公式1中w被減小以及需要較大角度不對準(zhǔn)，在接收換能器表 面上壓力相位產(chǎn)生顯著的差異。
[0113] 假如接收換能器顯著地大于傳送換能器，聚集有助于側(cè)向平移不靈敏性，因為傳 送換能器能夠平移幾乎接收換能器的全部直徑同時保持全部傳送聲音功率入射于接收器 上。因此，在一些實施例中存在小型聚集傳送器以及大的接收器，其使用先前所說明的技術(shù) 以界定出導(dǎo)電隔離區(qū)域，其中由入射聲音壓力產(chǎn)生的電荷被集中。該功率連結(jié)呈現(xiàn)出高度 地對準(zhǔn)不靈敏性同時保持保持高效率。
[0114] 在一些實施例中，接收換能器的阻抗通過改變壓電以及柔軟材料的體積比而加以 調(diào)整。為了將傳輸?shù)诫娏ω?fù)載的功率數(shù)量最大化，功率來源的阻抗必需與負(fù)載阻抗相匹配。 對于實際數(shù)值負(fù)載，當(dāng)來源及負(fù)載阻抗完全地相匹配時將達(dá)到最大功率轉(zhuǎn)移。雖然阻抗匹 配能夠利用變壓器達(dá)成，該裝置大又笨重以及通常不適合使用于植入裝置。在一些實施例 中，在傳送以及接收換能器中壓電復(fù)合體使用不同的體積比。接收換能器的供應(yīng)源電力阻 抗部份通過壓電體與填充材料的體積比決定出。
[0115] 聲音換能器的有效電力供應(yīng)源阻抗為其在共振頻率下操作以及完美地聲學(xué)耦合 至水中。
[0117] 其中Ra。是輻射電阻，1^機電耦合效率，f。是中心頻率以及C。是受夾電容。受夾電 容由體積比決定出。分?jǐn)?shù)決定的。如果X為壓電材料比值以及（1-χ)為填充料比值，電容 是
[0119] 其中ε#是壓電材料受夾介電常數(shù)，ε ,為填充料的介電常數(shù)，A是換能器的面積 以及t是其厚度。近似值可適用，因為大多數(shù)壓電體的介電常數(shù)是遠(yuǎn)高于大多數(shù)填充料的 介電常數(shù)。
[0120] 因為這兩個方程式，一個可以通過選擇體積比X適當(dāng)數(shù)值而達(dá)成不同的輻射電 阻。在特定的應(yīng)用中選擇適當(dāng)?shù)腦以達(dá)成Ra。以與被驅(qū)動的負(fù)載電阻匹配。
[0121] 在一些實施例中，選擇換能器外殼以及外殼與壓電體之間的空間以達(dá)成密閉性以 及聲學(xué)可透性。密封材料的范例是鈦。具有薄的頂部外殼（大約小于50微米）的鈦外殼 (側(cè)邊以及頂部外殼）可以形成聲音窗口，其將使進入外殼的聲音損耗減為最低同時保持 支撐結(jié)構(gòu)。植入式醫(yī)療裝置需要包裝在生物相容性和高度耐用的材料中，其可以留存在體 內(nèi)很多年而不會滲漏或產(chǎn)生裂縫。許多植入物設(shè)計作為長期使用，其由鈦制造出，為一種眾 所周知表現(xiàn)出優(yōu)良的生物相容性，強度及耐久性的金屬。理想情況下，聲音功率連結(jié)的植入 部分也由鈦制造出。然而鈦聲音阻抗約為14. 06MRayl，而人體組織約為1. 5MRayl。在具有 不同聲音阻抗的兩個主體材料間的邊界處聲音功率反射由下列公式表示：
[0123] 其中Zi以及Z2為兩種材料的阻抗。對于鈦和組織，反射率為65%，其難以傳送聲 音能量通過一般厚度的鈦。然而，如果鈦層由與波長相比非常薄的制造出，則反射系數(shù)可以 減少。反射系數(shù)也可以通過使用反射干涉而減小，該反射來自換能器-鈦以及鈦-組織的 界面在反射方向中產(chǎn)生破壞性干涉。
[0124] 保持整個鈦整個外殼厚度為25微米通常并不實際。該薄的外殼具有不良的機械 強度以及無法使用標(biāo)準(zhǔn)密閉性制造處理過程例如雷射焊接制造出，通常在焊接位置需要 150微米或更厚的鈦。為了克服該問題，外殼能夠由厚的鈦制造出以及直接地在換能器區(qū)域 中使鈦變薄。在一些實施例中在最后組裝之前通過沖壓進行變薄。在其它實施例中，其通 過進行精密銑削達(dá)成。在其他實施例中進行化學(xué)腐蝕達(dá)成。然而其它實施例中進行鐳射燒 蝕達(dá)成。
[0125] 在本發(fā)明一些實施例中我們制造眾多彈簧系統(tǒng)，包括厚度為tp以及楊氏模數(shù)為E 的"彈簧"聚合物層與換能器接觸。在一項實施例中該聚合物層由環(huán)氧樹脂所構(gòu)成。在另 一個實施例中由聚對二甲苯所構(gòu)成。聚合物層附加到"眾多"層，其構(gòu)成外殼的鈦殼。選 擇外殼厚度以產(chǎn)生眾多彈簧系統(tǒng)的正確數(shù)目，其具有所需要的共振頻率以及匹配阻抗。 假如換能器具有諧振頻率ω。以及特性阻抗Zp，則選擇聚合物層的厚度以及鈦外殼的厚度 將滿足以下式子：
[0127] 其中ZR為水的輻射阻抗以及P為鈦的密度。
[0128] 在PMN-PT復(fù)合物換能器實施例中，其換能器聲能阻抗為12MRayl以及中心頻率為 1MHz，彈簧層包括197微米厚度的聚對二甲苯-C以及鈦外殼厚度為127微米。換能器載入 水時，研究該彈簧層，換能器共振的聲音阻抗為12. 7MRayl，與其特性阻抗良好地匹配。一般 情況下，該層厚度界于50及300微米之間，其能夠經(jīng)由汽相沉積及/或噴涂技術(shù)容易地制 造出。
[0129] 本發(fā)明換能器可以使用于對許多不同的植入裝置供電。在一些實施例中，該裝置 是人工耳蝸植入物。在一些實施例中，該裝置是植入式的助聽器。在一些實施例中，該裝置 是心律調(diào)節(jié)器。這種裝置的電源要求各不相同；在一些實施例中，裝置通常利用相對較低的 功率，在幾個mW范圍內(nèi)。參閱圖8-般功率連結(jié)制造，在該應(yīng)用中其中傳送換能器801由 適當(dāng)?shù)穆晫W(xué)耦合介質(zhì)820圍繞著，該換能器通過導(dǎo)線814連接到驅(qū)動電路（未顯示）。傳送 換能器801產(chǎn)生聲波816,其通過人體組織818到達(dá)接收換能器803,其再將聲音能量轉(zhuǎn)變 為電能，其再由導(dǎo)線812傳送至一個或多個植入式裝置（未顯示）。
[0130] 人工耳蝸植入物包含兩部分，一個為插入到耳蝸的電極以及一個單元包含功率連 結(jié)以及內(nèi)部解調(diào)以及信號處理電子元件。對于感應(yīng)連結(jié)，功率連結(jié)單元植入于頭骨后部凹 處中與植入物同側(cè)。該單元包含植入式永久磁鐵，以及外部單元，其具有磁鐵附接至頭骨外 偵牝其通過磁鐵固定在該位置。該單元通常包含25-50mm直徑感應(yīng)線圈，以及因而尺寸必需 為 25_50mm〇
[0131] 利用聲音功率連結(jié)，連結(jié)的植入以及外部零件能夠制造為相當(dāng)小。例如，在一些實 施例中傳送器直徑為5_以及接收器直徑為8_。這些尺寸相當(dāng)小足以在耳道后側(cè)顳骨中。 圖7顯示出可能植入位置，接收單元203通過電線212導(dǎo)電地連接到植入式裝置210。通過 上述所公開的技術(shù)制造出與對準(zhǔn)不靈敏的連結(jié)，有可能對準(zhǔn)傳送以及接收單元只依靠解剖 學(xué)的特性而并不需要植入磁鐵。
[0132] 參閱圖10-12其他可能植入位置。
[0133] 在一個實施例中傳送器位于〃耳后〃的耳朵單元中，其通過掛鉤掛在耳廓上以及 接收器直接植入到耳后的乳突骨上。這兩種裝置由于耳廓和乳突骨的解剖形狀而對準(zhǔn)。
[0134] 在另一個實施例中傳送器位于耳廓的外耳廓（conchal bowl)單元中。該單元通 過位于耳廓三角窩突出物固定在該位置。該單元形狀對每一病人模造出。接收單位使用后 方接近手術(shù)方式植入于耳廓中以及沿著耳廓的電線使用來連接到耳蝸植入物的電子元件。
[0135] 在另一個實施例中，傳送器位于耳道內(nèi)的單元中以及通過插入物上所產(chǎn)生的壓力 對耳道后方壁面向上按壓。植入單元植入于耳道后方壁面上。在該實施例中系統(tǒng)能夠設(shè)計 成為對使用者提供反饋于達(dá)成對準(zhǔn)之時。這種反饋可能是聲波，傳輸通過人工耳蝸植入物 或觸覺傳輸例如當(dāng)達(dá)成良好對準(zhǔn)時傳送單元產(chǎn)生振動。
[0136] 這三個實施例的任何一個適合作為對異于耳蝸植入物的植入式助聽器提供電力。 其它實施例也是可能的，例如心律調(diào)節(jié)器或其它主動性植入式醫(yī)療裝置的供電。
[0137] 在一些實施例中，對準(zhǔn)磁鐵存在于功率連結(jié)每一換能器組件中以改善傳送換能器 相對于接收換能器的位置。選擇每一磁鐵的大小取決于每一組件大小，當(dāng)安裝時保持對準(zhǔn) 所需要吸引力量，當(dāng)安裝時兩個磁體之間組織的數(shù)量，以及電腦斷層攝影品質(zhì)的程度，或磁 共振影像將受到磁鐵存在的影響。在優(yōu)先實施例中，對準(zhǔn)磁鐵置于壓電材料周圍，避免干擾 聲音通路，其由置放材料前面所導(dǎo)致。在一些實施例中，對準(zhǔn)磁鐵為該厚度以及深度以作為 內(nèi)部外殼，支撐壓電材料以及保持空氣支撐。
[0138] 功率連結(jié)的一個實施例顯示于圖14和15中，在其中每一換能器組件包含對準(zhǔn)磁 鐵。壓電材料1407頂上放置間隔環(huán)1405,其聲學(xué)地與材料匹配以及具有頂部外殼1403,其 位于環(huán)1405上方。間隔環(huán)1405亦制造成讓聚合物例如為封裝環(huán)氧樹脂（并未顯示出）在 制造過程中流動至壓電材料1407前端。該封裝環(huán)氧樹脂作為聲音匹配層，在組裝后由間隔 環(huán)1405圍繞著，以及深度約等于間隔環(huán)1405頂部邊緣與前端1407之間的距離，使得其與 環(huán)齊平，以及對聲音可穿透性頂部外殼1403提供強度。材料1407由對準(zhǔn)磁鐵圍繞著，其再 由外殼1413圍繞著。柔軟性基板1411具有換能器組件進及出導(dǎo)電連接的洞孔，閉合材料 1407底下的空腔同時允許連接接觸材料。底部外殼1417附接至外殼1413于其周邊處。在 外殼1413中存在洞孔