KR20150046172A - 보청 장치 - Google Patents
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Abstract
달팽이관 직접 진동 자극을 위하여 구성되는 보청 장치가 제시된다. 상기 보청 장치는: 변형가능 부재로서, 적용되는 외부 장(field)에 응하여 상기 변형가능 부재의 제1 측과 제2 측 사이에서 변형축을 따라 수축 및 팽창하도록 구성되는 변형가능 부재; 및 달팽이관(cochlea)에 인접한 골성 조직에 대한 상기 변형가능 부재의 상기 제1 측 및 제2 측의 강성 결합을 제공함으로써, 상기 변형가능 부재의 수축 및 팽창이 상기 달팽이관의 진동을 직접 자극하도록 구성되는 체결 조립체;를 포함한다.
Description
일반적으로 본 발명은 보청기와 같은 청음 장치들의 기술 분야에 속하며, 달팽이관 진동 자극을 통하여 청각 효율성(hearing efficiency)을 개선하기 위한 보청 장치에 관한 것이다.
달팽이관 이식물들은 감각신경성 난청(sensorineural hearing loss)을 앓는 개인들에게 소리를 인지할 능력을 제공하는 데에 이용된다. 달팽이관 이식물은 상기 달팽이관 내에 이식된 전극 배열을 통하여 청신경을 전기적으로 자극하여 그 인공삽입물 수용자(prosthesis recipient)에 있어서 청각 지각을 유발(induce)한다. 유모 세포들(hair cells)에 소리를 전도하는 보통의 기계적 경로들 또는 상기 달팽이관 내의 유모 세포들에 지장이 있는 때에 발생하는 전도성 난청을 앓는 개인에 의해 음향 보청기들이 이용된다.
일반적으로, 보청기 등과 같은 청음 장치는, 마이크로폰 조립체, 증폭기, 및 변환기(transducer) 조립체를 포함한다. 상기 마이크로폰 조립체는 음향압 파동들(acoustic pressure waves)을 수신(receive)하고, 이 음파들을 나타내는 전자 신호를 발생시킨다. 증폭되고, 가능하다면 변경된(프로세싱된) 전자 신호는 변환기 조립체에 전달된다. 그 다음에 상기 변환기 조립체는 프로세싱된 상기 전자 신호를 이용자에게 전달하기 위한 음향 에너지로 변환한다. 다른 유형의 보청기들은 신경들을 직접 자극하는 이식가능한 전극 장치들을 이용한다. 또 다른 유형의 청음 장치들은 변환된 진동들을 달팽이관에 전달하도록 골전도(bone conduction) 스피커들을 포함한다. 그러한 장치들의 다른 버전들은 하나 이상의 이소골들(auditory ossicles)의 진동에 기초한다.
최근에, 갑각(promontorium) 또는 심지어 상기 달팽이관 내측의 유체까지도 직접 진동시키는 유형의 몇몇 장치들이 기술되었다. 상기 갑각의 직접 진동을 활용하는 장치들은 그 뼈에 부착되는 전자기 진동기(electromagnetic vibrator)를 포함하는 반면, 상기 달팽이관 내측의 유체의 직접 진동을 활용하는 장치들은 상기 갑각 내에 구멍의 천공(drilling)을 요구한다. 그러한 기법들은 예를 들어 미국 특허 제7,618,450호에서 설명된다. 이 특허에는 이식가능한 청음 시스템이 개시되는바, 그 청음 시스템은 진동 액추에이터, 및 내이의 골성 벽(bony wall) 내에 이식가능한 인공적 천공(artificial fenestrum)으로서 이용되는 이식가능 장치를 포함한다. 상기 장치는 생체적합성 재료로 만들어지고 상기 골성 벽 내에 적어도 부분적으로 적용되도록 제공되는 프레임(frame)을 포함하는바, 상기 프레임에는 상기 골성 벽 내에 적용되는 때에 상기 내이의 외림프(perilymph)와의 장벽(barrier)을 형성하는 막에 의해 형성되는 벽 부분(wall part)이 제공된다. 상기 막은 상기 프레임과 함께, 상기 내이와의 계면(interface)을 형성하는바, 상기 계면은 상기 내이를 향한 그리고 상기 내이로부터의 에너지 전달을 위해 제공되는 반면, 상기 막은 상기 진동 액추에이터로부터 전기적으로 분리(dissociate)되며 상기 진동 액추에이터로부터 진동 에너지를 받기 위하여 제공된다.
본 기술 분야에 달팽이관 직접 진동의 효율(efficiency) 및 주파수(frequency)를 개선하는 보청 장치들의 구성 및 작동에 대한 새로운 접근법에 관한 필요성이 있다. 달팽이관은 내이의 청각 부위이다. 그것은 골성 미로 내의 나선-형상 강(cavity)이며, 인체 내에서 달팽이축(달팽이관 내의 원뿔 형상의 중심축) 둘레의 2.75 회전을 이룬다. 이와 관련하여 귀의 구성요소들이 도시되는 도 1에 대한 참조가 이루어진다. 상기 달팽이관은, 부동섬모(stereocilia)의 움직임을 야기하는 진동들의 형태로 된 소리를 받는 내이의 부위이다. 그 후 상기 부동섬모는 이 진동들을 뇌에까지 전달되어 해석(interprete)되는 신경 충격으로 변환한다. 달팽이관 갑각(cochlear promontory)이라고 불리는 고실갑각(the promontory of the tympanic cavity)은, 상기 달팽이관의 제1 회전의 외향으로의 돌출에 의해 형성된, 둥글게 된 속 빈 융기부(rounded hollow prominence)이다.
위에서 지적된 바와 같이, 상기 갑각 또는 상기 달팽이관 내측 유체의 직접 진동 또는 하나 이상의 이소골들의 진동에 기초한 청음 장치들(hearing devices)이 제안되어 왔다. 그러나 그러한 장치들이 상기 하나 이상의 이소골들을 진동시킬 수 있는 반면 매우 심한 난청(very bad hearing)을 가진 사람들에게 도움이 되는 충분한 진동 파워를 생성할 수는 없다. 상기 갑각을 직접 진동시키는 장치는 전형적으로 상기 갑각에 부착되며, 이에 따라 그 진동 에너지의 대부분이 상기 장치의 다른 쪽에서 공기 중으로 손실된다. 달팽이관 유체를 직접 진동시키는 알려진 장치들에 대해서 말하자면 그 장치들은 그 장치 개구의 작은 면적에만 진동들을 가할 수 있으며 특히 고주파수에서 낮은 효율에 시달린다.
본 발명에 따르면 달팽이관 직접 진동의 효율을 개선하는 신규한 기법이 제공된다. 본 발명은, 골성 조직에 전체적으로 강성 결합(entirely rigidly coupled)되고 외부적으로 가해지는 장(예컨대 전기 신호)에 응하여 변형(수축 및 팽창)되는 변형가능 부재를 포함함으로써, 진동 에너지를 상기 골성 조직의 미리 정해진 부위로 직접 전달하는 장치를 활용하는바, 아래에서 더 설명될 바와 같다. 그러한 변형가능 부재의, 상기 달팽이관의 골성 조직에 대한, 또는 일반적으로 상기 달팽이관에 인접한 골성 조직에 대한 부착은, 상기 변형가능 부재의 변형가능 프로파일(시간 함수)를 상기 달팽이관의 대응되는 진동들로의 직접 전달을 가능하게 한다. 상기 변형가능 부재는 체결 조립체에 의해 상기 달팽이관의 골성 조직에 강성 결합되는바, 상기 체결 조립체는 상기 골성 조직의 2개의 원위 영역들(distant regions)에 대한 강성 결합을 위해 구성된다.
몇몇 실시예들에서 상기 체결 조립체는, 상기 체결 조립체의 일 측(one side)에 의해 상기 달팽이관의 부위(예컨대, 갑각 또는 상기 달팽이관의 임의의 다른 부분)에 강성 고착(anchored rigidly)되도록 구성되고, 상기 체결 조립체의 대향되는 측에 의해 상기 달팽이관의 다른 원위 부위 또는 상기 달팽이관에 인접한 임의의 다른 골구조(bone structure)에 강성 연결된다. 그러한 골구조는, 상고실 오목(attic recess) 또는 고실위오목(epitympanic recess) 내에 위치되는 상고실골; 또는 두개골 내의 다른 뼈일 수 있다.
(전기 자극, 예컨대 증폭기로부터 수신되는 파형의 전압에 응하여) 상기 장치의 변형가능 부재가 팽창 또는 수축함에 따라, 상기 장치의 전체 움직임/변형은 상기 장치의 양측에 있는 뼈들에 전달되는바, 여기에서 더 작은 질량 및 더 높은 탄성(more compliance)을 가진 뼈, 상기 갑각의 뼈가 상기 장치의 변형에 의해 눌려지는 때에 다른 뼈보다 더 큰 거리를 움직인다. 본 명세서에서 이용되는 갑각(promontorium)이라는 용어는 실제로 내이 피막(inner ear capsule)의 임의의 다른 부분을 일컫는다는 점이 이해되어야 한다. 본 명세서에서 "달팽이관에 인접"이라는 용어는, 그것이 내이 피막이든 또는 중이 주변의 다른 골성 조직이든 실제로 상기 달팽이관에 인접한 임의의 골성 조직을 지칭한다는 점도 주목되어야 한다.
본 발명의 장치는, 상기 변형가능 부재를 상기 변형가능 부재의 두 단부들 모두에서 (변형축을 따라) 상기 달팽이관의 골성 조직에 부착하도록 구성됨으로써 상기 장치가 매우 높은 힘을 상기 골성 조직에 가할 수 있고 상기 달팽이관의 직접 진동을 야기할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 본 발명의 기법은 어떠한 임피던스 매칭(impedance matching)도 필요로 하지 않으며 (골전도 또는 공기 전도와 같은) 저역 통과 효과들을 가지지 않는다는 점도 주목되어야 한다. 본 발명의 장치는 몇 헤르츠로부터 16 kHz 이상의 초음파 주파수 범위에 이르는 주파수에서 작동될 수 있다.
따라서 본 발명의 일 양상에 따르면, 보청 장치가 제공되는바, 상기 보청 장치는: 변형가능 부재로서, 적용되는 외부 장(field)에 응하여 상기 변형가능 부재의 제1 측과 제2 측 사이에서 변형축을 따라 수축 및 팽창하도록 구성되는 변형가능 부재; 및 달팽이관(cochlea)에 인접한 골성 조직에 대한 상기 변형가능 부재의 상기 제1 측 및 제2 측의 강성 결합을 제공하게끔 상기 변형가능 부재를 보유(carry)하도록 구성됨으로써, 상기 변형가능 부재의 수축 및 팽창이 상기 달팽이관의 진동을 직접 자극하도록 구성되는 체결 조립체;를 포함한다.
몇몇 실시예들에서 상기 체결 조립체는, 상기 달팽이관에 인접한 골성 조직의 제1 원위 부위 및 제2 원위 부위로 상기 변형가능 부재를 강성 결합하기 위하여 구성됨으로써, 상기 변형가능 부재의 수축 및 팽창이 상기 제1 원위 부위 및 제2 원위 부위 중 적어도 하나의 서로를 향하고 서로로부터 멀어지는 움직임을 강제한다. 예를 들어 상기 체결 조립체는 제1 체결구 및 제2 체결구를 포함할 수 있으며, 여기에서 상기 제1 체결구는, 상기 변형가능 부재의 제1 측에 결부된 고착 유닛(anchoring unit)을 포함하고, 상기 제2 체결구는 상기 변형가능 부재의 대향되는 제2 측에 결부된다. 이 구성에서 상기 변형가능 부재의 수축 및 팽창의 축(변형축)은 상기 변형가능 부재의 상기 제1 측 및 제2 측을 연결한다.
상기 제2 체결구는 생체적합성 부착 재료 조성물(bio-compatible attachment material composition)을 포함할 수 있다. 상기 구성은, 대향되는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하는 상기 고착 유닛이 상기 고착 유닛의 제1 단부에 의한 상기 변형가능 부재의 제1 측에 대한 강성 결합, 및 상기 고착 유닛의 제2 단부에 의한 상기 골성 조직의 제1 부위에 대한 강성 결합을 위하여 구성되는 동시에, 상기 제2 체결구가 맞결합 유닛(mating unit)을 포함하며, 대향되는 제1 측 및 제2 측을 구비하는 상기 맞결합 유닛이 상기 맞결합 유닛의 제1 측에 의한 상기 변형가능 부재의 제2 측에 대한 강성 결합, 및 상기 맞결합 유닛의 제2 측에 의한 상기 골성 조직의 제2 부위에 대한 강성 결합을 위하여 구성되게 하는, 구성일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 제1 체결구는, 상기 달팽이관의 제1 부위인, 예컨대 상기 달팽이관의 갑각 부위인 상기 골성 조직의 제1 부위에 대한 강성 결합을 위하여 구성되고, 상기 제2 체결구는, 상기 달팽이관의 제2 부위인 상기 골성 조직의 제2 부위에 대한 결합을 위해 구성된다.
몇몇 실시예들에서 상기 구성은, 상기 체결 조립체는 강성 부재를 포함하고, 상기 강성 부재는, 상기 달팽이관의 골성 조직의 제1 부위 및 제2 부위에 대한 강성 결합을 위하여 구성되는 제1 일체형 단부 부위 및 제2 일체형 단부 부위(first and second integral end portions), 및 리세스(recess) 안에 상기 변형가능 부재를 수납하기 위하여 상기 리세스를 한정하는 중간 부위를 구비하는 동시에, 상기 변형가능 부재는 상기 변형가능 부재의 제1 측에 의해 상기 중간 부위에 연결됨으로써, 상기 강성 부재가 상기 강성 부재에 부착된 상기 변형가능 부재와 함께 제 위치에 설치되는 때에, 상기 변형가능 부재가 상기 변형가능 부재의 제2 측에 의해 달팽이관의 제1 부위와 제2 부위 사이에서 달팽이관 영역과 상호작용하고, 상기 변형가능 부재의 제1 측 및 제2 측을 연결하는 축을 따라 변형되게 하는, 구성이다. 바람직하게 이 경우에 상기 리세스는 상기 변형가능 부재의 크기보다 훨씬 더 큼으로써 상기 달팽이관으로의 진동 전달의 효율성을 향상시킨다는 점이 이해되어야 한다.
바람직하게 상기 변형가능 부재는 상기 적용되는 장에 응답하는 압전 구조체(piezoelectric structure)를 포함한다. 본 명세서에서 이용되는 압전 소자(piezoelectric element) 또는 압전 구조체라는 용어는 압전 적층, 또는 적용되는 장에 응하여 변형될 수 있는 임의의 다른 장치도 일컫는다는 점이 이해되어야 한다.
본 발명의 넓은 다른 양상에 따르면, 보청 장치가 제공되는바, 상기 보청 장치는:
대향되는 제1 측 및 제2 측을 구비한 변형가능 부재로서, 적용되는 외부 장(field)에 응하여 상기 변형가능 부재의 대향되는 제1 측 및 제2 측을 연결하는 상기 변형가능 부재의 축을 따라 수축 및 팽창하도록 구성되는 변형가능 부재; 및
상기 변형가능 부재의 상기 제1 측 및 제2 측에 의해, 달팽이관에 인접한 골성 조직의 제1 원위 부위 및 제2 원위 부위에 대한 상기 변형가능 부재의 개별적인 강성 고착을 위하여 구성되는 체결 조립체;를 포함함으로써,
상기 적용되는 장의 프로파일에 응한, 상기 축을 따르는 상기 변형가능 부재의 변형 동안의 변형 프로파일은, 상기 달팽이관의 직접 진동들로 귀결되는 상기 체결 조립체의 대응되는 움직임을 야기한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면 보청 장치가 제공되는바, 상기 보청 장치는:
대향되는 제1 측 및 제2 측을 구비한 변형가능 부재로서, 적용되는 외부 장에 응하여 상기 변형가능 부재의 대향되는 제1 측 및 제2 측을 연결하는 상기 변형가능 부재의 축을 따라 수축 및 팽창하도록 구성되는 변형가능 부재; 및
다리형(bridge-like) 강성 부재를 포함하는 체결 조립체로서, 상기 다리형 강성 부재는, 상기 달팽이관의 골성 조직의 제1 부위 및 제2 부위에 대한 강성 결합을 위하여 구성되는 제1 단부 부위 및 제2 단부 부위, 및 상기 변형가능 부재를 수납하기 위한 리세스를 한정하고 상기 변형가능 부재와 연결되는 상기 중간 부위를 구비하는, 체결 조립체;를 포함하여,
상기 보청 장치가 제 자리에 설치되는 때에, 상기 변형가능 부재의 대향되는 제2 측에 의하여 상기 변형가능 부재의 제1 부위와 제2 부위 사이에서 달팽이관 영역과 상기 변형가능 부재의 직접 접촉이 제공됨으로써, 상기 적용되는 장의 프로파일에 응한, 상기 축을 따르는 상기 변형가능 부재의 변형 프로파일이 상기 달팽이관의 대응되는 진동들을 직접 야기한다.
본 발명의 또 다른 일 양상에서 본 발명에는 개인의 청각 효율성을 개선하기 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은, 달팽이관 직접 진동 자극을 위하여 적어도 위에서 설명된 바와 같이 구성된 보청 장치를 포함하는 이식가능한 청각 장치(implantable hearing device), 및 소리 신호들을 수신하고, 대응되는 작동 신호들(actuating signals)을 상기 변형가능 부재에 전송함으로써, 상기 수신된 소리 신호들을 나타내는 상기 변형가능 부재의 변형 프로파일(deformation profile)을 야기하는 전자 시스템;을 포함한다.
위에서 설명된 바와 같이 본 발명의 장치는, 체결 조립체의 적어도 일 단부에 의해 상기 골성 조직에 고착될 수 있는 상기 체결 조립체를 포함한다. 그 고착은 상기 체결 조립체(예컨대 상기 다리형 부재)를 달팽이관의 부위, 예컨대 상기 달팽이관의 갑각에 부착하는 나사들을 이용함으로써 달성될 수 있다.
또한 위에서 지적된 바와 같이 상기 변형가능 부재는 압전 구조체를 포함할 수 있다. 상기 압전 구조체는 전기 신호에 응하여 팽창 및 수축되는 (예컨대 크기가 2x2x2mm인) 압전 적층으로서 구성될 수 있는바, 예컨대 PI, 독일(PI, Germany)로부터 상업적으로 이용가능한 모델 PL022.31로서 구성될 수 있다. 그러한 압전 구조체는, 상기 압전 구조체의 단자들 상의 전압에 비례하는 값으로 팽창 및 수축함으로써 전압에 응답한다.
상기 체결 조립체의 하나 이상의 측들을 상기 골성 조직에 고착하는 데에 이용될 수 있는 고착 및/또는 맞결합 구조들/유닛들은 다양한 환자들에 대한 요구사항들에 따라, 상기 골성 조직에 부착된 상기 장치의 부위와 상기 조직 사이의 갭(gap)을 조절하기 위하여 구성될 수도 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서 맞결합 구조체는 판형 요소(plate-like element)를 포함할 수 있는바, 상기 판형 요소는 상기 판형 요소가 상기 변형가능 부재에 접합될 수 있는 실질적으로 평면인 측, 및 하나 이상의 핀들 또는 날이 선(sharp-edge) 돌출부들을 가지게 형성되는 대향 표면들을 구비하고, 상기 하나 이상의 핀들 또는 날이 선 돌출부들은 골구조에 맞서 눌리는 때의 상기 장치의 횡방향 움직임(lateral movement)을 제거하거나 적어도 현저히 감소시킬 수 있다.
몇몇 다른 실시예들에서 상기 맞결합 구조체는 판형 요소(plate-like element)를 포함할 수 있는바, 상기 판형 요소는 상기 판형 요소가 상기 변형가능 부재에 접합될 수 있는 실질적으로 평면인 측, 및 상기 갑각 상의 표적 위치의 굴곡(curvature)과 유사한 굴곡을 가지고 만곡된 다른 측을 구비하는바, 이는 생체적합성 부착(시멘트 또는 유사한 혼합물(compounds))을 이용하여 상기 맞결합 구조체를 상기 갑각에 접합하는 데에 도움을 주기 위함이다. 생체적합성 시멘트를 이용하는 강성 접합이 이용된다면 언제든지, 고착되는 상기 장치의 장기간 안전성을 보장하기 위하여, 이용되는 재료의 강성이 조절될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
몇몇 실시예들에서 얇은 틈새(shallow niche)가 상기 표적 위치 내 상기 갑각 내에 새겨질 수 있으며, 상기 장치는 상기 틈새에 직접 접합될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서 상기 고착 구조체는, 신장형 부재(elongated member)일 수 있는바, 상기 신장형 부재는 뼈 안으로 나사 결합될 수 있는 일 측 상의 나사 형상 부위, 및 상기 변형가능 부재에 결합 또는 접합되도록 설계된 외부 표면을 가지는 타측 상의 헤드 부위를 구비한다. 그 나사는, 상기 고착 구조체를 상기 뼈 안에 나사 결합하고, 다양한 환자들에 있어서 다양한 거리들 또는 위치들의 매칭(match)을 위하여 그 표면으로부터 얼마나 많이 돌출되는지를 조절하는 데에 도움이 되는 공구의 설치를 위하여 나사 축에 직각인 관통 구멍(through hole)도 구비할 수 있다.
몇몇 실시예들에서 상기 변형가능 부재는, 맞결합 구조체의 이용과 함께 또는 맞결합 구조체의 이용 없이 시멘트를 수반하는 낮은 프로파일 수단(low profile means)을 이용하여 상기 갑각에 부착되며, 대향측(opposite side)에 있는 뼈 상에 나사 유형 구조체(screw type structure)가 이용된다.
몇몇 실시예들에서 본 발명의 시스템은, 저주파수 범위를 커버(cover)하도록 직접 신경 자극(달팽이관 이식물)과 함께 상기 달팽이관을 직접적으로 그리고 효과적으로 진동시키게끔 구성된다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 장치를 구동시키는 데에 요구되는 전기 신호들은 와이어들(wires)에 의해 공급된다.
본 발명의 장치는 매우 효율적이기 때문에, 본 발명의 장치는, 본 발명의 기술분야에서 알려진 바와 같은 무선 전송 기법들을 이용하여 파워 및 데이터 둘 모두를 수신하는 이식가능 유닛에 의해 용이하게 구동될 수 있다.
본 발명의 장치가 (입력 소리에 대응되는) 상기 변형 프로파일의 상기 달팽이관 진동들로의 직접 전달을 제공하기 때문에 신호 전달 함수는 거의 완벽하게 선형적이고, 따라서 상기 마이크로폰 입력이 디지털 신호로 변환되고 프로세싱되어 상기 장치에 공급되어야 하는 것은 아니다. 마이크로폰, 바람직하게는 이도 내에 위치되는 마이크로폰은 간단한 증폭기에 연결될 수 있는바, 상기 간단한 증폭기는 마이크로폰 신호를 증폭하고 그것을 (상기 장치를 이용하는 사람에게 요구되는 범위에 적합하게 맞춰진) 동적 범위 내로 압축(compress)하고 그 출력 신호를 무선 전송기(wireless transmitter)에 전달하여 본 발명의 장치에 전송되거나, 또는 상기 변형가능 부재에 직접 와이어로 공급된다.
몇몇 실시예들에서 상기 무선 유닛은, 오류(error)의 경우에 이용자에게 매우 강한 소리를 듣게 할 진폭으로써 진동할 수 없을 것이라는 점을 보장하기 위하여 전압 제한 회로를 이용하는 과전압 보호(over voltage protection)를 구비할 수 있다.
몇몇 실시예들에서 외부 마이크로폰, 바람직하게는 이도 내에 위치되는 마이크로폰이 이용되어 프로세싱 유닛에 연결되는바, 상기 프로세싱 유닛은 요구되는 동적 범위, 스펙트럼 조절(spectral adjustment) 등등에 신호가 도달하도록 그 신호를 프로세싱하고 또한 그 스펙트럼의 부분들을 달팽이관 진동 장치를 구동하는 신호들로, 그리고 상기 스펙트럼의 몇몇 부분들을 달팽이관에 이식된 전극으로 변환(convert)한다.
본 명세서에 개시된 대상물을 더 잘 이해하고 그것이 실제 어떻게 수행될 수 있는지를 예시하기 위하여 첨부 도면들을 참조하여 오로지 비한정적인 예시로서 실시예들이 이제 설명될 것인바, 그 첨부 도면들 중에서:
도 1은 귀의 개략도이며;
도 2a 및 2b에는 본 발명의 2개의 실시예들로 된 본 발명의 장치의 구성들이 각각 개략적으로 도시되며;
도 3에는 본 발명의 장치가 설치될 수 있는 내이의 부분이 도시되며;
도 4에는 도 3에 도시된 내이 부분 내에 설치된 본 발명의 장치가 예시되며;
도 5a 내지 5d에는 본 발명의 장치 내에 이용되기에 적합한 체결 조립체의 체결구들 중 하나의 구성의 여러 예시들이 도시되며;
도 6에는 본 발명의 장치 내의 체결 조립체에 이용되기에 적합한 다른 일 체결구가 예시되며;
도 7에는 도 5d 및 6의 체결구들을 활용하는 본 발명의 장치의 예시가 도시되며;
도 8에는 본 발명의 장치의 다른 일 예시가 도시되며;
도 9a 내지 9c에는 본 발명의 보청 장치를 활용하는 청음 시스템의 3개의 예시들이 각각 도시된다.
도 1은 귀의 개략도이며;
도 2a 및 2b에는 본 발명의 2개의 실시예들로 된 본 발명의 장치의 구성들이 각각 개략적으로 도시되며;
도 3에는 본 발명의 장치가 설치될 수 있는 내이의 부분이 도시되며;
도 4에는 도 3에 도시된 내이 부분 내에 설치된 본 발명의 장치가 예시되며;
도 5a 내지 5d에는 본 발명의 장치 내에 이용되기에 적합한 체결 조립체의 체결구들 중 하나의 구성의 여러 예시들이 도시되며;
도 6에는 본 발명의 장치 내의 체결 조립체에 이용되기에 적합한 다른 일 체결구가 예시되며;
도 7에는 도 5d 및 6의 체결구들을 활용하는 본 발명의 장치의 예시가 도시되며;
도 8에는 본 발명의 장치의 다른 일 예시가 도시되며;
도 9a 내지 9c에는 본 발명의 보청 장치를 활용하는 청음 시스템의 3개의 예시들이 각각 도시된다.
도 1에는 귀의 개략도가 도시되는바, 여기에 달팽이관에 인접한 골성 조직의 영역이 도시된다. 아래에서 더 예시될 바와 같이 본 발명의 보청기는 상기 달팽이관을 직접 진동시키기 위하여 상기 달팽이관에 인접한 골성 조직에 대한 부착을 위하여 구성된다.
전체적으로 1로 지칭되는 본 발명의 보청 장치의 구성의 2개의 예시들이 블록도로써 도시되는 도 2a 및 2b에 대한 참조가 이루어진다. 설명 및 이해를 촉진하기 위하여 본 발명의 모든 예시들에 있어서 공통된 구성요소들을 식별하기 위하여 동일한 참조 번호들이 이용된다.
상기 장치(1)는, 변형가능 부재(2) 및 상기 변형가능 부재(2)를 보유하는 체결 조립체(4)를 포함하는바, 예컨대 상기 변형가능 부재는 상기 체결 조립체에 부착된다. 상기 변형가능 부재(2)는, 적용되는 외부 장, 예컨대 전기장에 응하여 상기 변형가능 부재의 치수를 변화시키도록, 즉 수축 및 팽창시키도록 구성된다. 전형적으로 상기 변형가능 부재(2)는 압전 소자/구조체로서 구성되거나, 또는 압전 소자/구조체를 포함한다. 상기 압전 소자/구조체는 임의의 적합한 구성으로 될 수 있으며; 그러한 소자들은 그 자체로 알려졌으므로 상세하게 설명될 필요가 없다. 상기 체결 조립체(4)는 달팽이관에 인접한 골성 조직에 대한 강성 결합을 위하여 구성된다.
본 발명의 장치는 (와이어들 또는 무선 신호 전송을 통해) 전자 시스템(9)에 연결가능한바, 상기 전자 시스템(9)은 입력 소리 신호들(신호 프로파일)을 상기 변형가능 부재(2)에 적용되는 장(예컨대, 전기장/전압)의 대응되는 프로파일/변동들로 변환하도록 구성되고 작동가능하다. 결과적으로, 상기 변형가능 부재의 수축 및 팽창은 상기 달팽이관의 진동들을 직접 자극한다.
비록 구체적으로 도시되지 않았지만 상기 전자 시스템(9)은 단일 유닛에 의해 형성될 수 있거나, 또는 와이어들 또는 무선 신호 전송을 통하여 개별의 유닛들 사이에서 연결되는 그 개별의 유닛들 내에 상기 전자 시스템의 기능적 요소들이 분배될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어 마이크로폰은 상기 전자 시스템의 외부 부분에 결부될 수 있으며 귀에 부착가능하도록 구성되는 동시에, 상기 전자 시스템의 몇몇 또는 모든 다른 구성요소들은, 중이 내측에 위치된 다른 내부 부분(internal part)에 결부될 수 있다. 따라서 상기 전자 시스템(9)은, 음압 파동들을 수신하고 상기 음압 파동들을 나타내는 전기 출력을 발생시키는 마이크로폰(9C); 및 증폭기(9C)를 포함한다. 바람직하게 상기 전자 시스템(9)은, 예를 들어 상기 신호의 원하는 스펙트럼 프로파일을 제공하도록 구성(미리 프로그램)될 수 있는, 예컨대 이퀄라이저 유틸리티(equalizer utility)를 포함할 수 있는 신호 프로세서(9b)도 포함한다. 상기 전자 시스템(9)은, 상기 변형가능 부재(2)의 변형 프로파일을 야기하여 그 다음에 달팽이관의 진동을 야기할, 상기 변형가능 부재(2)로의 상기 전기 장/신호의 유선 기반 또는 무선 전송을 위하여 구성될 수 있다.
전체적으로 상기 체결 조립체(4)는 상기 변형가능 부재(2)를 달팽이관에 인접한 골성 조직의 제1 원위 부분 및 제2 원위 부분에 강성 결합시키기 위하여 구성된다.
몇몇 실시예들에서 상기 변형가능 부재(2)의 수축 및 팽창은 이에 따라, 진동 움직임을 나타내는 상기 제1 원위 부위 및 제2 원위 부위 중 적어도 하나의, 다른 하나를 향하고 그 다른 하나로부터 멀어지는 움직임을 야기할 것이다. 도시된 바와 같이 도 2a의 예시에서 그러한 체결 조립체(4)는 2개의 체결 유닛들(6 및 8)을 포함하며, 여기에서 때로는 고착 유닛 또는 고착 체결구로 불리는 그 체결 유닛들 중 하나(유닛 6)는 상기 변형가능 부재(2)의 제1 측/측면(2A)에 결부되고, 때로는 맞결합 유닛 또는 맞결합 체결구로 불리는 그 체결 유닛들 중 다른 하나(유닛 8)는 상기 변형가능 부재(2)의 대향되는 제2 측/측면(2B)에 결부된다.
더 구체적으로, 상기 고착 유닛(6)은 상기 고착 유닛의 제1 단부(6A)에 의해 상기 변형가능 부재(2)의 측면(2A)에 강성 결합되고 제2 대향 단부(6B)에 의해 상기 골성 조직의 각각의 부위에 강성 결합된다. 상기 맞결합 체결구(8)도, 그것의 2개의 대향되는 측들이 상기 변형가능 부재(2)의 측면(2B) 및 상기 골성 조직의 각각의 부위에 개별적으로 부착되도록 구성될 수 있거나; 또는 아래에서 예시될 바와 같이 상기 변형가능 부재를 상기 골성 조직에 직접적으로 접착(gluing)/접합(bonding)하기 위한 접착 구조체(gluing structure)에 의해 구성될 수 있다. 작동 장(actuating field)이 상기 변형가능 부재(2)에 적용되는 때에, 상기 변형가능 부재(2)는 상기 변형가능 부재의 제1 측(2A) 및 제2 측(2B)을 연결하는 변형축(AD)을 따라 수축 및 팽창되며, 이는 그 다음, 상기 체결 조립체의 움직임/변위를 야기하여, 상기 체결 조립체가 직접 결합되는 상기 달팽이관의 대응되는 진동들로 귀결된다.
도 2b에 예시되는 바와 같은 몇몇 다른 실시예들에서 상기 체결 조립체(4)는 일체형 요소를 포함하는바, 그 일체형 요소의 대향 단부들(4A 및 4B)에 의해 상기 골성 조직의 제1 부위 및 제2 부위에 연결가능하며, 상기 골성 조직의 제1 부위 및 제2 부위는 상기 달팽이관의 이격된 제1 부위 및 제2 부위이다. 상기 변형가능 부재(2)는, 상기 변형가능 부재(2)의 일 측/측면(2A)에 의해 상기 일체형 요소의 중간 부위(4C)에 연결된다. 아래에 설명될 바와 같이 상기 중간 부위는 (볼록) 만곡되어 홈(groove)을 형성하는바, 상기 홈 안에 상기 변형가능 부재가 배치됨으로써 상기 변형가능 부재의 외부 측/측면(도 2b에 도시되지 않는 측(2B))이 상기 달팽이관에 접촉하도록 의도된다. 아래에서 더 구체적으로 더 설명될 바와 같이, 그러한 일체형 요소는, 상기 달팽이관의 원위 부위들에 대한 강성 결합을 위하여 구성되는 강성 다리형 부재로서 구성될 수 있다. 따라서 상기 장치가 제 자리에 설치되는 때에(즉 상기 부재(4)가 상기 부재의 대향 단부들(4A 및 4B)에 의해 달팽이관에 강성 결합되는 때에) 상기 변형가능 부재의 대향되는 제2 측은 달팽이관의 제1 부위와 제2 부위 사이에서 달팽이관의 영역과 직접 접촉/상호작용한다. 상기 작동 장이 상기 변형가능 부재(2)에 적용되고 있는 때에 상기 변형가능 부재는 상기 변형가능 부재의 제1 측(2A) 및 제2 측(2B)을 연결하는 (도면을 통하는) 변형축(AD)을 따라 수축 및 팽창함으로써 상기 달팽이관의 대응되는 진동들을 직접 야기한다.
이제 도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 장치가 어떻게 상기 달팽이관에 인접한 골성 조직 내에, 예컨대 상고실골의 영역에서 설치될 수 있는지가 예시되어 있다. 도 3은 달팽이관에 인접한 그러한 귀의 영역의 전체적인 도시이다. 이 예시에서 본 발명의 장치의 부착을 위한 표적 표면들은 상기 상고실골에 의해 구성되는 기저 표면(base surface; 10)(상기 골성 조직의 제1 부위), 및 상기 달팽이관의 갑각에 의해 구성되는 다른 표적 표면(11)(상기 골성 조직의 제2 부위)를 포함한다.
도 4에는, 본 발명의 장치가 도 3의 귀 부위에 함께 부착되어 있는 채로 된, 그 도 3의 귀 부위가 개략적으로 도시된다. 이 예시에서 상기 장치(10)는 2부분(two-part) 체결 조립체를 포함하는 도 2a의 실시예에 따라 구성되는바, 여기에서 제1 부분(고착 유닛)(6)은 상기 제1 부분의 일 측에서 상기 변형가능 부재에 강성 결합되고 타 측에서 상기 상고실골(10)에 연결가능한 반면, 제2 부분(맞결합 유닛)(8)은 상기 제2 부분의 대향되는 측에서 상기 변형가능 부재에 강성 결합되고 상기 갑각(11)에 연결가능하다. 이 특정 비한정적 예시에서 상기 체결 부분(8)은, 상기 변형가능 부재(2)를 상기 갑각(11)에 직접 접합하는 생체적합성 시멘트(25)에 의해 구성된다. 다른 한 편, 상기 변형가능 부재는 또한 시멘트(23)에 의해 나사 유형 고착 구조체(screw type anchoring structure; 6)에 강성 결합된다. 상기 나사는, 예컨대 상기 나사를 회전시킴으로써 뼈 안으로 삽입되는 나사의 길이를 변화시키기 위한 상기 나사 안의 구멍(22) 안으로 삽입되는 핀을 이용하여 상기 상고실골 내로 삽입되는바, 이는 다양한 환자들의 귀에 대해 상기 장치 길이를 조절하는 데에 이용될 수도 있다. 갑각 골성 조직은 상기 상고실골보다 더 탄성적(compliant)이며, 따라서 상기 장치가 상기 갑각의 표면 및 상기 상고실골의 표면 둘 모두에 강성 부착되는 때에 상기 장치의 대부분의 병진(translation)은 상기 갑각의 표면이 진동/발진하게 할 것이고, 그 다음에 상기 달팽이관 내측의 유체 및 전체 내이 피막이 진동할 것이다.
도 5a 내지 5c에는, 맞결합 유닛(8)의 구성의 몇몇 특정 비한정적 예시들이 도시되는바, 그 맞결합 유닛(8)은, 상기 변형가능 부재(2) 및 갑각과 같은 골성 조직의 만곡된 표면에 부착가능하다.
이 예시들에서 상기 맞결합 유닛(8)은 구조체(30)로서 구성되는바, 상기 구조체(30)는 상기 변형가능 부재의 각각의 측에서 상기 변형가능 부재의 평평한 표면에 접합될 수 있는 하나의 평평한 평면(32), 및 대향되는 만곡된 표면(34)을 구비하는바, 상기 대향되는 만곡된 표면(34)에 의해 상기 구조체(30)가 상기 골성 조직에 결합된다. 도 5a 및 5b의 예시들에서 상기 만곡된 표면(34)은, 이격된 돌출부들(35)의 배열의 형태로 된 패턴(pattern)(표면 릴리프(surface relief))를 구비한다. 돌출부들을 가지는 상기 표면은 상기 갑각의 표면 상에서 상기 체결 조립체의 횡방향 움직임을 방지하기 위하여 상기 갑각에 부착될 수 있다.
도 5a의 예시에서 상기 돌출부들은, 중간에 접합 시멘트(bonding cement)가 있거나 없는 채로, 상기 갑각의 표면 안으로 또는 그 안에 새겨진 틈새 안으로 밀릴 수 있는, 예리한 팁들(sharp tips)을 구비한다. 도 5b의 예시에서 상기 돌출부들(35)은, 예리한 돌출부 대신에 (실질적으로 평평한 상부 표면을 가지는) 핀들의 형태로 된다. 이 경우에 예를 들어 올바른 위치들에서의 구멍들을 가지는 스텐실(stencil)을 이용하여 작은 얕은 둥근 컷아웃(cutout)들이 상기 갑각 내에 만들어질 수 있다. 그 후 상기 맞결합 표면(패터닝된(patterned) 표면)은 상기 갑각에 부착 또는 접합될 수 있다.
도 5c의 예시에서 생체적합성 시멘트에 의해 상기 갑각 표면에 직접 접합되도록 설계되는 상기 맞결합 구조체(30)는, 그 접합을 더 강하게 만들기 위하여 만곡된 표면(34)을 구비하는바, 여기에서 상기 표면(34)의 굴곡은 상기 표적 영역에서 상기 갑각의 굴곡과 매칭(match)된다.
임의의 맞결합 구조체(30)의 실질적으로 평면인 대향되는 표면(32)은 상기 변형가능 부재에 대한 접착이 개선되도록 기계가공될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들어 표면(32)은, 상기 변형가능 부재의 각각의 측을 수용(accept)하기 위하여 (그것 안으로 기계가공된) 작은 컷아웃 또는 리세스를 가질 수 있다. 이는 도 5d에 예시된다. 이 특정 비한정적 예시에서, 핀들(35)을 갖춘 만곡된 표면을 구비한 상기 맞결합 구조체(30)(도 5b의 예시)가 도시되지만, 상기 맞결합 유닛의 구성이 이 특정 예시 및 위에서 설명된 예시들 중 임의의 하나에 한정되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 도면에 도시된 바와 같이 상기 대향되는 표면(32)은, 상기 변형가능 부재의 각각의 측을 수용하도록 설계되는 컷아웃(36)을 구비한다.
고착 유닛(6)의 구성의 예시의 계략도가 도시되는 도 6에 대한 참조가 이루어지는바, 상기 고착 유닛(6)에 의해 상기 변형가능 부재가 상기 달팽이관에 인접한 다른 골성 조직, 예컨대 상기 상고실골에 결합된다. 이 비한정적 예시에서 상기 고착 유닛(6)은 뼈에 대한 부착을 위한 나사 유형 고착 구조체(60)를 구비한다.
더 구체적으로는 이 예시에서 상기 고착 구조체(60)는, 헤드 부위(64) 및 중간 부위(65)에 의해 상호연결되는 다리 나사 부위(leg, screw portion; 62)를 구비한다. 상기 헤드 부위(64)는 상기 변형가능 부재의 각각의 측에 부착되도록 설계된 (도 2a의 단부 부위(6A)를 나타내는) 표면(61)을 구비한다. 이를 위하여 상기 표면(61)은 상기 변형가능 부재의 각각의 측의 형상에 매칭되는 기계가공된 컷아웃을 가진다. (도 2a의 단부 부위(6B)를 나타내는) 나사 부위(62)는 상기 골성 조직에 대한 부착을 위하여 구성된다. 상기 중간 부위(65)는, 상기 나사를 뼈 안으로 삽입하고 또한 특정 환자의 귀에 대해 그 나사 길이를 조절하기 위하여, 정확하기 상기 나사를 회전시키는 것을 도울 수 있는 공구를 수용하는 데에 이용될 수 있는 연결 포트(connecting port; 63)(구멍)를 구비한다.
나사 유형 고착 유닛들이 상기 갑각 뼈(promontorium bone) 및/또는 그 대향되는 뼈에 대한 결합을 위하여 이용될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 이 경우에 상기 갑각으로 맞춰져야 하는 나사 부위는 더 작아야 하며, 바람직하게는 귀 유체(ear fluid) 안으로 상기 벽을 통과하지 않아야 한다.
도 7에는 달팽이관 직접 진동 자극을 위한 본 발명의 보청 장치(1)의 구성(construction)의 특정 예시가 개략적으로 도시된다. 명확성을 위하여 그 부분들이 서로로부터 오프셋(offset)되어 도시된다. 이 비한정적 예시에서 상기 체결 유닛(맞결합 유닛)(8)은, (도 5b의 고착 구조체와 유사한) 핀 유형 고착 구조체(30)로서, 상기 골성 조직에 대한 부착을 위한 돌출부들(35)을 가지는 패터닝된 표면(34)을 구비한 핀 유형 고착 구조체(30)를 구비하고, 상기 변형가능 부재(2)의 측면(2B)에서 상기 변형가능 부재(2)에 접합되는 평면인 표면(32)을 구비한다. 게다가 이 비한정적 예시에서 상기 체결 유닛(고착 유닛)(6)은 위에서 설명된 도 6의 체결 유닛과 같이 구성되고, 즉, 고착 구조체(60)를 구비하는바, 상기 고착 구조체(60)에 의해 상기 체결 유닛의 헤드 부위(64)(표면 61)는 상기 변형가능 부재(3)를 보유한다. 또한 이 비한정적 예시에서 상기 변형가능 부재(2)는 와이어들에 의해 상기 전자 시스템(미도시)에 연결되어 작동 신호/장을 수신한다.
이 특정 예시에서 이식 시술(implant procedure)은 다음과 같을 수 있다:
1. 핀 돌출부들(35)의 위치들이 매칭되도록 컷아웃들을 정확하게 위치시키기 위하여, 예를 들어 스텐실을 이용함으로써 상기 갑각 상의 표적 영역 내에 얕은 컷아웃들을 천공(bore)한다.
2. 상기 맞결합 구조체(30)를 상기 변형가능 부재(2)에 접합시킨다.
3. 상기 고착 구조체(60)를 상기 갑각 상의 대향되는 표적 표면 상의 뼈 안으로 나사 결합시킨다. 상기 변형가능 부재(2) 및 상기 변형가능 부재(2)에 부착되는 맞결합 유닛을 삽입하기 위한 공간을 남겨두기 위하여 상기 고착 구조체(60)를 요구되는 것보다 더 삽입한다.
4. 핀들(35)을 상기 갑각 표면 상의 대응되는 컷아웃들 안으로 삽입하면서 상기 조립체를 상기 갑각 표면에 접합시킨다.
5. 생체적합성 시멘트를 상기 변형가능 부재(2)의 자유 측(free side)에 적용한다.
6. 상기 뼈와 상기 변형가능 부재(2) 사이의 갭(gap)이 닫힐 때까지 상기 뼈로부터 상기 고착 구조체(60)의 나사 결합을 푼다(unscrew).
7. 상기 와이어들(70)을 중이에 이식된 무선 구동기 회로(wireless driver circuit) 또는 외부 신호원(external signal source)에 부착시킨다.
도 2b의 실시예에 따라 구성되고 작동가능한 본 발명의 장치(1)의 특정적인 그렇지만 비한정적인 예시가 도시되는 도 8에 대한 참조가 이루어지는바, 즉 그 장치(1)는 일체형 요소를 구비하는 체결 조립체(4)를 포함하며, 상기 일체형 요소는 상기 일체형 요소의 대향되는 단부들(4A 및 4B)에 의해 상기 골성 조직의 제1 부위 및 제2 부위에 연결가능하며, 그 제1 부위 및 제2 부위는 상기 갑각의 이격된 제1 부위 및 제2 부위 또는 상기 달팽이관의 다른 부분일 수 있다. 상기 변형가능 부재(2)는 상기 변형가능 부재(2)의 일 측/측면(2A)에 의해 상기 일체형 요소의 만곡된 중간 부위(4C)에 연결된다. 도시된 바와 같이 상기 요소(4)는, 상기 갑각의 원위 부위들 또는 상기 달팽이관의 다른 부분에 강성 결합되는 강성 (금속성) 다리형 부재로서 구성된다. 간단함을 위하여 상기 골성 조직으로 그 다리형 부재를 부착하기 위해 이용될 수 있는 나사들은 여기에 도시되지 않는다. 상기 중간 부위(4C)는 리세스를 형성하는 기하구조를 가지는바, 여기에서 상기 변형가능 부재(2)는 상기 부위(4C)의 내부 표면과 상기 달팽이관 사이의 갭 안에 배치된다. 바람직하게 상기 리세스는 상기 변형가능 부재의 크기보다 훨씬 더 큼으로써 상기 달팽이관으로의 진동 전달의 효율이 증가된다는 점이 주목되어야 한다. 상기 변형가능 부재(2)는 상기 변형가능 부재(2)의 일 측/측면(2A)에 의해 상기 부위(4C)에 연결되며, 상기 변형가능 부재(2)의 대향되는 측/측면(2B)에 의해 상기 달팽이관과 접촉한다. 상기 작동 장이 상기 변형가능 부재(2)에 적용되고 있는 때에, 상기 변형가능 부재가 상기 달팽이관을 향하여 그리고 상기 달팽이관으로부터 멀어지게 팽창 및 수축을 함으로써 상기 달팽이관의 대응되는 진동들이 직접 야기된다.
상기 장치에 이용된 모든 금속성 부분들은 티타늄과 같은 비자성 금속(들)로 제조하는 것이 바람직한바, 이는 이 장치가 설치된 환자가 MRI와 같은 높은 자기장들을 수반하는 의료 검사들을 통과할 수 있게 하기 위한 것이다.
이제 전자 시스템(9) 및 달팽이관 자극 장치(102)를 활용하는 시스템의 작동의 여러 예시들이 블록도들로써 도시되는 도 9a 내지 9c에 대한 참조가 이루어진다.
도 9a 및 9b의 예시들에서 상기 시스템(100)은 청각 장애인(hearing impaired)을 위한 달팽이관 직접 진동 자극 및 달팽이관 전기 자극 둘 모두를 위하여 설계된다. 이를 위하여 상기 자극 장치(102)는 본 발명의 보청 장치(1)를 포함하는바, 그 보청 장치(1)는, 달팽이관 직접 진동 자극, 및 하나 이상의 이식 전극들(implanted electrodes)을 포함할 수 있는 달팽이관 직접 전기 자극 장치(104)를 위하여 구성된다.
상기 전자 시스템(9)은 마이크로폰(9A)을 포함하는바, 상기 마이크로폰(9A)은 바람직하게 이도 내에 위치될 것이며, 그럼으로써 들어오는 음원(sound source)의 공간적 지각이 이용자에게 제공된다. 상기 전자 시스템(9)은 (위에서 설명된 바와 같이 구성되는) 신호 프로세서(9B)도 포함하는바, 상기 신호 프로세서(9B)는 이 예시에서 스펙트럼(주파수) 스플리터 유틸리티(spectral (frequency) splitter utility; 106)를 포함하며, 상기 스펙트럼 스플리터 유틸리티는 증폭기와 통합될 수 있다(또는 통합되지 않을 수 있다). 상기 스펙트럼 (주파수) 스플리터는, 조정가능하고 또한 일정 정도(예컨대 조정가능한 정도) 겹쳐질 수 있는 2개의 선택된 스펙트럼 범위들로 수신된 신호를 스펙트럼 분리(spectrally splitting)하기 위하여 작동한다. 하나의 스펙트럼 범위의 신호들은 특정 환자를 위한 상기 달팽이관 직접 진동 자극 장치(1)의 요구사항들을 충족시키도록 선택되며, 다른 스펙트럼 범위는 상기 환자를 위한 상기 달팽이관 직접 전기 자극 장치(달팽이관 이식물)(104)의 요구사항들을 충족시키도록 선택된다. 도 9a의 예시에서 상기 스펙트럼 스플리터(106)는 증폭기를 포함할 수 있으며, 그 증폭기의 입력부 및 출력부는 와이어들(96)에 의해 각각 상기 마이크로폰의 출력부 및 상기 자극 장치들(1 및 104)에 연결되는바, 상기 와이어들(96)은 귀(95) 바로 옆(next)의 뼈를 통하여 돌출될 수 있다.
도 9b의 예시에서 외이(outer ear)에 배치되는 상기 전자 시스템(9)의 모듈들/유틸리티들 사이의 신호 전달 및 중이 및 내이에서의 신호 전달은 무선 방식으로 수행된다. 상기 전자 시스템(9)은 마이크로폰(9A), 바람직하게는 이도 내에 위치되는 마이크로폰(9A)을 포함하는바, 상기 마이크로폰(9A)은, 위에서 설명된 바와 같이 선택된 2개의 스펙트럼 범위들로 소리 신호를 분리하고 적합한 무선 전송 유틸리티(예컨대 RF 전송)를 포함하는, (증폭기(9B)를 활용하거나 증폭기(9B)의 부분일 수 있는) 외부 (체외) 신호 스플리터(106)에 부착될 수 있다. 상기 외부 스펙트럼 스플리터(106)는 두 스펙트럼 범위들 모두에서의 RF 신호들을 부호화(encoding)하기 위하여 구성될 수도 있다. 상기 전자 시스템(106)은, 서로 통신하는 외부 안테나들, 및 (중이에 배치되는) 내부 유닛(107)과 통신하는 추가 안테나(further antenna; 105)와 결부되는바(통신하는바), 상기 내부 유닛은 RF 신호를 수신하고 상기 RF 신호의 상이한 스펙트럼 범위들의 부위들(portions)을 와이어들(96)에 의해 각각 자극 장치들(1 및 104)로 보낸다. 상기 내부 유닛(107)으로의 전력 공급은 본 발명의 기술 분야에 알려진 바와 같은 배터리들 또는 무선 에너지 전송 기법들에 의해 제공될 수 있다. 그 전력 전송 회로 및 수신 회로는 상기 외부 유닛(106) 및 내부 유닛(107) 중 하나 또는 둘 모두에 일체화될 수 있거나 또는 개별 장치에 결부될 수 있다.
도 9c에는 달팽이관 직접 진동 자극을 위하여 구성되는 시스템(100)이 도시된다. 상기 시스템(100)은 본 발명의 보청 장치(1) 및 전자 시스템(9)을 포함하고, 상기 전자 시스템(9)은 위에서 설명된 도 9b의 시스템에 전체적으로 유사하게 구성되는바, 즉, 외이 및 중이에 배치되는 상기 전자 시스템의 모듈들/유틸리티들 사이의 연결은 무선 방식으로 수행된다. 상기 마이크로폰(9A)은 바람직하게 상기 이도 내에 위치되고 상기 전자 시스템(9)의 외부 유닛(111)에 부착되는바, 상기 전자 시스템(9)의 외부 유닛(111)은 증폭기를 포함할 수 있으며 그리고/또는 특정 환자를 위한 상기 달팽이관 직접 진동 자극 장치(1)의 요구사항들을 충족시키도록 그 마이크로폰 신호의 파라미터들(예컨대 주파수)를 변조(modulating)하기 위하여 구성될 수 있다. 또한 상기 외부 유닛(111)은 상기 마이크로폰 및 외부 안테나(108)와의 무선(예컨대 RF) 통신을 위하여 구성되며, 따라서 적절한 신호 포맷팅 유틸리티(signal formatting utility)를 포함한다. 그 다음 상기 외부 안테나(108)는, 상기 마이크로폰 출력의 RF 표시(RF presentation)를 내부 유닛(107)에 전달하기 위하여 내부 안테나(리시버)(105)와 통신하고, 상기 내부 유닛(107)은 그 RF 신호를 수신하고 이에 대응되는 전기 신호를 생성하는바, 그 전기 신호는 위에서 설명된 바와 같이, 압전 변형가능 부재(예컨대 적층)의 변형을 작동(actuating)시키기 위하여 와이어들(96)에 의해 상기 자극 장치(1)로 공급된다. 위에서 설명된 예시에 유사하게 상기 내부 유닛(107)은, 배터리들을 포함할 수 있거나, 또는 주변 환경(the surroundings)/외부 장치들로부터의 무선 에너지 전송을 위하여 구성될 수 있다. 상기 전력 전송 회로 및 수신 회로는 상기 외부 유닛(111) 및 내부 유닛(107) 중 하나 또는 둘 모두에 그리고/또는 개별 장치에 일체화될 수 있으며, 동일 안테나들이 내이 부분들로 전력을 전송하기 위하여 이용될 수 있다.
비록 구체적으로 도시되지 않았지만 도 9c의 장치가 유선 기반 전송을 활용하도록 용이하게 변경될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이 경우에 안테나 유닛들에 대한 필요성이 없다.
Claims (25)
- 보청 장치로서, 상기 보청 장치는:
변형가능 부재로서, 적용되는 외부 장(field)에 응하여 상기 변형가능 부재의 제1 측과 제2 측 사이에서 변형축을 따라 수축 및 팽창하도록 구성되는 변형가능 부재; 및
달팽이관(cochlea)에 인접한 골성 조직의 제1 원위 부위(first distant portion) 및 제2 원위 부위(second distant portion)에 대한 상기 변형가능 부재의 상기 제1 측 및 제2 측의 강성 결합을 제공하여 상기 달팽이관의 골성 조직에 대한 상기 보청 장치의 전체적 강성 결합을 제공하게끔 상기 변형가능 부재를 보유하도록 구성된 체결 조립체;를 포함하여, 상기 변형축을 따르는 상기 변형가능 부재의 수축 및 팽창이 상기 달팽이관의 진동을 직접 자극하는, 보청 장치. - 제1항에 있어서, 상기 체결 조립체는, 달팽이관 벽(cochlear wall)의 골성 조직의 제1 원위 부위 및 제2 원위 부위에 대한 상기 변형가능 부재의 강성 결합을 위하여, 또는 상기 달팽이관 벽의 골성 조직의 제1 부위 및 상기 달팽이관 벽에 인접한 달팽이관의 골성 조직의 제2 부위에 대한 상기 변형가능 부재의 강성 결합을 위하여 구성되어, 상기 보청 장치를 상기 달팽이관의 골성 조직에 대해 전체적으로 강성 결합시킴으로써, 상기 변형가능 부재의 수축 및 팽창이 상기 달팽이관 벽의 진동을 직접 자극하는, 보청 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변형가능 부재의 상기 대향되는 단부들은 상기 변형가능 부재의 상기 제1 측 및 제2 측에 배치되고, 상기 체결 조립체는 상기 변형가능 부재의 상기 단부들을 상기 골성 조직의 제1 원위 부위 및 제2 원위 부위에 강성 결합시킴으로써, 상기 변형가능 부재의 상기 변형축을 따르는 수축 및 팽창이 상기 제1 원위 부위 및 제2 원위 부위 중 적어도 하나의 서로를 향하고 서로로부터 멀어지는 움직임을 강제하는, 보청 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 체결 조립체는 제1 체결구 및 제2 체결구를 포함하고, 상기 제1 체결구 및 제2 체결구 중 하나는, 상기 변형가능 부재의 제1 측에 결부된 고착 유닛(anchoring unit)을 포함하고, 상기 제1 체결구 및 제2 체결구 중 다른 하나는 상기 변형가능 부재의 대향되는 제2 측에 결부되는, 보청 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 제2 체결구는 생체적합성 부착 재료 조성물(bio-compatible attachment material composition)을 포함하는, 보청 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 고착 유닛은 대향되는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하고, 상기 고착 유닛은:
상기 고착 유닛의 제1 단부에 의한 상기 변형가능 부재의 일 단부에 대한 강성 결합으로서, 상기 변형가능 부재의 제1 측 및 제2 측 중 하나에서의 강성 결합; 및
상기 고착 유닛의 제2 단부에 의한 상기 골성 조직의 제1 부위에 대한 강성 결합;을 위하여 구성되며,
상기 제2 체결구는 맞결합 유닛(mating unit)을 포함하며, 상기 맞결합 유닛은, 대향되는 제1 측 및 제2 측을 구비하고, 상기 맞결합 유닛은:
상기 맞결합 유닛의 제1 측에 의한 상기 변형가능 부재의 대향되는 단부에 대한 강성 결합으로서, 상기 변형가능 부재의 제1 측 및 제2 측 중 다른 하나에서의 강성 결합; 및
상기 맞결합 유닛의 제2 측에 의한 상기 골성 조직의 제2 부위에 대한 강성 결합;을 위하여 구성되는, 보청 장치. - 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 체결구는, 상기 달팽이관 벽의 제1 부위인 상기 골성 조직의 제1 부위에 대한 강성 결합을 위하여 구성되고, 상기 제2 체결구는, 상기 달팽이관 벽에 인접한 상기 골성 조직의 제2 부위에 대한 결합을 위해 구성되는, 보청 장치.
- 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 체결구는, 상기 달팽이관 벽의 골성 조직의 제1 부위에 대한 결합을 위하여 구성되고, 상기 제2 체결구는, 상고실골(attic bone)의 부위인 상기 골성 조직의 제2 부위에 대한 결합을 위하여 구성되는, 보청 장치.
- 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 체결구는, 상기 달팽이관 벽의 골성 조직의 제1 부위에 대한 결합을 위하여 구성되고, 상기 제2 체결구는, 두개골에 있는 뼈(a bone in the skull)의 부위인 상기 골성 조직의 제2 부위에 대한 결합을 위하여 구성되는, 보청 장치.
- 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 체결구는, 상기 달팽이관의 갑각 부위에 대한 결합을 위하여 구성되는, 보청 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 체결 조립체는 강성 부재를 포함하고, 상기 강성 부재는, 상기 달팽이관 벽의 골성 조직의 제1 원위 부위 및 제2 원위 부위에 대한 직접 강성 결합을 위하여 구성되는 제1 일체형 단부 부위 및 제2 일체형 단부 부위(first and second integral end portions), 그리고 상기 제1 일체형 단부 부위와 상기 제2 일체형 단부 부위 사이의 중간 부위를 포함하고, 상기 중간 부위는 리세스(recess)를 한정하며, 상기 변형가능 부재는 상기 변형가능 부재의 제1 측에 의해 상기 중간 부위에 연결되어 상기 리세스 안에 수납됨으로써, 상기 강성 부재가 제 위치에 설치되는 때에 상기 변형가능 부재가 상기 변형가능 부재의 대향되는 제2 측에 의해 달팽이관 벽의 제1 부위와 제2 부위 사이에서 달팽이관 벽 영역과 상호작용하는, 보청 장치.
- 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형가능 부재는 상기 적용되는 장에 응답하는 압전 구조체(piezoelectric structure)를 포함하는, 보청 장치.
- 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형가능 부재는 적용되는 장에 응답하는 압전 구조체를 포함하는, 보청 장치.
- 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보청 장치는 전자 시스템을 포함하고, 상기 전자 시스템은, 음압 파동들을 수신하고, 대응되는 작동 신호들(actuating signals)을 상기 변형가능 부재에 전송함으로써 상기 수신된 음압 파동들을 나타내는 상기 변형가능 부재의 변형 프로파일(deformation profile)을 야기하는, 보청 장치.
- 제14항에 있어서, 상기 전자 시스템은, 음압 파동들을 수신하고 상기 음압 파동들을 나타내는 전기 출력을 발생시키는 마이크로폰, 및 상기 신호를 증폭시키고 상기 신호의 원하는 스펙트럼 프로파일(spectral profile)을 제공하도록 구성되는 신호 프로세서를 포함하는, 보청 장치.
- 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 전자 시스템은, 개인의 이도(ear canal) 내에 위치되고 상기 전자 시스템의 다른 적어도 몇몇 부분들에 연결가능하도록 구성되는 마이크로폰을 포함하는, 보청 장치.
- 제1 측 및 대향되는 제2 측을 구비한 변형가능 부재로서, 적용되는 외부 장(field)에 응하여 상기 변형가능 부재의 제1 측 및 대향되는 제2 측을 통과하는 변형축을 따라 수축 및 팽창하도록 구성되는, 변형가능 부재; 및
상기 변형가능 부재의 제1 측 및 대향되는 제2 측에서 상기 변형가능 부재의 상기 제1 측 및 제2 측을 달팽이관의 골성 조직의 제1 원위 부위 및 제2 원위 부위에 개별적으로 강성 결합시키기 위하여 구성되는 체결 조립체로서, 상기 제1 부위 및 제2 부위 중 적어도 하나는 상기 달팽이관 벽의 부위인, 체결 조립체;를 포함함으로써,
상기 적용되는 장의 프로파일에 응한 상기 변형가능 부재의, 상기 변형축을 따르는 변형 프로파일은, 상기 달팽이관 벽의 직접 진동들로 귀결되는 상기 체결 조립체의 대응되는 움직임을 야기하는, 보청 장치. - 보청 장치로서, 상기 보청 장치는:
제1 측 및 대향되는 제2 측을 구비한 변형가능 부재로서, 적용되는 외부 장에 응하여 상기 변형가능 부재의 대향되는 제1 측 및 제2 측을 통과하는 변형축을 따라 수축 및 팽창하도록 구성되는, 변형가능 부재; 및
다리형(bridge-like) 강성 부재를 포함하는 체결 조립체로서, 상기 다리형 강성 부재는, 상기 달팽이관 벽의 골성 조직의 제1 부위 및 제2 부위에 대한 강성 결합을 위하여 구성되는 제1 단부 부위 및 제2 단부 부위, 그리고 상기 변형가능 부재를 수납하기 위한 리세스를 한정하고 상기 변형가능 부재와 연결되는 상기 중간 부위를 구비하는, 체결 조립체;를 포함하여,
상기 보청 장치가 제 자리에 설치되는 때에, 상기 변형가능 부재의 대향되는 제2 측에 의하여 상기 변형가능 부재의 제1 부위와 제2 부위 사이에서 달팽이관 영역과 상기 변형가능 부재의 직접 접촉이 제공됨으로써, 상기 적용되는 장의 프로파일에 응한, 상기 변형축을 따르는 상기 변형가능 부재의 변형 프로파일이 상기 달팽이관의 대응되는 진동들을 직접 야기하는, 보청 장치. - 개인의 청각 효율성(hearing efficiency)을 개선하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
달팽이관 직접 진동 자극을 위하여 적어도 전기한 항들 중 어느 한 항에 따른 보청 장치를 적어도 포함하는 이식가능한 청각 장치(implantable hearing device); 및
음압 파동들을 수신하고, 대응되는 작동 신호들(actuating signals)을 상기 변형가능 부재에 전송함으로써 상기 수신된 음압 파동들을 나타내는 상기 변형가능 부재의 변형 프로파일(deformation profile)을 야기하는 전자 시스템;을 포함하는, 청각 효율성 개선 시스템. - 제19항에 있어서, 상기 전자 시스템은 특정 개인을 위해 미리 정해진(predetermined) 요구사항들에 따라 상기 작동 신호들의 하나 이상의 파라미터들을 조절하도록 구성되고 작동가능한, 청각 효율성 개선 시스템.
- 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 이식가능한 청각 장치는 달팽이관 직접 전기 자극을 위하여 구성되는 추가적 보청 장치(additional hearing aid)를 더 포함하는, 청각 효율성 개선 시스템.
- 제21항에 있어서, 상기 전자 시스템은, 2개의 보청 장치들에 공급될 상이한 주파수 범위의 2개의 별개의 부분들의 형태로 상기 작동 신호들을 발생시키기 위한 스펙트럼 스플리터(spectral splitter)를 포함하는, 청각 효율성 개선 시스템.
- 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 시스템은, 음압 파동들을 수신하고 상기 음압 파동들을 나타내는 전기 출력을 발생시키기 위한 마이크로폰, 및 상기 신호를 증폭시키고 상기 신호의 원하는 스펙트럼 프로파일(spectral profile)을 제공하도록 구성되는 신호 프로세서를 포함하는, 청각 효율성 개선 시스템.
- 제19항 또는 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 시스템은, 중이(middle ear) 내측에의 배치(location)를 위하여 구성되는 상기 전자 시스템의 다른 적어도 몇몇 부분들에 연결가능하고 개인의 이도 내에 위치되도록 구성되는 마이크로폰을 포함하는, 청각 효율성 개선 시스템.
- 제1 측 및 제2 측을 구비한 변형가능 부재로서, 상기 제1 측 및 제2 측이 변형축을 따라 서로로부터 이격됨으로써 상기 변형가능 부재가, 적용되는 외부 장에 응하여 상기 변형가능 부재의 제1 측과 제2 측 사이에서 상기 변형축을 따라 수축 및 팽창하도록 구성되는, 변형가능 부재; 및 상기 변형가능 부재를 달팽이관 벽의 골성 조직의 적어도 제1 부위로 직접 강성 결합시켜 상기 보청 장치를 상기 달팽이관 벽으로 전체적으로 강성 결합시키기 위하여 구성되는 체결 조립체;를 포함하여 상기 변형가능 부재의 수축 및 팽창이 상기 달팽이관 벽의 진동을 직접 자극하는, 보청 장치.
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