專利名稱：用于助聽系統(tǒng)的可植入麥克風的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可植入麥克風，更具體地講，涉及用于與耳蝸植入物和其它助聽系統(tǒng)一起使用的帶有振動傳感器的可植入麥克風，該振動傳感器也被認為是力傳感器。
背景技術：
與耳蝸植入物和其它助聽系統(tǒng)一起使用的可植入麥克風通常需要可植入轉換器，這種轉換器用于接收到達患者耳朵的聲音并將該聲音轉換成電信號，以在助聽系統(tǒng)中進一步處理。過去已經提出不同的解決方案。在一個方法中，到達耳朵的聲波被直接轉換成電信號，這可通過例如在美國專利 US3, 882，285、US4, 988，333、US5, 411，467 和 W096/21333 及EP 0831673中有所描述的不同的方式來實現(xiàn)。然而，用這種方法，外耳定向地過濾所接收的聲音的自然能力喪失和/或所需的轉換器部件的附接可引起受影響的和周圍組織的不良反應。在另一個方法中，使用人類的外耳和中耳的自然聲音接收機制將所接收的聲音轉換成中耳組成部分(耳膜和聽小骨)的振蕩，隨后將振蕩轉換成電信號。已經提出了不同的轉換器原理。例如，美國專利US3，870，832描述了基于電磁原理的可植入轉換器。然而，這樣的電磁和電動轉換器的相對高的功耗限制其在耳蝸植入物和其它可植入的助聽系統(tǒng)中的實際應用。通過基于壓電原理的轉換器可避免該缺點。EP 0263254描述了由壓電膜、壓電晶體或壓電加速度傳感器制成的可植入轉換器，其中轉換器的一端被接合在骨骼中，而另一端與中耳的振蕩構件固定地連接。該方法的問題是與聽小骨的非柔性連接可引起骨侵蝕，因此出于機械和毒理學的原因，應謹慎地采用將轉換器部件接合在中耳腔中的做法。此外，專利文獻沒有指出如何能永久性地防止體液與壓電材料接觸。因此，存在生物相容性問題的風險，使得壓電性能可能由于壓電材料和體液之間的物理和化學的相互作用而退化。美國專利US3，712，962描述了一種可植入轉換器，該轉換器使用壓電圓柱體或壓電梁作為轉換器部件，該部件以未詳細描述的方式錨固在耳中。像前述專利EP 0263254 —樣，該專利未詳細描述如何能永久性地防止體液與壓電材料接觸。WO 99/08480描述了一種基于壓電原理的可植入轉換器，該轉換器單獨地附接到 振蕩的中耳組成部分，其中，由與轉換器有關的慣性質量提供反支承。然而，將轉換器附接至諸如耳膜或聽小骨的振蕩的中耳組成部分不是永久性穩(wěn)定的，或者會侵蝕骨骼。由于可植入轉換器的質量大于無源中耳植入物的質量，這種風險增加。WO 94/17645描述了一種基于電容和壓電原理的可植入轉換器,該轉換器可通過微機械技術制造。這種轉換器旨在操作砧骨-鐙骨的關節(jié)中的壓力檢測器。由于鐙骨與耦合的內耳結合形成了共振系統(tǒng)，所以它在有用頻率的整個范圍內可能不具有足夠的靈敏度。這種問題在WO 97/18689和DE 10030372中描述的可植入轉換器中也存在，該可植入轉換器通過水聲信號傳輸來工作。美國專利US 3，712，962描述了使用容納在氣密密封中空體中的壓電轉換器元件的可植入轉換器。該可植入轉換器由支承元件保持位置，該支承元件固定在鐙骨腱的骨骼通道中，或按照與中耳腔的小骨的螺紋連接來延伸。WO 97/11575描述了一種具有基于壓電的微致動器的可植入助聽器。該助聽器包括附接到管的端部的盤形換能器。該 管適于旋入穿過隆突形成的開窗(fenestration)中。美國專利US 5，842，967教導了一種利用一系列磁體的可植入的無接觸刺激和感測系統(tǒng)。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一個實施例，一種用于在助聽系統(tǒng)中使用的可植入麥克風包括具有后壁的殼體。后壁具有被構造成耦合到聽小骨的凹部。可植入麥克風還包括耦合到殼體的頂部的膜片和鄰近膜片的振動傳感器。膜片被構造成響應于聽小骨的移動而移動，例如膜片移動可包括撓曲移動，并且振動傳感器被構造成測量膜片的移動并將測量結果轉換成電信號。傳感器元件可被認為是插入到聽小骨鏈的力測量單元。根據相關的實施例，振動傳感器可為壓電傳感器，并且壓電傳感器可被成形為矩形條。壓電傳感器包括壓電材料。壓電傳感器的移動引起壓電材料的變形，并且引起在壓電傳感器的至少兩個電極上的電壓和電荷的轉移，從而提供電壓或電荷測量信號。殼體可具有在頂部和后壁之間的側壁，并且振動傳感器可以a)耦合到側壁和/或b)與膜片接觸以響應于膜片的移動而移動?？芍踩臌溈孙L還可包括鄰近該振動傳感器的一個或多個附加的振動傳感器。一個或多個附加的振動傳感器可耦合到側壁。可植入麥克風還可包括耦合到振動傳感器的一個或多個彈簧元件和/或一個或多個附加的振動傳感器。彈簧元件可被構造成接觸殼體。彈簧元件有助于使一個或多個振動傳感器彼此之間保持接觸并與膜片保持接觸，使得(多個)振動傳感器的移動與膜片運動相關聯(lián)。膜片運動可包括撓曲運動，該撓曲運動可帶來膜片的彎曲、壓縮和/或剪切變形?？芍踩臌溈孙L還可包括定位在振動傳感器和膜片之間的元件。該元件可被構造成響應于膜片的移動而移動振動傳感器。凹部可包括延伸到殼體的至少一個側壁的通道。在后壁中的凹部可與膜片的中心基本上對齊。振動傳感器可包括振動傳感器的疊堆。振動傳感器可耦合到膜片。膜片還可包括大致定位在膜片的中心處的結構。根據本發(fā)明的另一個實施例，被構造成耦合到聽小骨的可植入麥克風包括殼體，該殼體具有頂部、后壁和在頂部與后壁之間的側壁?？芍踩臌溈孙L還包括耦合到殼體頂部的膜片和耦合到側壁且鄰近膜片的振動傳感器。膜片被構造成響應于聽小骨的移動而移動，并且振動傳感器被構造成測量膜片的移動，并將測量結果轉換成電信號。根據本發(fā)明的另一個實施例，一種用于在助聽系統(tǒng)中使用的可植入麥克風包括殼體，該殼體具有后壁、耦合到殼體頂部的第一膜片和耦合到殼體后壁的第二膜片。第一膜片和第二膜片被構造成響應于相鄰聽小骨的移動而移動。麥克風還包括與第一膜片和第二膜片接觸的振動傳感器。振動傳感器被構造成測量第一膜片和第二膜片的移動。根據本發(fā)明的另一個實施例，可植入麥克風可設計成不具有剛性殼體，而是具有被單層或多層涂膜包封的充當殼體的柔性膜。因此，用于在助聽系統(tǒng)中使用的可植入麥克風包括振動傳感器和圍繞振動傳感器的柔性殼體。殼體包括第一膜片和第二膜片，兩個膜片均被構造成響應于來自相鄰聽小骨的移動而移動。第一膜片和/或第二膜片與振動傳感器接觸?？芍踩臌溈孙L還可包括鄰近該振動傳感器的一個或多個附加的振動傳感器。柔性殼體可圍繞振動傳感器和一個或多個附加的振動傳感器，并且第一膜片和/或第二膜片可與振動傳感器和/或附加的振動傳感器中的一個或多個接觸。振動傳感器和一個或多個附加的振動傳感器以一定空間被隔開。該空間中可包括材料，該材料是電絕緣的且為彈性、粘性、和/或粘彈性材料?？芍踩臌溈孙L還可包括一個或多個夾緊元件，該夾緊元件將振動傳感器的一部分電連接到一個或多個附加的振動傳感器的一部分。膜片可由氣密、彈性、抗生物和/或生物相容的一個或多個涂膜包封。振動傳感器可包括一個或多個傳感器元件，該傳感器元件由一個或多個振動傳感器元件或者振動傳感器元件的疊堆形成。機械地設計與 包封結合的傳感器元件，使得具有與小骨鏈中的關節(jié)(例如，砧骨鐙骨關節(jié))的軟骨的機械特性大致相同的機械特性(例如彈性)。


通過參考結合附圖的下列詳細描述，將更容易理解本發(fā)明的上述特征，其中圖I示出根據現(xiàn)有技術的帶有植入的轉換器的中耳的元件；圖2示意性示出根據本發(fā)明實施例的可植入麥克風的透視圖；圖3示意性示出根據本發(fā)明實施例的可植入麥克風沿圖2的線A-A和B-B的剖面圖；圖4示意性示出根據本發(fā)明實施例的定位在小骨鏈內的一個取向上的可植入麥克風；圖5示意性示出根據本發(fā)明實施例的定位在小骨鏈內的另一個取向上的可植入麥克風；圖6示意性示出根據本發(fā)明實施例的具有包括溝道的在殼體中的凹部(例如盲孔)的可植入麥克風的透視圖；圖7示意性示出根據本發(fā)明實施例的具有包括定位在小骨鏈內的溝道的凹部的可植入麥克風；圖8A和SB分別示意性示出根據本發(fā)明實施例的可植入麥克風的元件的俯視圖和透視圖；圖9示意性示出根據本發(fā)明實施例的處在撓曲和未撓曲位置的殼體側壁和振動傳感器的側視圖；圖IOA和IOB分別示意性示出根據本發(fā)明實施例的殼體側壁和具有耦合到其一端的元件的振動傳感器的側視圖和俯視圖；圖11示意性示出根據本發(fā)明實施例的具有兩個振動傳感器的可植入麥克風的側視圖；圖12示意性示出根據本發(fā)明實施例的具有帶有附接有彈簧元件和元件的振動傳感器的可植入麥克風的側視圖；圖13示意性示出根據本發(fā)明實施例的具有帶有附接在其一端附近的彈簧元件的振動傳感器的可植入麥克風的側視圖；圖14示意性示出根據本發(fā)明實施例的具有帶有附接在側壁附近的彈簧元件的振動傳感器的可植入麥克風的側視圖；圖15A和15B示意性示出根據本發(fā)明實施例的耦合到側壁中的兩個位置處的振動傳感器的側視圖；圖16示意性示出根據本發(fā)明實施例的振動傳感器疊堆的透視圖；圖17不意性不出根據本發(fā)明實施例的在一個取向上I禹合到鼓膜的可植入麥克風； 圖18示意性示出根據本發(fā)明實施例的在另一個取向上耦合到鼓膜的可植入麥克風；圖19示意性示出根據本發(fā)明實施例的定位在小骨鏈內的可植入麥克風；圖20示意性示出根據本發(fā)明實施例的可植入麥克風沿圖19的線A-A的剖面圖；圖21示意性示出具有形成殼體的柔性膜的可植入麥克風沿圖19的線A-A的剖面圖；圖22示意性示出根據本發(fā)明另一個實施例的定位在小骨鏈內的可植入麥克風；圖23示意性示出根據本發(fā)明實施例的可植入麥克風沿圖22的線A-A的剖面圖；圖24示意性示出根據本發(fā)明實施例的在腔內具有材料的可植入麥克風沿圖22的線A-A的剖面圖；圖25示意性示出根據本發(fā)明實施例的在圓柱形殼體內的振動傳感器的疊堆的透視圖；圖26示意性示出根據本發(fā)明實施例的在矩形殼體內的振動傳感器的疊堆的透視圖；圖27示意性示出根據本發(fā)明實施例的帶有兩個膜片和間隔元件的振動傳感器的疊堆的剖面圖；圖28示意性示出根據本發(fā)明實施例的帶有兩個膜片、間隔元件和彈簧元件的振動傳感器的疊堆的剖面圖；圖29示意性示出根據本發(fā)明實施例的帶有兩個膜片、間隔元件和夾緊元件的振動傳感器的疊堆的剖面圖；以及圖30示意性示出根據本發(fā)明實施例的帶有兩個膜片和間隔元件的振動傳感器的疊堆的剖面圖。
具體實施例方式本發(fā)明的各種實施例提供了用于在例如耳蝸植入物系統(tǒng)的助聽系統(tǒng)中使用的可植入麥克風?？芍踩臌溈孙L包括具有后壁的殼體，該后壁具有被構造成耦合到聽小骨的開口?？芍踩臌溈孙L還包括耦合到殼體的頂部的膜片和鄰近膜片的振動傳感器。膜片被構造成響應于聽小骨的移動而移動，并且振動傳感器被構造成測量膜片的移動，并將測量結果轉換成電信號。這種構造使得可植入麥克風在中耳內使用，不需要額外的剛性支承結構，就將麥克風保持在適當位置?；诨颊叩慕馄室蠡蛲饪剖中g要求，該構造還允許麥克風在中耳內的取向的靈活性。此外，該構造允許優(yōu)化麥克風在聽小骨上的布置，從而提供增加的裝置靈敏度。減小麥克風所需的空間量還使得中耳部分經受更少的創(chuàng)傷，例如需要移除更少的骨骼或軟骨。下面討論示例性實施例的細節(jié)。在正常功能的耳朵中，聲音通過外耳傳輸?shù)焦哪?耳膜)，鼓膜使中耳的小骨(錘骨、砧骨和鐙骨)移動。 中耳將這些振動傳輸?shù)蕉伝騼榷穆褕A窗。耳蝸充有腦脊液，腦脊液經由卵圓窗響應于來自中耳的振動而移動。響應于接收到的由中耳傳送的聲音，流體填充的耳蝸充當換能器以生成電脈沖，電脈沖被傳送到耳蝸神經，并最終傳送到大腦。圖I示出了具有現(xiàn)有技術的可植入轉換器的人耳部分。如圖所示，可植入轉換器8定位在切割的錘骨-砧骨關節(jié)的關節(jié)軟骨7和卵圓窗6的凹部之間，并用柱9保持就位，柱9固定在鐙骨腱的骨骼溝道中。耳膜I的振蕩從錘骨2、砧骨3和關節(jié)軟骨7傳遞到可植入轉換器8上的薄殼。然而，這種現(xiàn)有技術構造需要額外的支承結構來將可植入轉換器保持在中耳聽小骨鏈內的適當位置。圖2示意性地示出了根據本發(fā)明的實施例的可植入麥克風10的透視圖，并且圖3示意性地示出了可植入麥克風10沿圖2的線A-A和B-B的剖面圖。如圖所示，可植入麥克風10包括殼體12，殼體12具有頂部12a、后壁12b和在頂部12a與后壁12b之間的側壁12c?？芍踩臌溈孙L10還包括耦合到殼體12的頂部12a的膜片14和鄰近膜片14的振動傳感器16。膜片14被構造成響應于聽小骨的移動而移動，并且振動傳感器16被構造成用來測量膜片14的移動且將該測量結果轉換成電信號。膜片14可稱合到殼體12,從而在設有振動傳感器16的殼體12內提供氣密密封的內部區(qū)域。殼體12和膜片14可由任何合適的生物相容的材料制成，例如，支持氣密密封的材料。此外，膜片14材料應該具有一定量的彈性。例如，殼體12和膜片14可由金屬(例如，具有諸如單晶硅等的各種晶體結構的鈮、鈦及其合金等)或任何種類的陶瓷(例如，諸如紅寶石或藍寶石的氧化鋁)或塑性材料(例如，環(huán)氧樹脂、PMMA等)制成。生物相容的材料可以是生物相容的涂覆材料(例如，諸如聚對二甲苯、鍍鉬、Si02等的涂層材料)。根據所用的相應材料，膜片14可通過任何已知的技術耦合到殼體12，例如焊接(超聲焊接、激光焊接等)、釬焊、鍵合等技術。相似地，根據所用的相應材料，振動傳感器16可通過任何已知的技術耦合到膜片14，例如粘合劑、導電粘合劑等。雖然振動傳感器16在圖3中被示出為耦合到膜片14，但振動傳感器16還可耦合到側壁12c，如下面更詳細討論的。相似地，雖然殼體12在圖2中被示出為具有圓柱形狀，但殼體12可具有任何合適的形狀，例如具有橢圓或圓形截面形狀的圓柱體、具有正方形或矩形截面形狀的矩形體或立方體形狀等，但優(yōu)選該形狀在尺寸上不超過約6mmX4mmX2mm?？芍踩臌溈孙L10還可包括穿過殼體12的一個或多個氣密密封的電絕緣貫穿件(未不出)，使得來自振動傳感器16的電信號可從氣密密封的內部區(qū)域傳送到殼體12的外部。殼體12的后壁12b具有被構造成用來耦合到聽小骨的凹部(例如盲孔)18，如下面在圖4和5更詳細討論的。優(yōu)選地，凹部18與膜片14的中心基本上對齊，如圖3所示。這允許優(yōu)化麥克風10在聽小骨上的布置，以增加麥克風10的靈敏度。此外,膜片14還可包括大致定位在膜片14的中心處的結構(未示出)以優(yōu)化麥克風10在聽小骨上的布置。該結構可被蝕刻到膜片14中、沉積到膜片14上或安裝到膜片14上。
圖4和5示意性地示出了在小骨鏈內定位在不同取向上的可植入麥克風10。如圖4所示，殼體12的后壁12b可面向鐙骨4或卵圓窗6，并且膜片14可面向砧骨3或耳膜I。在該實施例中，在后壁12b中的凹部18允許可植入麥克風10在鐙骨4的一部分上保持在適當位置。如果在膜片14上設置附加的結構，該結構還允許可植入麥克風10在砧骨3的一部分上保持在適當位置?？商娲兀鐖D5所示，殼體12的后壁12b可面向砧骨3或耳膜1，并且膜片14可面向鐙骨4或卵圓窗6。在該實施例中，在后壁12b中的凹部18允許可植入麥克風10在砧骨3的一部分上保持在適當位置。如果在膜片14上設置附加的結構，該結構還允許可植入麥克風10在鐙骨4的一部分上保持在適當位置。使膜片14在聽小骨上居中提高了麥克風10的靈敏度。因此，本發(fā)明的實施例允許根據患者的解剖要求或外科手術要求而改變麥克風10的取向。雖然未示出，但一個或多個彈簧元件可與可植入麥克風10 —起使用，以便將麥克風10進一步固定在小骨鏈內。(多個)彈簧元件可耦合到可植入麥克風10的一部分，并在可植入麥克風10與小骨鏈的一個或多個的組成部分之間充當柔性支撐構件。例如，柔性支撐構件可錨固在錐隆凸(在鼓室I內的肌腱和肌肉的三角形)中，因為該區(qū)域能夠錨固可通向可植入麥克風10的接口電纜。圖6示意性地示出了具有包括溝道20的殼體12中凹部18的可植入麥克風10的 透視圖，其中，溝道20從后壁12b的中心延伸到殼體12的側壁12c中的至少一個區(qū)域。凹部18可包括例如在后壁12b的中心處的另外的凹進區(qū)域22。溝道20和凹進區(qū)域22可允許可植入麥克風10進一步定位和固定在聽小骨上，如圖7所示。一旦麥克風10被放置在鐙骨4或站骨3的一部分上,溝道20可減少麥克風10的任何橫向移動。在殼體12固定后，溝道20可平行于砧骨3放置，從而避免砧骨3和殼體12之間的空間沖突。優(yōu)選地，振動傳感器16是可由單晶材料形成的壓電傳感器。壓電傳感器可包括一個或多個可由壓電材料形成的壓電傳感器元件44(如圖20所示)。壓電材料可包括壓電晶體材料、壓電陶瓷材料、壓電聚合物泡沫或箔結構(例如聚丙烯)，所述壓電聚合物泡沫或箔結構包括電活性聚合物(EAP)，例如電介質EAP、離子EAP (例如，導電聚合物、離子聚合物-金屬復合材料(IPMC));和響應性凝膠，例如，具有夾在兩電極層之間的離子液體或具有包含單壁碳納米管的離子液體的凝膠的聚合電解質材料，等等，但可使用其它合適的壓電材料。壓電傳感器可具有薄的矩形桿(如圖8A和SB所示)、圓板(如圖25所示)、正方形板(如圖26所示)等的形狀，這取決于所用殼體12的形狀，但也可使用其它的形狀。振動傳感器16測量膜片14的移動并將測量結果轉換成電信號。例如，具有一個或多個傳感器元件44的壓電傳感器可包括在傳感器元件44任一側上的電極46 (如圖20所示)。壓電傳感器的移動引起壓電材料的變形，該變形又引起在傳感器16的至少兩個電極46上的電壓和電荷的轉移，從而提供電壓或電荷測量信號。(多個)傳感器元件44可由壓電箔的疊堆或由折疊的壓電箔形成。折疊或堆疊可有助于增加電壓或電荷產生量。如此前所提及的，振動傳感器16可耦合到膜片14?？商娲鼗蚋郊拥?，振動傳感器16可通過任何已知的技術耦合到側壁12c，如圖9、10A和IOB所示。例如，振動傳感器16可將一端耦合到側壁12c而另一端自由移動；可將兩端耦合到側壁12c ;或者可將基本上所有邊緣稱合到側壁12c。如圖9所示,一端稱合到側壁12c的振動傳感器16允許振動傳感器16 —端在殼體12的側壁12c處保持固定,但允許振動傳感器16響應于膜片14的移動而朝向其另一端撓曲。圖9不出了在撓曲(虛線不出振動傳感器16)位置和未撓曲(實線不出振動傳感器16)位置的振動傳感器。這類構造的有益效果是懸臂桿振動傳感器16被膜片14偏轉驅動，且充當彎曲彈簧。然而，由于振動傳感器16不沿著膜片14的輪廓，因此，避免了在振動傳感器的表面上引起錯誤的補償電荷的反轉彎矩。當振動傳感器16耦合到側壁12c時，元件24可置于振動傳感器16和膜片14之間。元件24可被構造成有助于使振動傳感器16與膜片14保持接觸，以使得振動傳感器16響應于膜片14的移動而移動。圖IOA和IOB分別示出了振動傳感器16的側視圖和俯視圖，其中，振動傳感器16在一端耦合到殼體12并且在其另一端耦合到元件24。元件24可為球形球、圓柱形桿或矩形桿的形狀，但也可使用其它形狀。一個或多個振動傳感器16可在可植入麥克風10中使用，并且可耦合到殼體12的側壁12c中的一個或多個區(qū)域。例如，圖11示出了具有兩個振動傳感器16的可植入麥克風10的側視圖，但可使用兩個以上的振動傳感器。振動傳感器16可耦合到側壁12c的相同側、耦合到側壁12c的相對側(如圖11所示)和/或大致圍繞其內部耦合到側壁12c。振動傳感器16可包括一個或多個元件24，元件24可置于膜片14和振動傳感器16之間或在 振動傳感器16中的每個之間。元件24有助于使振動傳感器16彼此保持接觸并與膜片14保持接觸，以使振動傳感器16的移動與膜片的運動相關聯(lián)。一個或多個振動傳感器16可大致跨越殼體12的內部，如圖8A和SB所示?？商娲鼗蚋郊拥?，一個或多個振動傳感器16可僅跨越殼體12內部的一部分，如圖11所示?？芍踩臌溈孙L10還可包括定位在一個或多個振動傳感器16和殼體12之間的一個或多個彈簧元件26。一個或多個彈簧元件26可有助于使一個或多個振動傳感器16彼此保持接觸并與膜片14保持接觸，以使得(多個)振動傳感器16的移動與膜片運動相關聯(lián)。例如，膜片運動可包括撓曲運動，該撓曲運動可帶來膜片14的彎曲、壓縮和/或剪切變形。被膜片的移動驅動的(多個)振動傳感器16因而也可按照與膜片14的移動相關聯(lián)的方式經歷撓曲運動(例如，傳感器的彎曲、壓縮和/或剪切變形)。例如，圖12示出了具有振動傳感器16的可植入麥克風10的側視圖，振動傳感器16帶有耦合到其一端的彈簧元件26和元件24?？芍踩臌溈孙L10還包括提供到振動傳感器16的電耦合的引線28。圖12示出了耦合到振動傳感器16且引出殼體12外(通過貫穿件(未示出))的引線28。然而，引線28已經從大部分圖中省略以便簡化討論。如本領域的技術人員所已知的，信號引線28和電纜可由任何導電材料制成，例如，諸如銅、金、招等的金屬及其合金；諸如聚乙硫醚(polyethylenesulphide)、聚乙炔、聚吡咯、聚(噻吩)、聚苯胺、聚噻吩、聚(對苯硫醚)、和聚對苯乙烯撐(PPV)的導電聚合物，其涂有諸如聚對二甲苯、環(huán)氧樹脂、硅樹脂等或它們的組合的材料的絕緣膜。引線28可被設計為基于薄膜技術的柔性印刷電路板。引線28被構造成從傳感器16向諸如耳蝸植入物的可植入裝置傳輸電信號。優(yōu)選地，引線28被設計成盡可能的柔性，以避免可引起中耳組成部分的被檢測運動的損失的恢復力和/或阻尼力。引線28可被設計成也充當如上文結合圖4和5所提及的柔性支承構件，以將麥克風10附加地固定在小骨鏈內。殼體12可包括在殼體12內部的后壁12b中的凹槽30，用于將彈簧元件26裝配在里面，如圖13和14所示。彈簧元件26可朝著朝向振動傳感器的自由端的一端耦合，如圖13所示，或者可朝著振動傳感器的固定端耦合，如圖14所示。相似地，凹槽30可位于后壁12b中的凹部18的任一側上，如圖13和14所示，這取決于彈簧元件26相對于振動傳感器16的位置。雖然振動傳感器16已經被示出為一端耦合到側壁12c且另一端自由移動，但振動傳感器16的兩端都可耦合到側壁12c，如圖15A和15B所示。在該實施例中，麥克風10可包括在膜片14和振動傳感器16之間、或在振動傳感器16中的每個之間的元件24。元件24可在振動傳感器16的兩側上，如圖15A所示，或者在振動傳感器16的一側上，如圖15B所示，優(yōu)選地朝向其中部。振動傳感器16可被構造為振動傳感器16的疊堆。圖16示意性地示出了可在殼體12內使用的振動傳感器16的疊堆的透視圖。多層疊堆可包括例如壓電材料和導電材料的交替的層，每一層盡可能的薄。多層疊堆可被構造為并聯(lián)電容器以用于最大電荷產生量，或可被構造為串聯(lián)電容器以用于最大電壓產生量。 雖然可植入麥克風10在圖4、5、7中示出為定位在砧骨3和鐙骨4之間，但植入麥克風10可在其它構造中使用。例如，如圖17和18所示，可植入麥克風10可定位在鐙骨4(或卵圓窗6)和具有附加的鐙骨假體32的耳膜I之間。圖19示意性地示出了定位在小骨鏈中的可植入麥克風的另一個實施例。如以上所提及的，麥克風可被構造成插入到兩個小骨之間(例如，在砧骨3和鐙骨4之間，或在錘骨2和鐙骨4之間)，或小骨的任何部分之間。在該實施例中，可植入麥克風40包括殼體12，殼體12具有兩個膜片14而非一個膜片14和如以上所提及的后壁12b。如圖20所示，殼體12可成形為環(huán)，該環(huán)具有耦合到殼體12的頂部12a的第一膜片14a和耦合到殼體12的后壁12b的第二膜片14b。第一膜片14a和第二膜片14b都被構造成響應于相鄰聽小骨的移動而移動。一個或多個振動傳感器16與膜片14a、14b中的一個或兩個相鄰或接觸。例如，圖20示出了鄰近兩個膜片14a、14b的一個振動傳感器16，并且圖25-29示出了兩個振動傳感器16，一個傳感器16通過元件24與第一膜片14a接觸，第二傳感器16通過另一個元件24與第二膜片14b接觸。圖30示出了帶有兩個以上振動傳感器16的另一個實施例。再次參見圖20，振動傳感器16可包括一個或多個傳感器元件44和在(多個)傳感器元件44的任一側上的電極46。壓電材料可包括壓電晶體材料、壓電陶瓷材料、壓電聚合物泡沫或箔結構(例如聚丙烯)，壓電聚合物泡沫或箔結構包括電活性聚合物(EAP)，例如電介質EAP、離子EAP(例如，導電聚合物、離子聚合物-金屬復合材料(IPMC));和響應性凝膠，例如，具有夾在兩電極層之間的離子液體或具有包含單壁碳納米管的離子液體的凝膠的聚合電解質材料，等等，但可使用其它合適的壓電材料。振動傳感器16被構造成測量膜片14a和14b兩者的移動并且將測量結果轉換成電信號。膜片14a、14b的移動由鄰近各個相應的膜片14a、14b的小骨的移動而引起。由振動傳感器16測量的移動可包括兩個膜片14a、14b相對于彼此的相對移動。如以上所提及的,振動傳感器16可以是具有一個或多個傳感器元件44的壓電傳感器。一個或多個壓電傳感器元件44可基本上填充兩個膜片14a、14b之間的空間(如圖20所示)，或者在一個或多個傳感器元件44之間可存在空間(如圖25-30所示)。每個膜片14的直徑可被構造成基本上與相鄰聽小骨的直徑一致。如此前所提及的，殼體12可具有一個或多個形成于其側壁12c中的貫穿件42，以使得來自振動傳感器16的電信號可由引線28從內部區(qū)域傳送到殼體12的外部。膜片14a、14b還可包括大體上定位在一個或兩個膜片14a、14b的中心處的(多個)結構(未示出)，該結構有助于使麥克風40居中并可有助于將麥克風40附加地固定在小骨鏈內。該結構可被蝕刻到膜片14a、14b中，沉積到膜片14a、14b上，或安裝到膜片14a、14b上。圖21示意性地示出了可植入麥克風40的另一個實施例的剖面圖。在該實施例中，單個或多層膜48圍繞和包封一個或多個振動傳感器16,振動傳感器16可包括一個或多個傳感器兀件44和在(多個)傳感器兀件44任一側上的電極46。膜48形成柔性殼體12,柔性殼體12也充當鄰近一個或多個振動傳感器16的膜片14。例如，如圖21所示，鄰近一個電極46的膜48可充當?shù)谝荒て?4a，并且鄰近另一個電極46的膜48可充當?shù)诙て?4b。膜48可由諸如下列的材料形成聚合物材料(例如，聚對二甲苯、環(huán)氧樹脂、PMMA等)、金屬或金屬氧化物或它們的組合，或者提供氣密、抗生物和生物相容性涂層的材料的任何其它組合。圖22示意性地示出了定位在小骨鏈內的可植入麥克風40的另一個實施例。如以上所提及的，麥克風40可被構造成插入到兩個小骨之間或小骨的任何部分之間，并且可包括此前結合可植入麥克風10描述的任何部件或構造。在該實施例中，可植入麥克風40包 括由單個或多層膜48形成的柔性殼體12，單個或多層膜48圍繞并包封在圖23中示出為傳感器兀件44和電極46的一個或多個振動傳感器16。如圖23所不,鄰近一個電極46的膜48可充當一個膜片14，并且鄰近第二電極46的膜48可充當?shù)诙て?4，與參照圖21所描述的相似。如圖23所示，麥克風40可包括一個或多個夾緊元件50，夾緊元件50將兩個或更多個振動傳感器16保持在一起。(多個)夾緊元件50可位于朝向振動傳感器16的端部(未示出)的振動傳感器16的一側上，或位于兩側上，如圖23所示。(多個)夾緊元件50可提供到兩個或更多個傳感器元件44的外部電極46的導電連接。夾緊元件50中的至少一個可提供到信號引線28之一的電觸點。麥克風40也可包括類似于元件24的一個或多個間隔元件，這種間隔元件可置于兩個或更多個振動傳感器16之間。(多個)間隔元件24可被構造成使各振動傳感器16保持分離，但彼此接觸并與形成膜片14的膜48的部分接觸，使得振動傳感器16響應于膜片14的移動而移動。間隔元件24可提供到兩個傳感器元件44的內部電極46的導電連接，諸如圖23中所示。間隔元件24中的至少一個可提供到另一個信號引線28的電觸點。實施例也可包括振動傳感器16的兩個或更多個部件的任何其它電互連，該電互連提供可接受的信號產生量(例如，電壓或電荷產生量)。例如，一個或多個引線28可電耦合到內部或外部電極46、(多個)夾緊元件50和/或(多個)間隔元件24。麥克風也可包括在兩個或更多個振動傳感器16的至少一部分之間的開放區(qū)域52。膜48可形成為鄰近一個或多個振動傳感器16且圍繞開放區(qū)域52。可替代地，如圖24所示，開放區(qū)域52可在兩個相鄰振動傳感器16 (在圖24中示出為傳感器元件44和電極46)之間形成而不需要膜48圍繞開放區(qū)域52。相反，開放區(qū)域52可包括電絕緣的彈性、粘性或粘彈性材料54 (例如硅樹脂、硅樹脂凝膠、橡膠狀材料或它們的任何組合)。材料54可填充或部分填充振動傳感器16之間的空間，并且也可在夾緊元件50之間。然后膜48可圍繞并包封整個結構(例如，振動傳感器16、夾緊元件50、間隔元件24、開放區(qū)域52和材料54)，其中，具有延伸超出包封的結構并提供從(多個)振動傳感器16到結構外部的電連接的引線28。
與形成柔性殼體12的膜48結合的一個或多個振動傳感器16可以被構造成使得插入到小骨之間的麥克風40與小骨鏈內的關節(jié)(例如，砧骨鐙骨關節(jié))的軟骨的機械特性大致相同的機械特性(例如彈性)。如此前所提及的，麥克風40可包括此前結合可植入麥克風10描述的任何部件或構造。例如，圖25示出了具有兩個膜片14 和在圓柱形殼體12中的振動傳感器16的疊堆的麥克風40,其中，每個振動傳感器16稱合到殼體12的側壁。麥克風40可包括放置在振動傳感器16和相鄰膜片14之間的球形間隔元件24。如前所述，元件24被構造成有助于使振動傳感器16與膜片14保持接觸，以使得振動傳感器16響應于相鄰膜片14的移動而移動。此外，每個振動傳感器16可包括傳感器元件44和在傳感器元件44任一側上的電極46。相似地，圖26至30示出了其它可能的麥克風40構造，但是也可使用其它構造。圖26示出了具有兩個膜片14和在矩形殼體12中的振動傳感器16的疊堆的麥克風40，其中，每個振動傳感器16耦合到殼體12的側壁12c的至少一個區(qū)域。麥克風40可包括在振動傳感器16和相鄰膜片14之間的圓柱形、桿形間隔元件24。圖27示出了具有兩個膜片14和振動傳感器16的疊堆的麥克風40，其中，具有在振動傳感器16和相鄰膜片14之間以及兩個振動傳感器16之間的間隔元件24。元件24可沿著振動傳感器16的長度放置在任何地方，例如朝向振動傳感器的中部或端部。圖28示出了具有兩個膜片14和振動傳感器16的疊堆的麥克風40，其中，具有在振動傳感器16和相鄰膜片14之間的間隔元件24以及在兩個振動傳感器16之間的彈簧元件26。圖29示出了具有兩個膜片14和振動傳感器16的疊堆的麥克風40，其中，具有在振動傳感器16和相鄰膜片14之間以及在兩個振動傳感器16之間的間隔元件24。麥克風40也可包括一個或多個夾緊元件50，所述一個或多個夾緊元件50可將兩個或更多個振動傳感器16保持在一起，并且可提供到兩個或更多個振動傳感器16之間的導電連接。圖30示出了具有兩個膜片14和振動傳感器16的疊堆的麥克風40，其中，具有在振動傳感器16和相鄰膜片14之間以及在兩個相鄰的振動傳感器16之間的間隔元件24。雖然以上的討論公開了本發(fā)明的各種示例性實施例，但對于本領域的技術人員應顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的實質范圍的情況下，可進行將實現(xiàn)本發(fā)明的一些優(yōu)點的各種修改。
權利要求
1.一種在助聽系統(tǒng)中使用的可植入麥克風，包括 殼體，所述殼體具有后壁，所述后壁具有被構造用來耦合到聽小骨的凹部； 膜片，所述膜片耦合到所述殼體的頂部，所述膜片被構造成響應于所述聽小骨的移動而移動；和 振動傳感器，所述振動傳感器鄰近所述膜片，所述振動傳感器被構造成測量所述膜片的移動并把測量結果轉換成電信號。
2.根據權利要求I所述的可植入麥克風，其中所述振動傳感器是壓電傳感器。
3.根據權利要求2所述的可植入麥克風，其中所述壓電傳感器被成形為矩形桿。
4.根據權利要求I所述的可植入麥克風，其中所述殼體具有在所述頂部和所述后壁之間的側壁，并且所述振動傳感器耦合到所述側壁。
5.根據權利要求4所述的可植入麥克風，還包括耦合到所述振動傳感器的彈簧元件，所述彈簧元件被構造成接觸所述殼體并有助于使所述振動傳感器與所述膜片保持接觸。
6.根據權利要求4所述的可植入麥克風，還包括鄰近所述振動傳感器的一個或多個附加的振動傳感器，所述一個或多個附加的振動傳感器耦合到所述側壁。
7.根據權利要求6所述的可植入麥克風，還包括耦合到所述一個或多個附加的振動傳感器的彈簧元件，所述彈簧元件被構造成接觸所述殼體并有助于使所述一個或多個振動傳感器彼此保持接觸并與所述膜片保持接觸。
8.根據權利要求4所述的可植入麥克風，還包括定位在所述振動傳感器和所述膜片之間的元件，所述元件被構造成響應于所述膜片的移動而移動所述振動傳感器。
9.根據權利要求I所述的可植入麥克風，其中所述凹部包括延伸到所述殼體的所述側壁的至少一個區(qū)域的溝道。
10.根據權利要求I所述的可植入麥克風，其中在所述后壁的所述凹部與所述膜片的中心基本上對齊。
11.根據權利要求I所述的可植入麥克風，其中所述振動傳感器包括振動傳感器的疊堆。
12.根據權利要求I所述的可植入麥克風，其中所述振動傳感器耦合到所述膜片。
13.根據權利要求I所述的可植入麥克風，其中所述膜片還包括基本上定位在所述膜片的中心處的結構。
14.根據權利要求I所述的可植入麥克風，還包括耦合到所述殼體的一個或多個假體。
15.一種被構造成耦合到聽小骨的可植入麥克風，包括 殼體，所述殼體具有頂部、后壁和在所述頂部與所述后壁之間的側壁； 膜片，所述膜片耦合到所述殼體的所述頂部，所述膜片被構造成響應于所述聽小骨的移動而移動；和 振動傳感器，所述振動傳感器耦合到所述側壁且鄰近所述膜片，所述振動傳感器被構造成測量所述膜片的所述移動并把測量結果轉換成電信號。
16.根據權利要求15所述的可植入麥克風，其中所述后壁具有被構造為用來耦合到所述聽小骨的凹部。
17.根據權利要求16所述的可植入麥克風，其中所述凹部包括延伸到所述殼體的所述側壁的至少一個區(qū)域的溝道。
18.根據權利要求16所述的可植入麥克風，其中在所述后壁中的所述凹部與所述膜片的中心基本上對齊。
19.根據權利要求15所述的可植入麥克風，其中所述振動傳感器為壓電傳感器。
20.根據權利要求19所述的可植入麥克風，其中所述壓電傳感器被成形為矩形桿。
21.根據權利要求15所述的可植入麥克風，還包括耦合到所述振動傳感器的彈簧元件，所述彈簧元件被構造成接觸所述殼體并有助于使所述 振動傳感器與所述膜片保持接觸。
22.根據權利要求15所述的可植入麥克風，還包括鄰近所述振動傳感器的一個或多個附加的振動傳感器，所述一個或多個附加的振動傳感器耦合到所述側壁。
23.根據權利要求15所述的可植入麥克風，還包括定位在所述振動傳感器和所述膜片之間的元件，所述元件被構造成響應于所述膜片的移動而移動所述振動傳感器。
24.根據權利要求15所述的可植入麥克風，其中所述振動傳感器包括振動傳感器的疊堆。
25.根據權利要求15所述的可植入麥克風，其中所述膜片還包括基本上定位在所述膜片的中心處的結構。
全文摘要
一種用于在助聽系統(tǒng)中使用的可植入麥克風包括具有后壁的殼體。后壁具有被構造成耦合到聽小骨的凹部(例如盲孔)?？芍踩臌溈孙L還包括耦合到殼體的頂部的膜片和鄰近膜片的振動傳感器。膜片被構造成響應于聽小骨的移動而移動，并且振動傳感器被構造成用來測量膜片的移動并將測量結果轉換成電信號。
文檔編號H04R25/00GK102754456SQ201080061076
公開日2012年10月24日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權日2009年11月24日
發(fā)明者亞歷山大·赫爾穆特, 卡爾-伯德·胡藤布潤克, 托馬斯·策納特, 格特·霍夫曼, 翰尼斯·塞德勒, 馬蒂亞斯·博爾尼茨 申請人:Med-El電氣醫(yī)療器械有限公司