KR20080100967A

KR20080100967A - 이식형 마이크로폰 및 이를 포함하는 중이 이식형 보청기

Info

Publication number: KR20080100967A
Application number: KR1020070047051A
Authority: KR
Inventors: 조진호; 박일용; 한지훈
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2008-11-21
Also published as: KR100896448B1

Abstract

본 발명은 이식형 마이크로폰 및 이를 포함하는 중이 이식형 보청기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 이식형 마이크로폰은, 하우징, 멤브레인, ECM, 제1 실리콘 코팅막, 및 제2 실리콘 코팅막을 포함한다. 하우징은 상부 면의 일부에 설정된 부피를 갖도록 형성된 개구부를 포함한다. 멤브레인은 개구부가 형성된 영역을 포함하는 상기 하우징의 상부를 덮도록 설치되고, 외부의 소리 신호에 의해 진동한다. ＥＣＭ은 상기 개구부 내에 장착되어, 상기 멤브레인이 진동함에 따라 상기 외부의 소리 신호를 수신하고, 수신된 소리 신호를 전기적인 신호로 변환하여 출력한다. 제1 실리콘 코팅막은 상기 멤브레인의 공진 주파수가 설정된 범위 내로 조절되도록, 상기 멤브레인의 일면에 형성된다. 제2 실리콘 코팅막은 인체의 중이(中耳)에 이식되는 진동자로부터 전달되는 진동을 흡수하도록, 상기 하우징의 노출된 외부 면 전체에 형성된다. 본 발명에 따른 이식형 마이크로폰 및 이를 포함하는 중이 이식형 보청기는 멤브레인의 상부면 및 하우징의 외부면에 형성된 실리콘 코팅막을 포함함으로써, 멤브레인의 공진 주파수를 조절하여 고주파수 대역의 소리 신호에 대한 감도를 증가시키고, 하울링 현상을 감소시킬 수 있다.

멤브레인, 하우징, 실리콘 코팅막, 하울링

Description

이식형 마이크로폰 및 이를 포함하는 중이 이식형 보청기{Implantable microphone and hearing aid for implanting in the middle ear with the same}

도 1은 종래의 이식형 마이크로폰에 포함되는 멤브레인(membrane)의 평면도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 이식형 마이크로폰의 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 하우징의 사시도이다.

도 4는 도 1에 도시된 이식형 마이크로폰의 평면도이다.

도 5는 도 1에 도시된 이식형 마이크로폰의 사시도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이식형 마이크로폰의 평면도이다.

도 7은 도 6에 도시된 하우징의 사시도이다.

도 8은 도 6에 도시된 이식형 마이크로폰의 단면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 이식형 마이크로폰과, 실리콘 코팅막을 포함하지 않는 이식형 마이크로폰의 유한 요소 해석(Finite Element analysis; FEA) 시뮬레이션의 결과를 각각 나타내는 그래프들이다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 이식형 마이크로폰을 포함하는 중이 이식형 보청기의 개략적인 구성의 확대 도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 이식형 마이크로폰 110 : 하우징

120 : ECM 130 : 멤브레인

140 : 제1 실리콘 코팅막 150 : 하우징 캡

160 : 피드-쓰루 170 : 신호 전송 라인

180 : 제2 실리콘 코팅막 190 : 절연 테이프

300 : 중이 이식형 보청기 301 : 신호 처리기

302 : 진동자

본 발명은 이식형 보청기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이식형 마이크로폰 및 이를 포함하는 중이(中耳) 이식형 보청기에 관한 것이다.

일반적으로, 이식형 보청기는 고도 난청자들에게 적합하며, 중이를 대체하는 인공 중이 이식형과 내이를 대체하는 인공 내이 이식형(인공 와우형) 등으로 분류될 수 있다. 인공 중이 이식형 보청기는 통상적으로 전자 트랜스듀서형 진동자 또는 압전 트랜스듀서형 진동자 등과 같은 진동자와, 이식형 마이크로폰(microphone)을 포함한다. 이식형 마이크로폰은 난청자의 외이(外耳) 또는 측두골의 어느 한 부위에 이식되어, 외부의 소리 신호를 전기적 신호로 변환하여 출력한다. 여기에서, 이식형 마이크로폰의 감도는 공기 중에서 노출된 채로 사용되는 일반적인 마이크로 폰의 감도에 비하여 다소 떨어진다. 즉, 일반적인 마이크로폰의 감도는 가청 주파수의 전체 대역에서 일정하지만, 피하에 이식된 이식형 마이크로폰의 감도는 고주파수 대역(예를 들어, 3kHz~7kHz)에서 현저히 저하된다. 그 이유는 이식형 마이크로폰을 덮고 있는 피부에 의해 외부의 소리 신호가 감쇠되고, 그 감쇠된 소리 신호가 이식형 마이크로폰에 입력되기 때문이다.

이식형 마이크폰의 감도는 이식형 마이크로폰에 포함되는 멤브레인(membrane)과 밀접한 관계가 있다. 멤브레인은 외부의 소리 신호에 의해 진동하는 원형의 진동판으로서, 멤브레인의 진동에 의해 외부의 소리 신호가 마이크로폰에 전달된다. 한편, 이식형 마이크로폰의 전체적인 감도를 증가시키기 위해서는 멤브레인의 직경이 증가 되어야 한다. 하지만 멤브레인의 직경이 증가하면, 특정 주파수 대역, 특히, 고주파수 대역의 소리 신호에 대한 이식형 마이크로폰의 감도가 더욱 저하된다. 왜냐하면 멤브레인의 직경이 증가할 경우, 멤브레인의 고유 진동수가 감소하고, 멤브레인이 피부에 의한 고주파수 대역의 소리 신호에 대한 감쇠 영향을 더 많이 받게 되기 때문이다. 이처럼 피부에 의한 소리 신호의 감쇠 작용은 이식형 보청기의 고음부의 재생 능력을 현저히 저하시키는 원인이 된다. 따라서 이식형 마이크로폰의 감도를 증가시키면서, 피부에 의한 고주파수 대역의 소리 신호에 대한 감쇠 영향을 감소시키기 위해, 종래의 이식형 마이크로폰 내부에는 필터 회로가 설치되거나, 또는 도 1에 도시된 것과 같이 일면에 컴플라이언스 링(compliance ring)(11)이 형성된 멤브레인(10)이 설치된다. 하지만 필터 회로나 또는 컴플라이언스 링은 이식형 마이크로폰의 부피를 증가시킬 뿐만 아니라, 이식 형 마이크로폰의 제조 비용 및 제조 시간을 증가시킨다. 한편, 외부에서 음향 강도가 큰 레벨의 음향이 종래의 이식형 마이크로폰에 입력되거나, 또는 진동자의 이득이 높게 설정되어, 진동자로부터 발생하는 강한 진동이 종래의 이식형 마이크로폰을 진동시킬 때, 하울링(howling) 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 멤브레인의 상부면 및 하우징의 외부면에 형성된 실리콘 코팅막을 포함함으로써, 멤브레인의 공진 주파수를 조절하여 고주파수 대역의 소리 신호에 대한 감도를 증가시키고, 하울링 현상을 감소시킬 수 있는 이식형 마이크로폰을 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 멤브레인의 상부면 및 하우징의 외부면에 형성된 실리콘 코팅막을 포함함으로써, 멤브레인의 공진 주파수를 조절하여 고주파수 대역의 소리 신호에 대한 감도를 증가시키고, 하울링 현상을 감소시킬 수 있는 이식형 마이크로폰을 포함하는 중이 이식형 보청기를 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이식형 마이크로폰은, 하우징, 멤브레인, ＥＣＭ, 제1 실리콘 코팅막, 및 제2 실리콘 코팅막을 포함한다. 하우징은 상부 면의 일부에 설정된 부피를 갖도록 형성된 개구부를 포함한다. 멤브레인은 개구부가 형성된 영역을 포함하는 상기 하우징의 상부를 덮도록 설치되고, 외부의 소리 신호에 의해 진동한다. ＥＣＭ은 상기 개구부 내에 장착되어, 상기 멤 브레인이 진동함에 따라 상기 외부의 소리 신호를 수신하고, 수신된 소리 신호를 전기적인 신호로 변환하여 출력한다. 제1 실리콘 코팅막은 상기 멤브레인의 공진 주파수가 설정된 범위 내로 조절되도록, 상기 멤브레인의 일면에 형성된다. 제2 실리콘 코팅막은 인체의 중이(中耳)에 이식되는 진동자로부터 전달되는 진동을 흡수하도록, 상기 하우징의 노출된 외부 면 전체에 형성된다. 상기 제1 실리콘 코팅막의 두께가 증가할 때 상기 멤브레인의 공진 주파수가 감소하고, 상기 제1 실리콘 코팅막의 두께가 감소할 때 상기 멤브레인의 공진 주파수가 증가한다.

상기한 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이식형 마이크로폰을 포함하는 중이 이식형 보청기는, 이식형 마이크로폰, 신호 처리기, 및 진동자를 포함한다. 이식형 마이크로폰은 인체의 외이 또는 측두골의 어느 한 부위에 이식되어, 외부의 소리 신호를 전기적인 신호로 변환하여 출력한다. 이식형 마이크로폰은 하우징, 멤브레인, ECM, 제1 실리콘 코팅막, 및 제2 실리콘 코팅막을 포함한다. 하우징은 상부 면의 일부에 설정된 부피를 갖도록 형성된 개구부를 포함한다. 멤브레인은 개구부가 형성된 영역을 포함하는 상기 하우징의 상부를 덮도록 설치되고, 외부의 소리 신호에 의해 진동한다. ECM은 상기 개구부 내에 장착되어, 상기 멤브레인이 진동함에 따라 상기 외부의 소리 신호를 수신하고, 수신된 소리 신호를 전기적인 신호로 변환하여 출력한다. 제1 실리콘 코팅막은 상기 멤브레인의 공진 주파수가 설정된 범위 내로 조절되도록, 상기 멤브레인의 일면에 형성된다. 제2 실리콘 코팅막은 인체의 중이(中耳)에 이식되는 진동자로부터 전달되는 진동을 흡수하도록, 상기 하우징의 노출된 외부 면 전체에 형성된다. 상기 제1 실리콘 코팅막 의 두께가 증가할 때 상기 멤브레인의 공진 주파수가 감소하고, 상기 제1 실리콘 코팅막의 두께가 감소할 때 상기 멤브레인의 공진 주파수가 증가한다. 신호 처리기는 상기 인체의 외이(外耳)의 주변에 이식되고, 상기 이식형 마이크로폰으로부터 수신되는 상기 전기적인 신호에 응답하여, 제어 전압을 출력한다. 진동자는 상기 인체의 중이(中耳)에 이식되고, 상기 신호 처리기로부터 수신되는 상기 제어 전압에 의해 진동하여, 상기 중이의 침골(incus)을 진동시킨다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 이식형 마이크로폰의 단면도이다. 도 2a를 참고하면, 이식형 마이크로폰(100)은 하우징(housing)(110), ECM(electret condenser microphone)(120), 멤브레인(membrane)(130), 제1 실리콘 코팅막(140), 하우징 캡(150), 밀봉 피드-쓰루(feed-through)(160), 신호 전송 라인(170a), 접지 라인(170b, 도 2b참고), 및 제2 실리콘 코팅막(180)을 포함한다. 하우징(110)은 상부 면의 일부에 설정된 부피를 갖도록 형성된 개구부(111, 도 3참고)를 포함한다. 도 3을 참고하여, 하우징(110)의 구조를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다. 하우징(110)은 지지부(112), 관통 홀(113), 및 요(凹)홈부(114)를 더 포함한다. 지지부(112)는 하우징(110)의 상부 면으로부터 설정된 높이만큼 돌출되도록, 또한, 개 구부(111)로부터 설정된 간격을 두고 개구부(111)를 둘러싸는 링(ring) 형상으로 형성된다. 관통 홀(113)은 개구부(111)의 일부 측벽이 관통되도록 하우징(110)의 일 측면에 형성된다. 요홈부(114)는 관통홀(113) 주변의, 하우징(110)의 일 측면에 설정된 깊이로 형성된다. 하우징(110)은 티타늄 등과 같은 생체적합성 금속 물질로 형성될 수 있다. 멤브레인(130)의 직경이 변화함에 따라 하우징(110)의 직경도 변화한다.

다시 도 2a를 참고하면, ECM(120)은 개구부(111) 내에 장착되어, 멤브레인(130)이 진동함에 따라 외부의 소리 신호를 수신하고, 수신된 소리 신호를 전기적인 신호로 변환하여 출력한다. ECM(120)은 그 배면의 일부에 형성된 도전성을 갖는 출력 단자(121a, 121b, 도 4참고)를 포함한다. 멤브레인(130)은 개구부(111)가 형성된 영역을 포함하는 하우징(110)의 상부를 덮도록 설치되고, 외부의 소리 신호에 의해 진동한다. 멤브레인(130)의 직경은 예를 들어, 5㎜이상 10㎜미만으로 설정될 수 있다.

제1 실리콘 코팅막(140)은 생체적합성 실리콘 물질로 이루어지고, 멤브레인(130)의 공진 주파수가 설정된 범위 내로 조절되도록, 멤브레인(130)의 일면에 형성된다. 좀 더 상세하게는, 후술되는 하우징 캡(150)에 의해 정의되는 영역내에서, 외부에 노출된 멤브레인(130)의 일면 상에 제1 실리콘 코팅막(140)이 형성된다. 멤브레인(130)의 진동에 따른 공진 주파수는 제1 실리콘 코팅막(140)의 두께의 변화에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 실리콘 코팅막(140)의 두께가 증가할 때 멤브레인(130)의 공진 주파수가 감소하고, 제1 실리콘 코팅막(140)의 두께가 감 소할 때 멤브레인(130)의 공진 주파수가 증가한다.

이식형 마이크로폰(100)의 감도를 증가시키기 위해, 멤브레인(130)의 직경을 거의 10㎜에 가깝게 확대시키더라도, 제1 실리콘 코팅막(140)에 의해, 멤브레인(130)의 공진 주파수가 조절될 수 있으므로, 고주파수 대역(예를 들어, 4㎑ 이상)의 소리 신호에 대한 이식형 마이크로폰(100)의 감도가 향상될 수 있다. 결과적으로, 멤브레인(130)의 직경이 증가하여도, 이식형 마이크로폰(100)은 피부에 의한 고주파수 대역의 소리 신호에 대한 감쇠 영향을 비교적 덜 받을 수 있다. 링 형상의 하우징 캡(150)은 멤브레인(130)의 에지(edge) 부분을 사이에 끼운 채로, 지지부(112)의 상부에 웰딩(welding) 접착된다. 그 결과, 멤브레인(130)이 하우징 캡(150)에 의해 하우징(110)의 상부에 고정된다. 한편, ECM(120)이 개구부(111) 내에 장착되고, 멤브레인(130)이 하우징(110) 상부에 고정되면, 하우징(110) 상부에는 얇은 공기층(101)이 형성된다. 공기층(101)은, 지지부(112)의 내벽(112a, 도 3참고), 개구부(111)로부터 지지부(112)까지의 하우징(110)의 상부면, ECM(120)의 상부면, 및 멤브레인(130)의 배면에 의해 정의되는 공간에 형성된다. 여기에서, 공기층(101)의 두께가 최대한 얇게 형성될수록 이식형 마이크로폰(100)의 감도가 향상될 수 있다.

도 2a 내지 도 4를 참고하면, 밀봉 피드-쓰루(160)는 하우징(110)의 관통 홀(113)에 삽입된 채로 하우징(110)에 웰딩 접착된다. 신호 전송 라인(170a)은 밀봉 피드-쓰루(160)를 관통하여, 그 일부분이 밀봉 피드-쓰루(160)의 웰딩 접착되지 않은 양 측면으로부터 각각 돌출하여 연장되도록, 밀봉 피드-쓰루(160) 내부에 매 립된다. 신호 전송 라인(170a)은 도전성 와이어(171a)와, 도전성 와이어(171a)의 표면을 피복하는 절연 물질(172a)을 포함한다. 도전성 와이어(171a)는 예를 들어, 백금으로 형성될 수 있고, 절연 물질(172a)은 예를 들어, 세라믹으로 형성될 수 있다. 도 2a에서는, 접지 라인(170b)을 도시하기 위해, 신호 전송 라인(170a)과 접지 라인(170b)이 서로 다른 수평축 상에 배치(즉, 접지 라인(170b)이 신호 전송 라인(170a)보다 약간 위쪽에 배치)된 것처럼 도시되었지만, 실질적으로, 신호 전송 라인(170a)과 접지 라인(170b)은 서로 동일한 수평축 상에 배치되는 것이 바람직하다. 한편, 도 2a에 구체적으로 도시되지 않았지만, 택일적으로, 도전성 와이어(171a)는 얇은 절연성 피복층(미도시)에 의해 전체적으로 피복될 수 있다. 이 경우, 밀봉 피드-쓰루(160) 내에 매립된 일부분의 도전성 와이어(171a)의 표면만이 세라믹 등과 같은 절연 물질(172a)에 의해 피복되고, 나머지 매립되지 않은 도전성 와이어(171a)는 세라믹 등과 같은 절연 물질(172a)에 의해 피복되지 않은 채로 사용될 수 있다.

여기에서, 신호 전송 라인(170a)의 일부분이 밀봉 피드-쓰루(160) 내에 매립되는 과정을 예를 들어 간략히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 신호 전송 라인(170a)은 금(gold)층(161) 내에 매립된다. 이때, 신호 전송 라인(170a)의 일부분만이 금에 매립되고, 신호 전송 라인(170a)의 나머지 부분은 금층(161)의 외부로 돌출하도록 연장된다. 이 후, 금층(161)의 외부 면을 생체적합성 금속층(162)이 둘러싸도록 하여, 신호 전송 라인(170a)의 일부분이 생체적합성 금속층(162) 내에 매립된다. 결국, 밀봉 피드-쓰루(160)는 내부의 금층(161)과 외부의 생체적합성 금속층(162) 으로 이루어지게 된다. 한편, 밀봉 피드-쓰루(160)가 하우징(110)에 웰딩 접착된 후, 밀봉 피드-쓰루(160)의 일 측면으로부터 돌출하여, 제2 실리콘 코팅막(180)을 관통하도록 연장되어 노출된 신호 전송 라인(170a)의 부분은 생체적합성을 가지는 실리콘 튜브(181)에 의해 피복된다. 또, 밀봉 피드-쓰루(160)가 하우징(110)에 웰딩 접착된 후, 밀봉 피드-쓰루(160)의 일 측면으로부터 개구부(111)의 내부에까지 연장된 신호 전송 라인(170a)은 연결 와이어(103)에 의해 ECM(120)의 출력 단자(121a)에 전기적으로 연결된다. 또, 출력 단자(121a, 121b)가 서로 절연되도록, 출력 단자(121a) 및 신호 전송 라인(170a)을 덮은 채로 ECM(120)의 배면에 절연 테이프(190)가 접착된다. 절연 테이프(190)는 테플론(teflon) 수지로 형성될 수 있다. 절연 테이프(190)에 의해 ECM(120)의 출력 단자(121a)가 하우징(110)으로부터 절연된다. 한편, ECM(120)의 출력 단자(121b)는 도 2b에서 참고되는 것과 같이, 하우징(110)에 접촉되어 접지된다. 접지 라인(170b)은 그 일단이 하우징(110)의 요홈부(114) 내에 매립되고, 다른 단이 하우징(110)의 일 측면으로부터 돌출하여, 제2 실리콘 코팅막(180)을 관통하도록 연장된다. 이때, 접지 라인(170b)은 금층(161)에 의해 둘러싸인 채로 요홈부(114) 내에 매립될 수 있다. 도 2b에서 구체적으로 도시되지 않았지만, 접지 라인(170b)의 표면은 요홈부(114) 내에 매립되는 부분을 제외하고, 전체적으로 절연성 피복층(미도시)에 의해 피복될 수 있다. 접지 라인(170b)을 통하여, 외부의 접지 전압이 하우징(110)에 공급됨으로써, 하우징(110) 및 출력 단자(121b)가 접지된다. 또한, 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 하우징(110)의 일 측면으로부터 돌출하여, 제2 실리콘 코팅막(180)을 관통하도록 연장되어 노출된 접지 라인(170b)은, 제2 실리콘 코팅막을 관통하도록 연장된 신호 전송 라인(170a)과 함께, 실리콘 튜브(181)에 의해 피복된다. 한편, 도 4에서, 화살표(C1-C1')로 표시된 라인을 따라서 절단한 이식형 마이크로폰(100)의 단면도가 도 2a에 도시된 것에 해당하고, 화살표(C2-C2')로 표시된 라인을 따라서 절단한 이식형 마이크로폰(100)의 단면도가 도 2b에 도시된 것에 해당한다.

다시 도 2a를 참고하면, 제2 실리콘 코팅막(180)이 하우징(110)의 노출된 외부 면 전체에 형성된다. 제2 실리콘 코팅막(180)은 예를 들어, 1㎜ 내외의 두께로 형성될 수 있다. 제2 실리콘 코팅막(180)은 인체의 중이(中耳)에 이식되는 진동자(302, 도 10참고)로부터 전달되는 진동을 흡수한다. 예를 들어, 외부로부터 높은 음향 강도의 소리 신호가 이식형 마이크로폰(100)에 입력되거나, 또는 진동자(302)의 이득이 높게 설정된 경우, 진동자(302)의 강한 진동이 외이 또는 측두골의 어느 한 부위에 설치된 이식형 마이크로폰(100)의 하우징(110)에 직접 전달될 수 있다. 이때, 하우징(110)의 외부 면에 제2 실리콘 코팅막(180)이 형성되지 않은 경우, 이식형 마이크로폰(100)의 하우징(110)의 진동으로 인하여, 소리 신호가 과도하게 증폭되고, 그 결과, 하울링(howling) 현상이 발생하게 된다. 하지만, 하우징(110)의 외부 면에 제2 실리콘 코팅막(180)이 형성될 경우, 제2 실리콘 코팅막(180)이 진동자(302)로부터 전달되는 강한 진동을 흡수하므로, 하우징(110)의 진동을 억제하여, 하울링 현상을 감소시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이식형 마이크로폰의 평면도이다. 도 6을 참고하면, 이식형 마이크로폰(200)의 구성 및 동작은 몇 가지 차이점을 제외하 고, 도 4에 도시된 이식형 마이크로폰(100)과 유사하다. 따라서 본 실시예에서는 설명의 간략화를 위해, 이식형 마이크로폰들(200, 100) 간의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다. 이식형 마이크로폰들(200, 100) 간의 차이점은 이식형 마이크로폰(200)의 하우징(210)이 도 7에 도시된 것과 같이, 개구부(211), 지지부(212), 및 관통 홀(213)만을 포함하는 것이다. 즉, 하우징(210)은 하우징(110)의 요홈부(114)와 같은 구성을 포함하지 않는다. 그 이유는, 신호 전송 라인(270a)과 접지 라인(270b)이 함께 밀봉 피드-쓰루(260) 내에 매립되기 때문이다. 이 경우, 접지 라인(270b)은 도전성 와이어(271a)와, 도전성 와이어(271a)의 표면을 피복하는 절연 물질(272a)을 포함할 수 있다. 도전성 와이어(271a)는 예를 들어, 백금으로 형성될 수 있고, 절연 물질(272a)은 예를 들어, 세라믹으로 형성될 수 있다. 택일적으로, 도전성 와이어(271a)는 얇은 절연성 피복층(미도시)에 의해 전체적으로 피복될 수 있다. 이 경우, 밀봉 피드-쓰루(260) 내에 매립된 일부분의 도전성 와이어(271a)의 표면만이 세라믹 등과 같은 절연 물질(272a)에 의해 피복되고, 나머지 매립되지 않은 도전성 와이어(271a)는 세라믹 등과 같은 절연 물질(272a)에 의해 피복되지 않은 채로 사용될 수 있다. 도 8에서는, 접지 라인(270b)을 도시하기 위해, 신호 전송 라인(270a)과 접지 라인(270b)이 서로 다른 수평축 상에 배치(즉, 접지 라인(270b)이 신호 전송 라인(270a)보다 약간 위쪽에 배치)된 것처럼 도시되었지만, 실질적으로, 신호 전송 라인(270a)과 접지 라인(270b)은 서로 동일한 수평축 상에 배치되는 것이 바람직하다.

한편, ECM(220)의 출력 단자들(221a, 221b)은 밀봉 피드-쓰루(260)의 일 측 면으로부터 개구부(211)의 내부에까지 각각 연장된 신호 전송 라인(270a)과 접지 라인(270b)에 연결 와이어(203)에 의해 각각 전기적으로 연결된다. 또한, 밀봉 피드-쓰루(260)의 다른 측면으로부터 각각 돌출하여 제2 실리콘 코팅막(280)을 관통하도록 각각 연장된 신호 전송 라인(270a)과 접지 라인(270b)의 노출된 부분은, 도 8에서 참고되는 것과 같이, 생체적합성을 가지는 실리콘 튜브(281)에 의해 피복된다. 또, ECM(220)의 출력 단자들(221a, 221b)이 서로 절연되도록 하기 위해, 출력 단자들(221a, 221b), 신호 전송 라인(270a)의 일부, 및 접지 라인(270b)의 일부를 덮은 채로 ECM(220)의 배면에 절연 테이프(290)가 접착된다. 절연 테이프(290)는 테플론(teflon) 수지로 형성될 수 있다. 절연 테이프(290)에 의해 ECM(220)의 출력 단자들(221a, 221b)이 상호 간에 또한 하우징(210)으로부터 절연된다. 도 8은 도 6에 도시된 이식형 마이크로폰의 단면도로서, 도 6에서 화살표(C3-C3')로 표시된 라인을 따라서 절단한 이식형 마이크로폰(200)의 단면도이다. 이식형 마이크로폰(200)의 단면의 구성은 도 2a를 참고하여 상술한 마이크로폰(100)의 구성과 유사하므로, 설명의 간략화를 위해 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 9는 본 발명에 따른 이식형 마이크로폰과, 실리콘 코팅막을 포함하지 않는 이식형 마이크로폰의 유한 요소 해석(Finite Element analysis; FEA) 시뮬레이션의 결과를 각각 나타내는 그래프들이다. 도 9에서, 그래프(G1)는 멤브레인 및 하우징 외부 면에 실리콘 코팅막이 형성되지 않은 이식형 마이크로폰의 FEA 시뮬레이션 결과를 나타내고, 그래프(G2)는 멤브레인의 일 측면 및 하우징 외부 면에 실리콘 코팅막이 형성된 이식형 마이크로폰(100)의 FEA 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 설명의 편의상, 멤브레인 및 하우징 외부 면에 실리콘 코팅막이 형성된 이식형 마이크로폰을 "마이크로폰 1"이라고 하고, 멤브레인 및 하우징 외부 면에 실리콘 코팅막이 형성되지 않은 이식형 마이크로폰을 "마이크로폰 2"라고 가정하자. 도 9를 참고하면, 세로축은 마이크로폰 1과 마이크로폰 2의 주파수 응답 특성을 나타내고, 가로축은 외부로부터 마이크로폰 1과 마이크로폰 2 각각의 멤브레인에 입력되는 외부 소리 신호의 주파수를 나타낸다. 도 9의 그래프들(G1 및 G2)에서, 마이크로폰 1과 마이크로폰 2의 주파수 응답 특성은 이식형 마이크로폰의 가청 대역 중 중요한 음성 정보를 지닌 400㎐ 내지 10㎑ 까지의 음성 신호의 1Pa의 음압에 대한 주파수 응답 특성을 보여준다. 이때, 0[㏈V]은 1㎑에서 1Pa의 음압이, 멤브레인 및 하우징 외부 면에 실리콘 코팅막이 형성된 이식형 마이크로폰에 인가되었을 경우, 이 이식형 마이크로폰으로부터 출력되는 전압의 크기(기준 값)를 의미한다. 이 경우, 400㎐ 내지 10㎑ 까지의 음성 신호의 1Pa의 음압이 마이크로폰 1에 인가될 때, 마이크로폰 1로부터 출력되는 전압의 크기가 상기 기준 값보다 큰지 또는 작은지를 나타내는 것이 그래프(G1)로서 도시된 마이크로폰의 주파수 응답 특성이다. 또한, 400㎐ 내지 10㎑ 까지의 음성 신호의 1Pa의 음압이 마이크로폰 2에 인가될 때, 마이크로폰 2로부터 출력되는 전압의 크기가 상기 기준 값보다 큰지 또는 작은지를 나타내는 것이 그래프(G2)로서 도시된 마이크로폰의 주파수 응답 특성이다.

도 9를 참고하면, 실리콘 코팅막이 형성되지 않은 멤브레인이 ECM에 전달할 수 있는 소리 신호의 주파수 대역의 범위(R1)보다, 실리콘 코팅막이 형성된 멤브레인이 ECM에 전달할 수 있는 소리 신호의 주파수 대역의 범위(R2)가 더 넓은 것을 알 수 있다. 또한, 실리콘 코팅막이 형성되지 않은 멤브레인 보다 실리콘 코팅막이 형성된 멤브레인이 고주파수 대역(4㎑ 이상)의 외부 소리 신호를 ECM에 더 잘 전달하는 것을 알 수 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 이식형 마이크로폰을 포함하는 중이 이식형 보청기의 개략적인 구성의 확대 도이다. 도 10을 참고하면, 중이 이식형 보청기(300)는 이식형 마이크로폰(100 또는 200), 신호 처리기(301), 및 진동자(302)를 포함한다. 이식형 마이크로폰(100 또는 200)의 구성 및 구체적인 동작은 도 2a 내지 도 4, 또는 도 6 내지 도 8을 참고하여 상술한 것과 실질적으로 동일하므로, 설명의 중복을 피하기 위해 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 신호 처리기(301)는 인체의 외이(外耳)의 주변에 이식된다. 신호 처리기(301)는 인체의 외이 또는 측두골의 어느 한 부위에 이식된 이식형 마이크로폰(100 또는 200)으로부터, 실리콘 튜브(181 또는 281)에 의해 피복된 신호 전송 라인(170a 또는 270a)을 통하여, 전기적인 신호를 수신한다. 신호 처리기(301)는 이식형 마이크로폰(100 또는 200)으로부터 수신된 전기적인 신호에 응답하여, 실리콘 튜브(303)에 의해 피복된 신호 전송 라인(미도시)을 통하여 진동자(302)에 제어 전압을 출력한다. 진동자(302)는 인체의 중이(中耳)에 이식된다. 진동자(302)는 신호 처리기(301)로부터 수신되는 제어 전압에 의해 진동하여, 중이의 침골을 진동시킨다. 신호 처리기(301)와 진동자(302)의 구체적인 구성 및 동작은 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 잘 이해할 수 있으므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략된다. 또한, 도 10에서는 도면의 간략화를 위해 신호 처리기(301)와 진동자(302)의 외관만 이 도시되어 있다.

상기한 실시 예들은 본 발명을 설명하기 위한 것으로서 본 발명이 이들 실시 예에 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

상술한 것과 같이, 본 발명에 따른 이식형 마이크로폰 및 이를 포함하는 중이 이식형 보청기는 멤브레인의 상부면 및 하우징의 외부면에 형성된 실리콘 코팅막을 포함함으로써, 멤브레인의 공진 주파수를 조절하여 고주파수 대역의 소리 신호에 대한 감도를 증가시키고, 하울링 현상을 감소시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따른 이식형 마이크로폰 및 이를 포함하는 중이 이식형 보청기는 피부에 의한 고주파수 대역의 소리 신호에 대한 감쇠 영향을 감소시키기 위한, 필터 회로나, 또는 멤브레인에 형성되는 컴플라이언스 링을 포함할 필요가 없으므로, 그 부피가 감소될 수 있고, 그 제조 비용 및 제조 시간이 감소될 수 있다.

Claims

상부 면의 일부에 설정된 부피를 갖도록 형성된 개구부를 포함하는 하우징(housing);

상기 개구부가 형성된 영역을 포함하는 상기 하우징의 상부를 덮도록 설치되고, 외부의 소리 신호에 의해 진동하는 멤브레인;

상기 개구부 내에 장착되어, 상기 멤브레인이 진동함에 따라 상기 외부의 소리 신호를 수신하고, 수신된 소리 신호를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 ECM(electret condenser microphone);

상기 멤브레인의 공진 주파수가 설정된 범위 내로 조절되도록, 상기 멤브레인의 일면에 형성된 제1 실리콘 코팅막; 및

인체의 중이(中耳)에 이식되는 진동자로부터 전달되는 진동을 흡수하도록, 상기 하우징의 노출된 외부 면 전체에 형성된 제2 실리콘 코팅막을 포함하고,

상기 제1 실리콘 코팅막의 두께가 증가할 때 상기 멤브레인의 공진 주파수가 감소하고, 상기 제1 실리콘 코팅막의 두께가 감소할 때 상기 멤브레인의 공진 주파수가 증가하는 이식형 마이크로폰.
제1항에 있어서,

상기 하우징은, 상기 하우징의 상부 면으로부터 설정된 높이만큼 돌출되도록 형성된 지지부를 더 포함하고, 상기 지지부는 상기 개구부로부터 설정된 간격을 두 고 상기 개구부를 둘러싸는 링(ring) 형상으로 형성되는 이식형 마이크로폰.
제2항에 있어서,

상기 멤브레인의 에지 부분을 사이에 끼운 채로, 상기 지지부의 상부에 웰딩(welding) 접착되는 링 형상의 하우징 캡(cap)을 더 포함하는 이식형 마이크로폰.
제1항에 있어서,

상기 하우징은, 상기 개구부의 일부 측벽이 관통되도록 상기 하우징의 일 측면에 형성되는 관통 홀을 더 포함하는 이식형 마이크로폰.
제4항에 있어서,

상기 하우징의 관통 홀에 삽입된 채로 상기 하우징에 웰딩 접착되는 밀봉 피드-쓰루(feed-through); 및

상기 밀봉 피드-쓰루를 관통하여, 일부분이 상기 밀봉 피드-쓰루의 양 측면으로부터 각각 연장되도록, 상기 밀봉 피드-쓰루 내부에 매립되는 적어도 하나의 신호 전송 라인을 더 포함하는 이식형 마이크로폰.
제5항에 있어서,

상기 ECM은 상기 ECM의 배면의 일부에 형성된 도전성을 갖는 적어도 두 개의 출력 단자를 포함하고,

상기 적어도 두 개의 출력 단자 중 어느 하나는, 상기 밀봉 피드-쓰루의 일 측면으로부터 상기 개구부의 내부에까지 연장된 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인에 전기적으로 연결되고, 상기 적어도 두 개의 출력 단자 중 나머지 하나는 상기 하우징에 접촉되고,

상기 적어도 하나의 신호 전송 라인은 도전성 와이어와, 상기 도전성 와이어의 표면을 피복하는 절연 물질을 포함하는 이식형 마이크로폰.
제6항에 있어서,

상기 하우징은, 상기 관통 홀 주변의, 상기 하우징의 일 측면에 설정된 깊이로 형성된 요(凹)홈부를 더 포함하고,

상기 이식형 마이크로폰은, 일단이 상기 하우징의 요홈부 내에 매립되고, 다른 단이 상기 하우징의 일 측면으로부터 돌출하여 상기 제2 실리콘 코팅막을 관통하도록 연장된 접지 라인을 더 포함하고,

상기 밀봉 피드-쓰루의 다른 측면으로부터 돌출하여 상기 제2 실리콘 코팅막을 관통하도록 연장된 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인과, 상기 제2 실리콘 코팅막을 관통하도록 연장된 상기 접지 라인은 생체적합성을 가지는 실리콘 튜브에 의해 피복되는 이식형 마이크로폰.
제6항에 있어서,

상기 ECM의 상기 적어도 두 개의 출력 단자가 서로 절연되도록, 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인이 연결된 출력 단자와, 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인의 일부를 덮은 채로 상기 ECM의 배면에 접착되는 절연 테이프를 더 포함하는 이식형 마이크로폰.
제2항에 있어서,

상기 하우징은, 상기 지지부의 내벽, 상기 개구부로부터 상기 지지부까지의 상기 하우징의 상부면, 상기 ECM의 상부면, 및 상기 멤브레인의 배면에 의해 정의되는 공간에 형성되는 공기층을 더 포함하는 이식형 마이크로폰.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 실리콘 코팅막이 각각 생체적합성 실리콘 물질로 이루어지고,

상기 하우징은 생체적합성 금속 물질로 이루어지는 이식형 마이크로폰.
제1항에 있어서,

상기 멤브레인의 직경은 5㎜이상 10㎜미만인 이식형 마이크로폰.
제5항에 있어서,

상기 밀봉 피드-쓰루를 관통하여, 일부분이 상기 밀봉 피드-쓰루의 양 측면 으로부터 각각 연장되도록, 상기 밀봉 피드-쓰루 내부에 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인과 함께 매립되는 접지 라인을 더 포함하고,

상기 ECM은 상기 ECM의 배면의 일부에 형성된 도전성을 갖는 적어도 두 개의 출력 단자를 포함하고,

상기 적어도 두 개의 출력 단자는, 상기 밀봉 피드-쓰루의 일 측면으로부터 상기 개구부의 내부에까지 각각 연장된, 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인과 상기 접지 라인에 각각 전기적으로 연결되고,

상기 밀봉 피드-쓰루의 다른 측면으로부터 각각 돌출하여 상기 제2 실리콘 코팅막을 관통하도록 각각 연장된, 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인과 상기 접지 라인은 생체적합성을 가지는 실리콘 튜브에 의해 피복되고,

상기 적어도 하나의 신호 전송 라인과 상기 접지 라인 각각은, 도전성 와이어와, 상기 도전성 와이어의 표면을 피복하는 절연 물질을 포함하는 이식형 마이크로폰.
제12항에 있어서,

상기 ECM의 적어도 두 개의 출력 단자가 서로 절연되도록, 상기 적어도 두 개의 출력 단자, 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인의 일부, 및 상기 접지 라인의 일부를 덮은 채로 상기 ECM의 배면에 접착되는 절연 테이프를 더 포함하는 이식형 마이크로폰.
인체의 외이 또는 측두골의 어느 한 부위에 이식되어, 외부의 소리 신호를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 이식형 마이크로폰;

상기 인체의 외이(外耳)의 주변에 이식되고, 상기 이식형 마이크로폰으로부터 수신되는 상기 전기적인 신호에 응답하여, 제어 전압을 출력하는 신호 처리기; 및

상기 인체의 중이(中耳)에 이식되고, 상기 신호 처리기로부터 수신되는 상기 제어 전압에 의해 진동하여, 상기 중이의 침골을 진동시키는 진동자를 포함하고,

상기 이식형 마이크로폰은,

상부 면의 일부에 설정된 부피를 갖도록 형성된 개구부를 포함하는 하우징(housing);

상기 개구부가 형성된 영역을 포함하는 상기 하우징의 상부를 덮도록 설치되고, 상기 외부의 소리 신호에 의해 진동하는 멤브레인;

상기 개구부 내에 장착되어, 상기 멤브레인이 진동함에 따라 상기 외부의 소리 신호를 수신하고, 수신된 소리 신호를 상기 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 ECM(electret condenser microphone);

상기 멤브레인의 공진 주파수가 설정된 범위 내로 조절되도록, 상기 멤브레인의 일면에 형성된 제1 실리콘 코팅막; 및

상기 진동자로부터 전달되는 진동을 흡수하도록, 상기 하우징의 노출된 외부 면 전체에 형성된 제2 실리콘 코팅막을 포함하고,

상기 제1 실리콘 코팅막의 두께가 증가할 때 상기 멤브레인의 공진 주파수가 감소하고, 상기 제1 실리콘 코팅막의 두께가 감소할 때 상기 멤브레인의 공진 주파수가 증가하는 중이 이식형 보청기.
제14항에 있어서,

상기 하우징은, 상기 하우징의 상부 면으로부터 설정된 높이만큼 돌출되도록 형성된 지지부를 더 포함하고, 상기 지지부는 상기 개구부로부터 설정된 간격을 두고 상기 개구부를 둘러싸는 링(ring) 형상으로 형성되는 중이 이식형 보청기.
제15항에 있어서,

상기 멤브레인의 에지 부분을 사이에 끼운 채로, 상기 지지부의 상부에 웰딩(welding) 접착되는 링 형상의 하우징 캡(cap)을 더 포함하는 중이 이식형 보청기.
제14항에 있어서,

상기 하우징은, 상기 개구부의 일부 측벽이 관통되도록 상기 하우징의 일 측면에 형성되는 관통 홀을 더 포함하는 중이 이식형 보청기.
제17항에 있어서,

상기 하우징의 관통 홀에 삽입된 채로 상기 하우징에 웰딩 접착되는 밀봉 피드-쓰루(feed-through); 및

상기 밀봉 피드-쓰루를 관통하여, 일부분이 상기 밀봉 피드-쓰루의 양 측면으로부터 각각 연장되도록, 상기 밀봉 피드-쓰루 내부에 매립되는 적어도 하나의 신호 전송 라인을 더 포함하는 중이 이식형 보청기.
제18항에 있어서,

상기 ECM은 상기 ECM의 배면의 일부에 형성된 도전성을 갖는 적어도 두 개의 출력 단자를 포함하고,

상기 적어도 두 개의 출력 단자 중 어느 하나는, 상기 밀봉 피드-쓰루의 일 측면으로부터 상기 개구부의 내부에까지 연장된 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인에 전기적으로 연결되고, 상기 적어도 두 개의 출력 단자 중 나머지 하나는 상기 하우징에 접촉되고,

상기 적어도 하나의 신호 전송 라인은 도전성 와이어와, 상기 도전성 와이어의 표면을 피복하는 절연 물질을 포함하는 중이 이식형 보청기.
제19항에 있어서,

상기 하우징은, 상기 관통 홀 주변의, 상기 하우징의 일 측면에 설정된 깊이로 형성된 요(凹)홈부를 더 포함하고,

상기 이식형 마이크로폰은, 일단이 상기 하우징의 요홈부 내에 매립되고, 다른 단이 상기 하우징의 일 측면으로부터 돌출하여 상기 제2 실리콘 코팅막을 관통하도록 연장된 접지 라인을 더 포함하고,

상기 밀봉 피드-쓰루의 다른 측면으로부터 돌출하여 상기 제2 실리콘 코팅막을 관통하도록 연장된 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인과, 상기 제2 실리콘 코팅막을 관통하도록 연장된 상기 접지 라인은 생체적합성을 가지는 실리콘 튜브에 의해 피복되는 중이 이식형 보청기.
제19항에 있어서,

상기 ECM의 상기 적어도 두 개의 출력 단자가 서로 절연되도록, 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인이 연결된 출력 단자와, 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인의 일부를 덮은 채로 상기 ECM의 배면에 접착되는 절연 테이프를 더 포함하는 중이 이식형 보청기.
제15항에 있어서,

상기 하우징은, 상기 지지부의 내벽, 상기 개구부로부터 상기 지지부까지의 상기 하우징의 상부면, 상기 ECM의 상부면, 및 상기 멤브레인의 배면에 의해 정의되는 공간에 형성되는 공기층을 더 포함하는 중이 이식형 보청기.
제14항에 있어서,

상기 제1 및 제2 실리콘 코팅막이 각각 생체적합성 실리콘 물질로 이루어지고,

상기 하우징은 생체적합성 금속 물질로 이루어지는 중이 이식형 보청기.
제14항에 있어서,

상기 멤브레인의 직경은 5㎜이상 10㎜미만인 중이 이식형 보청기.
제18항에 있어서,

상기 밀봉 피드-쓰루를 관통하여, 일부분이 상기 밀봉 피드-쓰루의 양 측면으로부터 각각 연장되도록, 상기 밀봉 피드-쓰루 내부에 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인과 함께 매립되는 접지 라인을 더 포함하고,

상기 ECM은 상기 ECM의 배면의 일부에 형성된 도전성을 갖는 적어도 두 개의 출력 단자를 포함하고,

상기 적어도 두 개의 출력 단자는, 상기 밀봉 피드-쓰루의 일 측면으로부터 상기 개구부의 내부에까지 각각 연장된, 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인과 상기 접지 라인에 각각 전기적으로 연결되고,

상기 밀봉 피드-쓰루의 다른 측면으로부터 각각 돌출하여 상기 제2 실리콘 코팅막을 관통하도록 각각 연장된, 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인과 상기 접지 라인은 생체적합성을 가지는 실리콘 튜브에 의해 피복되고,

상기 적어도 하나의 신호 전송 라인과 상기 접지 라인 각각은, 도전성 와이어와, 상기 도전성 와이어의 표면을 피복하는 절연 물질을 포함하는 이식형 마이크로폰.
제25항에 있어서,

상기 ECM의 적어도 두 개의 출력 단자가 서로 절연되도록, 상기 적어도 두 개의 출력 단자, 상기 적어도 하나의 신호 전송 라인의 일부, 및 상기 접지 라인의 일부를 덮은 채로 상기 ECM의 배면에 접착되는 절연 테이프를 더 포함하는 이식형 마이크로폰.