more shape memory alloys may change shape to facilitate insertion by applying current to the shape memory alloy immediately before the artificial cochlear electrode structure of the present invention is inserted into the cochlear implant. It is characterized in that the electrode carrier is formed to have the shape of the cochlea by the elasticity of the elastomer that is the material forming the electrode carrier by controlling the current flowing through the conductive wire in turn.

본 발명의 인공 와우용 전극 구조물은 와우 내에 삽입시, 형상기억합금에 전류를 흘림으로서 삽입에 용이하도록 미리 기억되어있는 형태를 갖는 형상기억합금을, 삽입 순서에 따라 삽입되는 위치에 해당하는 각각의 형상기억합금을 통해 흐르는 전류를 순차적으로 줄여줌으로서 전극캐리어를 이루는 탄성중합체의 탄성에 의해 종국적으로 완전한 와우 형상을 갖는 특징을 갖는다.The electrode structure for cochlear implant of the present invention has a shape memory alloy having a shape which is stored in advance in order to facilitate insertion by flowing a current to the shape memory alloy when inserted into the cochlear implant. By sequentially reducing the current flowing through the shape memory alloy has the characteristic of having a complete cochlear shape finally by the elasticity of the elastomer constituting the electrode carrier.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 인공 와우용 전극 구조물 및 그 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail the electrode structure for cochlear implant of the present invention and its manufacturing method.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인공 와우용 전극 구조물의 단면도이고, 도 2는 도 1의 A 부분의 확대도이다.1 is a cross-sectional view of a cochlear electrode structure according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is an enlarged view of a portion A of FIG.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인공 와우용 전극 구조물은 다음과 같은 구성요소로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the cochlear electrode structure according to the first embodiment of the present invention includes the following components.

기다란 형상을 갖으며 유연성이 있는 물질로 이루어진 전체 인공 와우용 전극 구조물의 형상을 갖는 전극 캐리어(501)가 기본 구성 요소이며, 상기 전극 캐리어(501) 내에는 전극 캐리어(501) 내의 일측면에 삽입되어 달팽이관 내의 청각세포를 자극하는 전극 사이트(502)와, 상기 전극 캐리어(501) 내에 위치하며 전극 사이트(502)를 전기적, 물리적으로 연결하는 와이어(503)가 형성되어 있다. 상기 전극 캐리어(501)는 유연한 특성을 가지고 있어 달팽이 모양의 와우 내에 삽입시 그에 맞는 형상을 가질 수 있다. 여기서, 상기 전극 사이트와 와이어를 내재하는 전극 캐리어의 기본 물질은 고분자 물질로서, 일반적으로 탄성중합체(elastomer)가 주로 사용된다.An electrode carrier 501 having an elongated shape and a shape of an entire cochlear electrode structure made of a flexible material is a basic component, and the electrode carrier 501 is inserted into one side of the electrode carrier 501. And an electrode site 502 for stimulating auditory cells in the cochlea, and a wire 503 positioned in the electrode carrier 501 to electrically and physically connect the electrode site 502. The electrode carrier 501 has a flexible characteristic, it may have a shape suitable for insertion into the cochlear wow. Here, the base material of the electrode carrier incorporating the electrode site and the wire is a high molecular material, and in general, an elastomer is mainly used.

또, 상기 전극 캐리어(501) 내의 상단에는 상기 전극 사이트(502)와 평행하도록 하나 이상의 형상기억합금(504)이 일정 간격을 두고 형성되어 있으며, 상기 각각의 형상기억합금(504)의 양단에는 전류를 인가하기 위한 도선(505)이 연결되어 있다(도 2 참조).In addition, at least one shape memory alloy 504 is formed at an upper end of the electrode carrier 501 at regular intervals so as to be parallel to the electrode site 502, and a current is formed at both ends of each of the shape memory alloys 504. The conductive wire 505 for applying the is connected (see FIG. 2).

그리고, 도면에 도시하지 않았지만, 상기 도선은 자극기 및 수화기와 연결되고 상기 자극기는 소정의 코일을 통해 외부와 통신을 하며, 외부 제어를 통해 상기 하나 이상의 형상기억합금에 흐를 전류량을 결정하여 전극의 형태를 제어할 수 있게 된다.Although not shown in the drawing, the wire is connected to the stimulator and the receiver, and the stimulator communicates with the outside through a predetermined coil, and determines the amount of current flowing through the at least one shape memory alloy through external control to form the electrode. Can be controlled.

상기 하나 이상의 형상기억합금(504)은 각각이 체온 이상의 온도에서 삽입에 용이한 직선 또는 직선과 유사한 형태를 갖도록 미리 가공되어 있어 와우 내에 삽입시 상기 도선에 전류를 인가하게 되면 와우축을 감싸는 형태를 가지고 있는 전극캐리어가 삽입에 용이한 형태로 변화하게 되고, 삽입과 동시에 혹은 삽입 후에 전류량을 조절하여 형상기억합금이 형상기억 온도 이하가 되면 전극캐리어의 탄성중합체의 힘에 의해 전극캐리어는 와우 형태로 굽어져 와우 내에 밀착되도록 하는 역할을 한다.The one or more shape memory alloys 504 are pre-machined to have a straight line or a similar shape to the straight line, each of which is easy to insert at a temperature higher than the body temperature. When the electrode carrier is changed into an easy-to-insert shape, and the shape memory alloy is below the shape memory temperature by adjusting the amount of current simultaneously with or after the insertion, the electrode carrier is bent in the cochlear shape by the force of the elastomer of the electrode carrier. It acts to ensure close contact with the cochlea.

도 3a 및 3b는 각각 본 발명의 제 1 실시예에 적용되는 형상기억합금의 형상기억온도 이하에서 전극캐리어의 탄성중합체의 탄성에 의해 인공와우의 형태를 갖는 모습과 형상기억온도 이상에서 삽입에 용이한 직선 혹은 직선에 가까운 형태를 갖은 모습을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 적용되는 형상기억합금의 온도에 따른 전이 특성을 설명하기 위한 그래프이다.3A and 3B show the shape of a cochlear implant due to the elasticity of the elastomer of the electrode carrier below the shape memory temperature of the shape memory alloy applied to the first embodiment of the present invention, and easy insertion at the shape memory temperature. FIG. 4 is a diagram for explaining a shape having a straight line or a shape close to a straight line, and FIG. 4 is a graph for explaining the transition characteristics of the shape memory alloy according to the temperature of the first embodiment of the present invention.

먼저, 소정의 길이를 갖는 하나 이상의 형상기억합금을 배치하여 전체 형상이 삽입에 용이한 형태를 갖도록 고온에서 성형한 다음, 그 형태를 사람의 체온 이상의 온도인 약 45℃ 부근에서 기억하도록 한다(도 3b 참조).First, one or more shape memory alloys having a predetermined length are arranged to be molded at a high temperature so that the overall shape has an easy shape for insertion, and then the shape is stored at about 45 ° C., which is a temperature higher than a human body temperature (Fig. 3b).

이어, 체온에서 상기 형상기억합금은 기억된 형태로 돌아가려는 힘을 상실하여 외부의 힘에 의해 쉽게 변화하게 된다. (도 3a 는 전극 캐리어의 탄성에 의해 인공와우와 유사한 형태를 갖게 되었을 때, 형상기억합금의 형태). 여기서, 상기 형상기억합금으로는 니켈(Ni)과 티타늄(Ti)의 합금으로 구성되는 니티놀(Nitinol)이 주로 사용된다.Subsequently, at body temperature, the shape memory alloy loses the force to return to the stored form and is easily changed by external force. 3A shows a shape memory alloy when the electrode carrier has a shape similar to a cochlear implant due to elasticity of the electrode carrier. Here, as the shape memory alloy, nitinol composed of an alloy of nickel (Ni) and titanium (Ti) is mainly used.

이와 같이 약, 45℃ 이상의 온도에서 형상기억합금에 기억된 형태는 와우 내에 삽입된 후 혹은 삽입되면서 전류량의 감소로 형상기억합금의 온도가 떨어져 탄성중합체의 탄성에 의해 와우 형태로 굽어지면서 와우 내에 밀착되는 것이다.Thus, the shape memorized in the shape memory alloy at a temperature of about 45 ° C. or more is inserted into the cochlear or close to the cochlear while being bent into the cochlear shape by the elasticity of the elastomer due to the decrease in the amount of current. Will be.

한편, 상기 형상기억합금은 체온 이상의 온도 즉, 약 45℃ 이상의 온도에서는 직선 형태로 돌아가려는 성질을 가지며 체온 근방의 온도에서는 기억된 기억된형태로 돌아가려는 특성이 없어지게 된다.(도 4 참조).On the other hand, the shape memory alloy has a property of returning to a linear form at a temperature above the body temperature, that is, about 45 ° C. or higher, and at a temperature near the body temperature, there is no characteristic of returning to the stored remembered form (see FIG. 4). .

상기와 같이 소정의 형상을 기억하는 형상기억합금을 이용한 인공 와우용 전극 구조물을 제조하는 방법은 다음과 같다.A method of manufacturing an electrode structure for cochlear implant using a shape memory alloy that stores a predetermined shape as described above is as follows.

도 5a 내지 5c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인공 와우용 전극 구조물 제조방법을 설명하기 공정 단면도이다.5A to 5C are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a cochlear electrode structure according to a first embodiment of the present invention.

먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이, 형상을 기억하도록 미리 가공되어 있는 하나 이상의 형상기억합금(504)의 각각의 양단에 전류를 인가하기 위한 도선(505)을 연결한다. 여기서, 상기 형상기억합금은 체온 이상의 온도에서 직선의 형상을 갖도록 기억되어 있다.First, as shown in FIG. 5A, a conductive line 505 for applying a current is connected to both ends of one or more shape memory alloys 504 that have been previously processed to store shapes. Here, the shape memory alloy is stored to have a straight shape at a temperature higher than the body temperature.

상기 각각의 형상기억합금(504)의 양단에 연결된 도선(505)은 본 발명의 인공 와우용 전극 구조물이 와우 내에 삽입될 때, 삽입되는 해당 부위의 형상기억합금(504)에 전류를 인가하여 형상기억합금(504)에 저항열을 발생시킴으로써 해당 형상기억합금(504)이 미리 기억되어 있는 형상으로 돌아가도록 하는 역할을 한다.The conductive wires 505 connected to both ends of the shape memory alloys 504 are formed by applying a current to the shape memory alloys 504 of the corresponding portions when the electrode structure for cochlear implant of the present invention is inserted into the cochlea. By generating resistance heat in the memory alloy 504, the shape memory alloy 504 serves to return to the shape previously stored.

이어, 상기 직선 형태로 배열되어 있는 하나 이상의 형상기억합금(504)을 충분히 감싸도록 고분자 물질(506)로 성형한다. 여기서, 상기 고분자 물질로는 충분한 탄성을 가지는 탄성중합체(elastomer)를 주로 사용한다. 또, 상기 고분자물질은 후술할 전극 캐리어의 기본 구성 물질이기도 하다.Subsequently, the polymer material 506 is molded to sufficiently enclose one or more shape memory alloys 504 arranged in a straight line shape. Here, the polymer material is mainly used an elastomer having sufficient elasticity. In addition, the polymer material is also a basic constituent material of the electrode carrier to be described later.

이어서, 도 5b에 도시한 바와 같이, 와우 내의 청각세포를 자극하는 전극 사이트(502)와, 상기 전극 사이트(502)를 전기적, 물리적으로 연결하는 와이어(503)를 구비하는 전극 캐리어(501)를 준비한 다음, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 전극 캐리어(501)와 상기 고분자 물질(506)로 감싸여져 있는 하나 이상의 형상기억합금(504)을 합체시키면 본 발명의 인공 와우용 전극 구조물의 제조공정은 완료된다. 여기서, 전극 캐리어와의 합체는 전극 캐리어의 기본 물질 또한, 상기 고분자 물질과 같은 열가소성 물질이기 때문에 고온에서 합체시키기가 용이하다.Next, as shown in FIG. 5B, an electrode carrier 501 having an electrode site 502 for stimulating auditory cells in the cochlea and a wire 503 for electrically and physically connecting the electrode site 502 is provided. After the preparation, as shown in Figure 5c, when the electrode carrier 501 and the at least one shape memory alloy 504 wrapped with the polymer material 506 is coalesced to manufacture a cochlear electrode structure of the present invention Is complete. Here, the coalescing with the electrode carrier is easy to coalesce at a high temperature because the base material of the electrode carrier is also a thermoplastic material such as the polymer material.

상기와 같은 공정을 통해 완성된 본 발명의 인공 와우용 전극 구조물의 실제 와우 내의 이식 메카니즘을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The implantation mechanism in the actual cochlear implant of the cochlear implant structure of the present invention completed through the above process will be described below with reference to the drawings.

도 6a 내지 6c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인공 와우용 전극 구조물의 와우 내 삽입 방법을 설명하기 위한 모식도이다.6A to 6C are schematic diagrams for explaining a method for inserting a cochlear implant structure according to a first embodiment of the present invention.

먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이, 형상기억합금에 전류를 흐르게 하여 온도를 높임으로서 직선 형태를 갖는 하나 이상의 형상기억합금(504)이 내재되어 있는 인공 와우용 전극 구조물을 와우 내에 삽입하기 시작한다. 이 때, 삽입되는 부분에 해당하는 형상기억합금의 양단의 도선(도시하지 않음)에 전류를 전극의 끝부분부터 줄여줌으로서 해당 형상기억합금이 형상을 기억하려는 성질을 없애 탄성중합체의 탄성에 의해 전극구조물이 와우 형상을 갖도록 한다. 이와 같은 방법으로, 도 6b에 도시한 바와 같이, 삽입되는 순서에 따라 각각의 해당 형상기억합금에 차례대로 전류를 감소시켜 와우의 형상으로 바뀌도록 하여 종국적으로 본 발명의 인공 와우용 전극 구조물이 와우 내벽에 밀착하게 된다(도 6c 참조).First, as shown in FIG. 6A, a cochlear electrode structure having one or more shape memory alloys 504 having a linear shape is inserted into a cochlear by flowing a current through the shape memory alloy to increase the temperature. . At this time, by reducing the current from the end of the electrode to the wires (not shown) of both ends of the shape memory alloy corresponding to the inserted portion, the shape memory alloy eliminates the property of storing the shape and is caused by the elasticity of the elastomer. The electrode structure has a wow shape. In this way, as shown in Figure 6b, in order to be inserted into the corresponding shape memory alloy in order to reduce the current to change to the shape of the cochlear implant cochlear electrode structure of the present invention finally It is in close contact with the inner wall (see FIG. 6C).

상기와 같이 인공 와우용 전극 구조물을 와우 내에 삽입시킨 후, 형상기억합금을 통해 흐르는 전류가 모두 없는 상태에서 전극은 와우벽에 밀착하게 된다.After inserting the cochlear electrode structure into the cochlear implant as described above, the electrode is in close contact with the cochlear wall in the absence of any current flowing through the shape memory alloy.

상기와 같은 방법으로 삽입되는 방식에 있어서, 삽입 단계에 따라 X-선으로전극 구조물의 삽입 형태를 모니터링하여 보정하고자 하는 위치에 맞게 해당 형상기억합금의 인가 전류를 조정하여 전극 구조물의 삽입을 보정할 수 있다.In the above-described method, the insertion of the electrode structure is corrected by adjusting the applied current of the shape memory alloy according to the position to be monitored by monitoring the insertion shape of the electrode structure by X-ray according to the insertion step. Can be.

본 발명의 또 다른 실시예는 다음과 같다.Another embodiment of the present invention is as follows.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 인공 와우용 전극 구조물의 핵심 기술이 하나 이상의 형상기억합금을 소정의 온도 이상에서 삽입에 용이한 형태를 갖게 함으로써 전체 전극 구조물의 와우 삽입시 상기 형상기억합금에 전류를 감소시켜 삽입의 용이 및 와우 내 밀착을 유도하는 방식임에 비해, 본 발명의 제 2 실시예는 본 발명의 제 1 실시예와는 반대로, 형상기억합금들이 와우의 형태를 기억하고, 전극캐리어를 이루는 탄성중합체는 직선의 형태로 성형되는 것을 핵심으로 한다.The core technology of the cochlear electrode structure according to the first embodiment of the present invention makes it easy to insert one or more shape memory alloys at a predetermined temperature or more, so that the current is applied to the shape memory alloy during the cochlear insertion of the entire electrode structure. Compared to the first embodiment of the present invention, the shape memory alloys store the shape of the cochlea, and the electrode carrier is different from the first embodiment of the present invention. The elastomer that forms the core is formed in the form of a straight line.

상온에서 전극은 전극 캐리어를 이루는 탄성중합체의 탄성에 의해 직선을 이루는 전극 구조물은 삽입되면서 형상기억합금을 통해 흐르는 전류를 높여줌으로서 순차적으로 와우의 형태를 갖도록하며, 삽입이 끝난 후에는 전극구조물이 형상기억합금의 힘에 의해 와우축에 밀착하게 된다.At room temperature, the electrode forms a linear electrode structure by inserting a straight line by the elasticity of the elastomer that forms the electrode carrier, thereby increasing the current flowing through the shape memory alloy. The electrode structure is shaped after insertion. The force of the memory alloy is in close contact with the cochlear axis.

상기와 같이 인공 와우용 전극 구조물을 와우 내에 삽입, 보정시킨 후, 일정 시간이 지나게 되면 상기 와우 내부는 골화 현상 즉, 와우 내의 빈 공간이 뼈가 성장하여 메워지는 현상이 발생하게 되어 인공 와우용 전극 구조물의 삽입 후에는 전류인가를 중단하여도 상기와 같은 골화 현상에 의해 그 형태가 반영구적으로 고정되어 변화하지 않게 된다.After inserting and calibrating the cochlear electrode structure in the cochlear implant as described above, when a predetermined time passes, the cochlear phenomenon occurs in the cochlear cavity, that is, a phenomenon in which an empty space in the cochlear grows and fills the cochlear implant electrode. After the insertion of the structure, even if the current application is stopped, the shape is fixed semi-permanently by the osmosis phenomenon as described above does not change.

한편, 상기와 같이 형상기억합금의 기억된 형태를 이용하여 삽입된 인공 와우용 전극 구조물은 30℃ 이하로 냉각된 생리식염수를 가하는 방법 등에 의해 상기형상기억합금의 온도를 낮춰주게 되면 상기 형상기억합금은 형상을 기억하려는 힘을 잃게 되어 직선 형태로 펴지기 때문에 삽입된 인공 와우용 전극 구조물을 제거할 수 있게 된다.형상기억합금을 내재하는 전극 구조물, 정확히는 고분자 물질(탄성중합체)를 와우 형상을 성형시키고 또, 형상기억합금을 소정의 온도 이상에서 직선 형태를 기억하는 방식이다.On the other hand, the cochlear implant structure using the memorized shape of the shape memory alloy as described above when the temperature of the shape memory alloy is lowered by a method of adding a saline cooled to 30 ℃ or less, the shape memory alloy Since the silver loses its power to remember its shape, it can be straightened to remove the inserted cochlear electrode structure.The electrode structure containing the shape-retaining alloy, ie, a polymer material (elastic polymer), can be formed into a cochlear shape. In addition, the shape memory alloy is stored in a straight line shape at a predetermined temperature or more.

즉, 본 발명의 제 1 실시예와 제 2 실시예는 인공 와우용 전극 구조물을 구성하는 구성 물질은 동일하나 핵심 역할을 수행하는 형상기억합금 및 고분자 물질의 온도별 특성, 성형 특성에 변화를 준 것이다.That is, in the first and second embodiments of the present invention, the constituent materials constituting the cochlear electrode structure are the same, but the characteristics of the shape memory alloy and the polymer material, which play a key role, are changed according to temperature and molding properties. will be.

본 발명의 제 1 실시예의 형상기억합금은 전류를 인가하여 온도를 상승시키면 직선 형태를 갖도록 미리 가공되었으나. 본 발명의 제 2 실시예의 형상기억합금은 전류를 인가하여 온도를 상승시키면 와우 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.The shape memory alloy of the first embodiment of the present invention was pre-processed to have a straight shape when the temperature is increased by applying a current. The shape memory alloy of the second embodiment of the present invention has a wow shape when the temperature is increased by applying a current.

그리고, 상기 형상기억합금을 내재하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인공 와우용 전극 구조물을 와우 내에 삽입시에는 소정 온도 이상에서 직선 형태를 기억하는 형상기억합금에 전류를 인가하여 상기 형상기억합금을 내재하는 고분자물질 즉, 전극 캐리어를 직선 형태로 편 다음, 삽입된 각각의 형상기억합금에 전류 인가를 순차적으로 중단하여 와우 형상을 갖도록 성형되어진 고분자 물질이 원래 형상으로 돌아가게 한다. 이와 같은 방식으로 각각의 형상기억합금에 전류의 인가, 중단하는 방법을 통해 본 발명의 제 2 실시예와 동일한 와우 내 삽입, 밀착(modiolus-hugging)을 수행할 수 있게 된다.When the artificial cochlear electrode structure according to the first embodiment of the present invention having the shape memory alloy is inserted into the cochlear implant, a current is applied to the shape memory alloy that stores a straight shape at a predetermined temperature or more. In other words, the polymer material inherent, that is, the electrode carrier is straightened, and then the current is sequentially applied to each of the inserted shape memory alloys so that the polymer material formed to have a wow shape returns to its original shape. In this way, through the method of applying or stopping the current to each shape memory alloy, it is possible to perform the same intra-cochlear implant and modiolus-hugging as the second embodiment of the present invention.

상술한 바와 같은 본 발명의 인공 와우용 전극 구조물 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the cochlear electrode structure of the present invention and its manufacturing method have the following effects.

인공 와우용 전극 구조물 내에 형상기억합금이 내재되어 있어 와우 내벽에 밀착할 수 있도록 제작된 전극 구조물을 삽입시 삽입에 용이하도록 변형시킬 수 있는 장점이 있다.Since the shape memory alloy is embedded in the cochlear electrode structure, the electrode structure manufactured to be in close contact with the inner wall of the cochlear implant can be deformed to facilitate insertion.

마찬가지로 삽입에 용이한 형태로 제작된 전극 구조물을 형상기억합금을 이용하여 삽입 시 와우축에 밀착할 수 있도록 하여 와우의 청각세포를 활발히 자극하여 청각 자극을 원활하게 하는 장점이 있다.Likewise, the electrode structure fabricated in an easy-to-insert shape can be closely attached to the cochlear axis during insertion using a shape memory alloy, thereby actively stimulating auditory cells of the cochlea to facilitate auditory stimulation.

또한, 와우 내의 삽입 단계에 따라 X-선으로 전극 구조물의 삽입 형태를 모니터링하여 보정하고자 하는 위치에 맞게 해당 형상기억합금의 인가 전류를 조정하여 전극 구조물의 삽입을 보정할 수 있는 특징이 있다.In addition, according to the insertion step within the cochlear implant, the insertion structure of the electrode structure is monitored by X-ray, and the insertion current of the shape memory alloy is adjusted by adjusting the applied current of the shape memory alloy according to a position to be corrected.

Claims (4)

와우 형상을 갖으며 유연성이 있는 물질로 이루어진 전극 캐리어;An electrode carrier having a wow shape and made of a flexible material; 상기 전극 캐리어 내의 일측면에 삽입되어 와우 내의 청각세포를 자극하는 전극 사이트;An electrode site inserted into one side of the electrode carrier to stimulate auditory cells in the cochlea; 상기 전극 캐리어 내에 위치하여 상기 각각의 전극 사이트를 전기적, 물리적으로 상호 연결하는 와이어;A wire located within the electrode carrier to electrically and physically interconnect each of the electrode sites; 상기 전극 캐리어 내에 상기 전극 사이트와 평행하도록 일정 간격을 두고 삽입되어 있으며, 특정의 온도에서 와우 형상으로 변형되는 하나 이상의 위치 제어용 형상기억합금;At least one shape memory alloy inserted into the electrode carrier at a predetermined distance parallel to the electrode site and deformed into a wow shape at a specific temperature; 상기 각각의 형상기억합금과 전기적으로 연결되며, 임의의 전류를 선택적으로 인가하여 와우 내에 삽입된 상기 형상기억합금이 삽입에 용이한 형태인 직선 혹은 직선에 유사한 형상으로 복원되도록 유도하는 도선을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공 와우용 전극 구조물.And a conductive line electrically connected to each of the shape memory alloys, and selectively applying a predetermined current to induce the shape memory alloy inserted into the coch to be restored to a straight line or a shape similar to the straight line. Cochlear electrode structure, characterized in that made. 와우 내에 삽입되어 상기 와우 내의 청각세포를 자극하는 역할의 전극 사이트를 내재하는 전극 캐리어를 포함하여 구성되는 인공 와우용 전극 구조물의 제조에 있어서,In the manufacture of an electrode structure for cochlear implant comprising an electrode carrier which is embedded in the cochlear embedding the electrode site that serves to stimulate the auditory cells in the cochlea, 특정의 온도에서 직선 혹은 직선에 유사한 삽입에 용이한 형상을 갖도록 가공되어진 하나 이상의 형상기억합금의 각각의 양단에, 와우 내에 삽입시 각각의 형상기억합금이 기억된 형상을 갖도록 전류를 인가하기 위한 도선을 형성하는 단계;Conductors for applying a current to each end of one or more shape memory alloys that have been processed to have a straight or similar shape for easy insertion at a specific temperature, so that each shape memory alloy has a stored shape when inserted into the cochlea Forming a; 상기 도선이 연결된 하나 이상의 형상기억합금을 고분자 물질로 감싸는 단계;Wrapping at least one shape memory alloy to which the conductor is connected with a polymer material; 상기 와우 형상으로 미리 성형되어진 고분자 물질로 감싸여진 하나 이상의 형상기억합금을 상기 전극 캐리어와 합체시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공 와우용 전극 구조물 제조방법.And incorporating at least one shape memory alloy wrapped with the polymer material pre-formed into the cochlear shape with the electrode carrier. 삽입에 용이한 직선 혹은 직선에 유사한 형상을 갖으며 유연성이 있는 물질로 이루어진 전극 캐리어;An electrode carrier made of a flexible material having a straight line or similar shape to a straight line for easy insertion; 상기 전극 캐리어 내의 일측면에 삽입되어 와우 내의 청각세포를 자극하는 전극 사이트;An electrode site inserted into one side of the electrode carrier to stimulate auditory cells in the cochlea; 상기 전극 캐리어 내에 위치하여 상기 각각의 전극 사이트를 전기적, 물리적으로 상호 연결하는 와이어;A wire located within the electrode carrier to electrically and physically interconnect each of the electrode sites; 상기 전극 캐리어 내에 상기 전극 사이트와 평행하도록 일정 간격을 두고 삽입되어 있으며, 특정의 온도에서 와우 형상으로 변형되는 하나 이상의 위치 제어용 형상기억합금;At least one shape memory alloy inserted into the electrode carrier at a predetermined distance parallel to the electrode site and deformed into a wow shape at a specific temperature; 상기 각각의 형상기억합금과 전기적으로 연결되며, 임의의 전류를 선택적으로 인가하여 와우 내에 삽입된 상기 형상기억합금이 와우 내벽을 감싸는 형상을 갖도록 유도하는 도선을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공 와우용 전극 구조물.It is electrically connected to each of the shape memory alloys, and optionally applied to any of the cochlear implant comprising a conductive wire to guide the shape memory alloy inserted into the cochlear having a shape surrounding the cochlear inner wall Electrode structures. 와우 내에 삽입되어 상기 와우 내의 청각세포를 자극하는 역할의 전극 사이트를 내재하는 전극 캐리어를 포함하여 구성되는 인공 와우용 전극 구조물의 제조에 있어서,In the manufacture of an electrode structure for cochlear implant comprising an electrode carrier which is embedded in the cochlear embedding the electrode site that serves to stimulate the auditory cells in the cochlea, 특정의 온도에서 와우의 부분 형상을 이루어 전체적으로 와우 형상을 갖도록 가공되어진 하나 이상의 형상기억합금의 각각의 양단에, 와우 내에 삽입시 각각의 형상기억합금이 기억된 형상을 갖도록 전류를 인가하기 위한 도선을 형성하는 단계;Conductors for applying a current to each end of one or more shape memory alloys which are processed to form a partial cochlear shape at a specific temperature to have a cochlear shape as a whole, so that each shape memory alloy has a memorized shape when inserted into the cochlear implant. Forming; 상기 도선이 연결된 하나 이상의 형상기억합금을 고분자 물질로 감싸는 단계;Wrapping at least one shape memory alloy to which the conductor is connected with a polymer material; 상기 고분자 물질로 감싸여진 하나 이상의 형상기억합금을 상기 전극 캐리어와 합체시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공 와우용 전극 구조물 제조방법.And incorporating the at least one shape memory alloy wrapped with the polymer material into the electrode carrier.
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