专利名称：用于助听系统的可植入麦克风的制作方法
技术领域：
本发明涉及可植入麦克风，更具体地讲，涉及用于与耳蜗植入物和其它助听系统一起使用的带有振动传感器的可植入麦克风，该振动传感器也被认为是力传感器。
背景技术：
与耳蜗植入物和其它助听系统一起使用的可植入麦克风通常需要可植入转换器，这种转换器用于接收到达患者耳朵的声音并将该声音转换成电信号，以在助听系统中进一步处理。过去已经提出不同的解决方案。在一个方法中，到达耳朵的声波被直接转换成电信号，这可通过例如在美国专利 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来实现。然而，用这种方法，外耳定向地过滤所接收的声音的自然能力丧失和/或所需的转换器部件的附接可引起受影响的和周围组织的不良反应。在另一个方法中，使用人类的外耳和中耳的自然声音接收机制将所接收的声音转换成中耳组成部分(耳膜和听小骨)的振荡，随后将振荡转换成电信号。已经提出了不同的转换器原理。例如，美国专利US3，870，832描述了基于电磁原理的可植入转换器。然而，这样的电磁和电动转换器的相对高的功耗限制其在耳蜗植入物和其它可植入的助听系统中的实际应用。通过基于压电原理的转换器可避免该缺点。EP 0263254描述了由压电膜、压电晶体或压电加速度传感器制成的可植入转换器，其中转换器的一端被接合在骨骼中，而另一端与中耳的振荡构件固定地连接。该方法的问题是与听小骨的非柔性连接可引起骨侵蚀，因此出于机械和毒理学的原因，应谨慎地采用将转换器部件接合在中耳腔中的做法。此外，专利文献没有指出如何能永久性地防止体液与压电材料接触。因此，存在生物相容性问题的风险，使得压电性能可能由于压电材料和体液之间的物理和化学的相互作用而退化。美国专利US3，712，962描述了一种可植入转换器，该转换器使用压电圆柱体或压电梁作为转换器部件，该部件以未详细描述的方式锚固在耳中。像前述专利EP 0263254 —样，该专利未详细描述如何能永久性地防止体液与压电材料接触。WO 99/08480描述了一种基于压电原理的可植入转换器，该转换器单独地附接到 振荡的中耳组成部分，其中，由与转换器有关的惯性质量提供反支承。然而，将转换器附接至诸如耳膜或听小骨的振荡的中耳组成部分不是永久性稳定的，或者会侵蚀骨骼。由于可植入转换器的质量大于无源中耳植入物的质量，这种风险增加。WO 94/17645描述了一种基于电容和压电原理的可植入转换器,该转换器可通过微机械技术制造。这种转换器旨在操作砧骨-镫骨的关节中的压力检测器。由于镫骨与耦合的内耳结合形成了共振系统，所以它在有用频率的整个范围内可能不具有足够的灵敏度。这种问题在WO 97/18689和DE 10030372中描述的可植入转换器中也存在，该可植入转换器通过水声信号传输来工作。美国专利US 3，712，962描述了使用容纳在气密密封中空体中的压电转换器元件的可植入转换器。该可植入转换器由支承元件保持位置，该支承元件固定在镫骨腱的骨骼通道中，或按照与中耳腔的小骨的螺纹连接来延伸。WO 97/11575描述了一种具有基于压电的微致动器的可植入助听器。该助听器包括附接到管的端部的盘形换能器。该 管适于旋入穿过隆突形成的开窗(fenestration)中。美国专利US 5，842，967教导了一种利用一系列磁体的可植入的无接触刺激和感测系统。
发明内容
根据本发明的一个实施例，一种用于在助听系统中使用的可植入麦克风包括具有后壁的壳体。后壁具有被构造成耦合到听小骨的凹部。可植入麦克风还包括耦合到壳体的顶部的膜片和邻近膜片的振动传感器。膜片被构造成响应于听小骨的移动而移动，例如膜片移动可包括挠曲移动，并且振动传感器被构造成测量膜片的移动并将测量结果转换成电信号。传感器元件可被认为是插入到听小骨链的力测量单元。根据相关的实施例，振动传感器可为压电传感器，并且压电传感器可被成形为矩形条。压电传感器包括压电材料。压电传感器的移动引起压电材料的变形，并且引起在压电传感器的至少两个电极上的电压和电荷的转移，从而提供电压或电荷测量信号。壳体可具有在顶部和后壁之间的侧壁，并且振动传感器可以a)耦合到侧壁和/或b)与膜片接触以响应于膜片的移动而移动。可植入麦克风还可包括邻近该振动传感器的一个或多个附加的振动传感器。一个或多个附加的振动传感器可耦合到侧壁。可植入麦克风还可包括耦合到振动传感器的一个或多个弹簧元件和/或一个或多个附加的振动传感器。弹簧元件可被构造成接触壳体。弹簧元件有助于使一个或多个振动传感器彼此之间保持接触并与膜片保持接触，使得(多个)振动传感器的移动与膜片运动相关联。膜片运动可包括挠曲运动，该挠曲运动可带来膜片的弯曲、压缩和/或剪切变形。可植入麦克风还可包括定位在振动传感器和膜片之间的元件。该元件可被构造成响应于膜片的移动而移动振动传感器。凹部可包括延伸到壳体的至少一个侧壁的通道。在后壁中的凹部可与膜片的中心基本上对齐。振动传感器可包括振动传感器的叠堆。振动传感器可耦合到膜片。膜片还可包括大致定位在膜片的中心处的结构。根据本发明的另一个实施例，被构造成耦合到听小骨的可植入麦克风包括壳体，该壳体具有顶部、后壁和在顶部与后壁之间的侧壁。可植入麦克风还包括耦合到壳体顶部的膜片和耦合到侧壁且邻近膜片的振动传感器。膜片被构造成响应于听小骨的移动而移动，并且振动传感器被构造成测量膜片的移动，并将测量结果转换成电信号。根据本发明的另一个实施例，一种用于在助听系统中使用的可植入麦克风包括壳体，该壳体具有后壁、耦合到壳体顶部的第一膜片和耦合到壳体后壁的第二膜片。第一膜片和第二膜片被构造成响应于相邻听小骨的移动而移动。麦克风还包括与第一膜片和第二膜片接触的振动传感器。振动传感器被构造成测量第一膜片和第二膜片的移动。根据本发明的另一个实施例，可植入麦克风可设计成不具有刚性壳体，而是具有被单层或多层涂膜包封的充当壳体的柔性膜。因此，用于在助听系统中使用的可植入麦克风包括振动传感器和围绕振动传感器的柔性壳体。壳体包括第一膜片和第二膜片，两个膜片均被构造成响应于来自相邻听小骨的移动而移动。第一膜片和/或第二膜片与振动传感器接触。可植入麦克风还可包括邻近该振动传感器的一个或多个附加的振动传感器。柔性壳体可围绕振动传感器和一个或多个附加的振动传感器，并且第一膜片和/或第二膜片可与振动传感器和/或附加的振动传感器中的一个或多个接触。振动传感器和一个或多个附加的振动传感器以一定空间被隔开。该空间中可包括材料，该材料是电绝缘的且为弹性、粘性、和/或粘弹性材料。可植入麦克风还可包括一个或多个夹紧元件，该夹紧元件将振动传感器的一部分电连接到一个或多个附加的振动传感器的一部分。膜片可由气密、弹性、抗生物和/或生物相容的一个或多个涂膜包封。振动传感器可包括一个或多个传感器元件，该传感器元件由一个或多个振动传感器元件或者振动传感器元件的叠堆形成。机械地设计与 包封结合的传感器元件，使得具有与小骨链中的关节(例如，砧骨镫骨关节)的软骨的机械特性大致相同的机械特性(例如弹性)。
通过参考结合附图的下列详细描述，将更容易理解本发明的上述特征，其中图I示出根据现有技术的带有植入的转换器的中耳的元件；图2示意性示出根据本发明实施例的可植入麦克风的透视图；图3示意性示出根据本发明实施例的可植入麦克风沿图2的线A-A和B-B的剖面图；图4示意性示出根据本发明实施例的定位在小骨链内的一个取向上的可植入麦克风；图5示意性示出根据本发明实施例的定位在小骨链内的另一个取向上的可植入麦克风；图6示意性示出根据本发明实施例的具有包括沟道的在壳体中的凹部(例如盲孔)的可植入麦克风的透视图；图7示意性示出根据本发明实施例的具有包括定位在小骨链内的沟道的凹部的可植入麦克风；图8A和SB分别示意性示出根据本发明实施例的可植入麦克风的元件的俯视图和透视图；图9示意性示出根据本发明实施例的处在挠曲和未挠曲位置的壳体侧壁和振动传感器的侧视图；图IOA和IOB分别示意性示出根据本发明实施例的壳体侧壁和具有耦合到其一端的元件的振动传感器的侧视图和俯视图；图11示意性示出根据本发明实施例的具有两个振动传感器的可植入麦克风的侧视图；图12示意性示出根据本发明实施例的具有带有附接有弹簧元件和元件的振动传感器的可植入麦克风的侧视图；图13示意性示出根据本发明实施例的具有带有附接在其一端附近的弹簧元件的振动传感器的可植入麦克风的侧视图；图14示意性示出根据本发明实施例的具有带有附接在侧壁附近的弹簧元件的振动传感器的可植入麦克风的侧视图；图15A和15B示意性示出根据本发明实施例的耦合到侧壁中的两个位置处的振动传感器的侧视图；图16示意性示出根据本发明实施例的振动传感器叠堆的透视图；图17不意性不出根据本发明实施例的在一个取向上I禹合到鼓膜的可植入麦克风； 图18示意性示出根据本发明实施例的在另一个取向上耦合到鼓膜的可植入麦克风；图19示意性示出根据本发明实施例的定位在小骨链内的可植入麦克风；图20示意性示出根据本发明实施例的可植入麦克风沿图19的线A-A的剖面图；图21示意性示出具有形成壳体的柔性膜的可植入麦克风沿图19的线A-A的剖面图；图22示意性示出根据本发明另一个实施例的定位在小骨链内的可植入麦克风；图23示意性示出根据本发明实施例的可植入麦克风沿图22的线A-A的剖面图；图24示意性示出根据本发明实施例的在腔内具有材料的可植入麦克风沿图22的线A-A的剖面图；图25示意性示出根据本发明实施例的在圆柱形壳体内的振动传感器的叠堆的透视图；图26示意性示出根据本发明实施例的在矩形壳体内的振动传感器的叠堆的透视图；图27示意性示出根据本发明实施例的带有两个膜片和间隔元件的振动传感器的叠堆的剖面图；图28示意性示出根据本发明实施例的带有两个膜片、间隔元件和弹簧元件的振动传感器的叠堆的剖面图；图29示意性示出根据本发明实施例的带有两个膜片、间隔元件和夹紧元件的振动传感器的叠堆的剖面图；以及图30示意性示出根据本发明实施例的带有两个膜片和间隔元件的振动传感器的叠堆的剖面图。
具体实施例方式本发明的各种实施例提供了用于在例如耳蜗植入物系统的助听系统中使用的可植入麦克风。可植入麦克风包括具有后壁的壳体，该后壁具有被构造成耦合到听小骨的开口。可植入麦克风还包括耦合到壳体的顶部的膜片和邻近膜片的振动传感器。膜片被构造成响应于听小骨的移动而移动，并且振动传感器被构造成测量膜片的移动，并将测量结果转换成电信号。这种构造使得可植入麦克风在中耳内使用，不需要额外的刚性支承结构，就将麦克风保持在适当位置。基于患者的解剖要求或外科手术要求，该构造还允许麦克风在中耳内的取向的灵活性。此外，该构造允许优化麦克风在听小骨上的布置，从而提供增加的装置灵敏度。减小麦克风所需的空间量还使得中耳部分经受更少的创伤，例如需要移除更少的骨骼或软骨。下面讨论示例性实施例的细节。在正常功能的耳朵中，声音通过外耳传输到鼓膜(耳膜)，鼓膜使中耳的小骨(锤骨、砧骨和镫骨)移动。 中耳将这些振动传输到耳蜗或内耳的卵圆窗。耳蜗充有脑脊液，脑脊液经由卵圆窗响应于来自中耳的振动而移动。响应于接收到的由中耳传送的声音，流体填充的耳蜗充当换能器以生成电脉冲，电脉冲被传送到耳蜗神经，并最终传送到大脑。图I示出了具有现有技术的可植入转换器的人耳部分。如图所示，可植入转换器8定位在切割的锤骨-砧骨关节的关节软骨7和卵圆窗6的凹部之间，并用柱9保持就位，柱9固定在镫骨腱的骨骼沟道中。耳膜I的振荡从锤骨2、砧骨3和关节软骨7传递到可植入转换器8上的薄壳。然而，这种现有技术构造需要额外的支承结构来将可植入转换器保持在中耳听小骨链内的适当位置。图2示意性地示出了根据本发明的实施例的可植入麦克风10的透视图，并且图3示意性地示出了可植入麦克风10沿图2的线A-A和B-B的剖面图。如图所示，可植入麦克风10包括壳体12，壳体12具有顶部12a、后壁12b和在顶部12a与后壁12b之间的侧壁12c。可植入麦克风10还包括耦合到壳体12的顶部12a的膜片14和邻近膜片14的振动传感器16。膜片14被构造成响应于听小骨的移动而移动，并且振动传感器16被构造成用来测量膜片14的移动且将该测量结果转换成电信号。膜片14可稱合到壳体12,从而在设有振动传感器16的壳体12内提供气密密封的内部区域。壳体12和膜片14可由任何合适的生物相容的材料制成，例如，支持气密密封的材料。此外，膜片14材料应该具有一定量的弹性。例如，壳体12和膜片14可由金属(例如，具有诸如单晶硅等的各种晶体结构的铌、钛及其合金等)或任何种类的陶瓷(例如，诸如红宝石或蓝宝石的氧化铝)或塑性材料(例如，环氧树脂、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，诸如聚对二甲苯、镀钼、Si02等的涂层材料)。根据所用的相应材料，膜片14可通过任何已知的技术耦合到壳体12，例如焊接(超声焊接、激光焊接等)、钎焊、键合等技术。相似地，根据所用的相应材料，振动传感器16可通过任何已知的技术耦合到膜片14，例如粘合剂、导电粘合剂等。虽然振动传感器16在图3中被示出为耦合到膜片14，但振动传感器16还可耦合到侧壁12c，如下面更详细讨论的。相似地，虽然壳体12在图2中被示出为具有圆柱形状，但壳体12可具有任何合适的形状，例如具有椭圆或圆形截面形状的圆柱体、具有正方形或矩形截面形状的矩形体或立方体形状等，但优选该形状在尺寸上不超过约6mmX4mmX2mm。可植入麦克风10还可包括穿过壳体12的一个或多个气密密封的电绝缘贯穿件(未不出)，使得来自振动传感器16的电信号可从气密密封的内部区域传送到壳体12的外部。壳体12的后壁12b具有被构造成用来耦合到听小骨的凹部(例如盲孔)18，如下面在图4和5更详细讨论的。优选地，凹部18与膜片14的中心基本上对齐，如图3所示。这允许优化麦克风10在听小骨上的布置，以增加麦克风10的灵敏度。此外,膜片14还可包括大致定位在膜片14的中心处的结构(未示出)以优化麦克风10在听小骨上的布置。该结构可被蚀刻到膜片14中、沉积到膜片14上或安装到膜片14上。
图4和5示意性地示出了在小骨链内定位在不同取向上的可植入麦克风10。如图4所示，壳体12的后壁12b可面向镫骨4或卵圆窗6，并且膜片14可面向砧骨3或耳膜I。在该实施例中，在后壁12b中的凹部18允许可植入麦克风10在镫骨4的一部分上保持在适当位置。如果在膜片14上设置附加的结构，该结构还允许可植入麦克风10在砧骨3的一部分上保持在适当位置。可替代地，如图5所示，壳体12的后壁12b可面向砧骨3或耳膜1，并且膜片14可面向镫骨4或卵圆窗6。在该实施例中，在后壁12b中的凹部18允许可植入麦克风10在砧骨3的一部分上保持在适当位置。如果在膜片14上设置附加的结构，该结构还允许可植入麦克风10在镫骨4的一部分上保持在适当位置。使膜片14在听小骨上居中提高了麦克风10的灵敏度。因此，本发明的实施例允许根据患者的解剖要求或外科手术要求而改变麦克风10的取向。虽然未示出，但一个或多个弹簧元件可与可植入麦克风10 —起使用，以便将麦克风10进一步固定在小骨链内。(多个)弹簧元件可耦合到可植入麦克风10的一部分，并在可植入麦克风10与小骨链的一个或多个的组成部分之间充当柔性支撑构件。例如，柔性支撑构件可锚固在锥隆凸(在鼓室I内的肌腱和肌肉的三角形)中，因为该区域能够锚固可通向可植入麦克风10的接口电缆。图6示意性地示出了具有包括沟道20的壳体12中凹部18的可植入麦克风10的 透视图，其中，沟道20从后壁12b的中心延伸到壳体12的侧壁12c中的至少一个区域。凹部18可包括例如在后壁12b的中心处的另外的凹进区域22。沟道20和凹进区域22可允许可植入麦克风10进一步定位和固定在听小骨上，如图7所示。一旦麦克风10被放置在镫骨4或站骨3的一部分上,沟道20可减少麦克风10的任何横向移动。在壳体12固定后，沟道20可平行于砧骨3放置，从而避免砧骨3和壳体12之间的空间冲突。优选地，振动传感器16是可由单晶材料形成的压电传感器。压电传感器可包括一个或多个可由压电材料形成的压电传感器元件44(如图20所示)。压电材料可包括压电晶体材料、压电陶瓷材料、压电聚合物泡沫或箔结构(例如聚丙烯)，所述压电聚合物泡沫或箔结构包括电活性聚合物(EAP)，例如电介质EAP、离子EAP (例如，导电聚合物、离子聚合物-金属复合材料(IPMC));和响应性凝胶，例如，具有夹在两电极层之间的离子液体或具有包含单壁碳纳米管的离子液体的凝胶的聚合电解质材料，等等，但可使用其它合适的压电材料。压电传感器可具有薄的矩形杆(如图8A和SB所示)、圆板(如图25所示)、正方形板(如图26所示)等的形状，这取决于所用壳体12的形状，但也可使用其它的形状。振动传感器16测量膜片14的移动并将测量结果转换成电信号。例如，具有一个或多个传感器元件44的压电传感器可包括在传感器元件44任一侧上的电极46 (如图20所示)。压电传感器的移动引起压电材料的变形，该变形又引起在传感器16的至少两个电极46上的电压和电荷的转移，从而提供电压或电荷测量信号。(多个)传感器元件44可由压电箔的叠堆或由折叠的压电箔形成。折叠或堆叠可有助于增加电压或电荷产生量。如此前所提及的，振动传感器16可耦合到膜片14。可替代地或附加地，振动传感器16可通过任何已知的技术耦合到侧壁12c，如图9、10A和IOB所示。例如，振动传感器16可将一端耦合到侧壁12c而另一端自由移动；可将两端耦合到侧壁12c ;或者可将基本上所有边缘稱合到侧壁12c。如图9所示,一端稱合到侧壁12c的振动传感器16允许振动传感器16 —端在壳体12的侧壁12c处保持固定,但允许振动传感器16响应于膜片14的移动而朝向其另一端挠曲。图9不出了在挠曲(虚线不出振动传感器16)位置和未挠曲(实线不出振动传感器16)位置的振动传感器。这类构造的有益效果是悬臂杆振动传感器16被膜片14偏转驱动，且充当弯曲弹簧。然而，由于振动传感器16不沿着膜片14的轮廓，因此，避免了在振动传感器的表面上引起错误的补偿电荷的反转弯矩。当振动传感器16耦合到侧壁12c时，元件24可置于振动传感器16和膜片14之间。元件24可被构造成有助于使振动传感器16与膜片14保持接触，以使得振动传感器16响应于膜片14的移动而移动。图IOA和IOB分别示出了振动传感器16的侧视图和俯视图，其中，振动传感器16在一端耦合到壳体12并且在其另一端耦合到元件24。元件24可为球形球、圆柱形杆或矩形杆的形状，但也可使用其它形状。一个或多个振动传感器16可在可植入麦克风10中使用，并且可耦合到壳体12的侧壁12c中的一个或多个区域。例如，图11示出了具有两个振动传感器16的可植入麦克风10的侧视图，但可使用两个以上的振动传感器。振动传感器16可耦合到侧壁12c的相同侧、耦合到侧壁12c的相对侧(如图11所示)和/或大致围绕其内部耦合到侧壁12c。振动传感器16可包括一个或多个元件24，元件24可置于膜片14和振动传感器16之间或在 振动传感器16中的每个之间。元件24有助于使振动传感器16彼此保持接触并与膜片14保持接触，以使振动传感器16的移动与膜片的运动相关联。一个或多个振动传感器16可大致跨越壳体12的内部，如图8A和SB所示。可替代地或附加地，一个或多个振动传感器16可仅跨越壳体12内部的一部分，如图11所示。可植入麦克风10还可包括定位在一个或多个振动传感器16和壳体12之间的一个或多个弹簧元件26。一个或多个弹簧元件26可有助于使一个或多个振动传感器16彼此保持接触并与膜片14保持接触，以使得(多个)振动传感器16的移动与膜片运动相关联。例如，膜片运动可包括挠曲运动，该挠曲运动可带来膜片14的弯曲、压缩和/或剪切变形。被膜片的移动驱动的(多个)振动传感器16因而也可按照与膜片14的移动相关联的方式经历挠曲运动(例如，传感器的弯曲、压缩和/或剪切变形)。例如，图12示出了具有振动传感器16的可植入麦克风10的侧视图，振动传感器16带有耦合到其一端的弹簧元件26和元件24。可植入麦克风10还包括提供到振动传感器16的电耦合的引线28。图12示出了耦合到振动传感器16且引出壳体12外(通过贯穿件(未示出))的引线28。然而，引线28已经从大部分图中省略以便简化讨论。如本领域的技术人员所已知的，信号引线28和电缆可由任何导电材料制成，例如，诸如铜、金、招等的金属及其合金；诸如聚乙硫醚(polyethylenesulphide)、聚乙炔、聚吡咯、聚(噻吩)、聚苯胺、聚噻吩、聚(对苯硫醚)、和聚对苯乙烯撑(PPV)的导电聚合物，其涂有诸如聚对二甲苯、环氧树脂、硅树脂等或它们的组合的材料的绝缘膜。引线28可被设计为基于薄膜技术的柔性印刷电路板。引线28被构造成从传感器16向诸如耳蜗植入物的可植入装置传输电信号。优选地，引线28被设计成尽可能的柔性，以避免可引起中耳组成部分的被检测运动的损失的恢复力和/或阻尼力。引线28可被设计成也充当如上文结合图4和5所提及的柔性支承构件，以将麦克风10附加地固定在小骨链内。壳体12可包括在壳体12内部的后壁12b中的凹槽30，用于将弹簧元件26装配在里面，如图13和14所示。弹簧元件26可朝着朝向振动传感器的自由端的一端耦合，如图13所示，或者可朝着振动传感器的固定端耦合，如图14所示。相似地，凹槽30可位于后壁12b中的凹部18的任一侧上，如图13和14所示，这取决于弹簧元件26相对于振动传感器16的位置。虽然振动传感器16已经被示出为一端耦合到侧壁12c且另一端自由移动，但振动传感器16的两端都可耦合到侧壁12c，如图15A和15B所示。在该实施例中，麦克风10可包括在膜片14和振动传感器16之间、或在振动传感器16中的每个之间的元件24。元件24可在振动传感器16的两侧上，如图15A所示，或者在振动传感器16的一侧上，如图15B所示，优选地朝向其中部。振动传感器16可被构造为振动传感器16的叠堆。图16示意性地示出了可在壳体12内使用的振动传感器16的叠堆的透视图。多层叠堆可包括例如压电材料和导电材料的交替的层，每一层尽可能的薄。多层叠堆可被构造为并联电容器以用于最大电荷产生量，或可被构造为串联电容器以用于最大电压产生量。 虽然可植入麦克风10在图4、5、7中示出为定位在砧骨3和镫骨4之间，但植入麦克风10可在其它构造中使用。例如，如图17和18所示，可植入麦克风10可定位在镫骨4(或卵圆窗6)和具有附加的镫骨假体32的耳膜I之间。图19示意性地示出了定位在小骨链中的可植入麦克风的另一个实施例。如以上所提及的，麦克风可被构造成插入到两个小骨之间(例如，在砧骨3和镫骨4之间，或在锤骨2和镫骨4之间)，或小骨的任何部分之间。在该实施例中，可植入麦克风40包括壳体12，壳体12具有两个膜片14而非一个膜片14和如以上所提及的后壁12b。如图20所示，壳体12可成形为环，该环具有耦合到壳体12的顶部12a的第一膜片14a和耦合到壳体12的后壁12b的第二膜片14b。第一膜片14a和第二膜片14b都被构造成响应于相邻听小骨的移动而移动。一个或多个振动传感器16与膜片14a、14b中的一个或两个相邻或接触。例如，图20示出了邻近两个膜片14a、14b的一个振动传感器16，并且图25-29示出了两个振动传感器16，一个传感器16通过元件24与第一膜片14a接触，第二传感器16通过另一个元件24与第二膜片14b接触。图30示出了带有两个以上振动传感器16的另一个实施例。再次参见图20，振动传感器16可包括一个或多个传感器元件44和在(多个)传感器元件44的任一侧上的电极46。压电材料可包括压电晶体材料、压电陶瓷材料、压电聚合物泡沫或箔结构(例如聚丙烯)，压电聚合物泡沫或箔结构包括电活性聚合物(EAP)，例如电介质EAP、离子EAP(例如，导电聚合物、离子聚合物-金属复合材料(IPMC));和响应性凝胶，例如，具有夹在两电极层之间的离子液体或具有包含单壁碳纳米管的离子液体的凝胶的聚合电解质材料，等等，但可使用其它合适的压电材料。振动传感器16被构造成测量膜片14a和14b两者的移动并且将测量结果转换成电信号。膜片14a、14b的移动由邻近各个相应的膜片14a、14b的小骨的移动而引起。由振动传感器16测量的移动可包括两个膜片14a、14b相对于彼此的相对移动。如以上所提及的,振动传感器16可以是具有一个或多个传感器元件44的压电传感器。一个或多个压电传感器元件44可基本上填充两个膜片14a、14b之间的空间(如图20所示)，或者在一个或多个传感器元件44之间可存在空间(如图25-30所示)。每个膜片14的直径可被构造成基本上与相邻听小骨的直径一致。如此前所提及的，壳体12可具有一个或多个形成于其侧壁12c中的贯穿件42，以使得来自振动传感器16的电信号可由引线28从内部区域传送到壳体12的外部。膜片14a、14b还可包括大体上定位在一个或两个膜片14a、14b的中心处的(多个)结构(未示出)，该结构有助于使麦克风40居中并可有助于将麦克风40附加地固定在小骨链内。该结构可被蚀刻到膜片14a、14b中，沉积到膜片14a、14b上，或安装到膜片14a、14b上。图21示意性地示出了可植入麦克风40的另一个实施例的剖面图。在该实施例中，单个或多层膜48围绕和包封一个或多个振动传感器16,振动传感器16可包括一个或多个传感器兀件44和在(多个)传感器兀件44任一侧上的电极46。膜48形成柔性壳体12,柔性壳体12也充当邻近一个或多个振动传感器16的膜片14。例如，如图21所示，邻近一个电极46的膜48可充当第一膜片14a，并且邻近另一个电极46的膜48可充当第二膜片14b。膜48可由诸如下列的材料形成聚合物材料(例如，聚对二甲苯、环氧树脂、PMMA等)、金属或金属氧化物或它们的组合，或者提供气密、抗生物和生物相容性涂层的材料的任何其它组合。图22示意性地示出了定位在小骨链内的可植入麦克风40的另一个实施例。如以上所提及的，麦克风40可被构造成插入到两个小骨之间或小骨的任何部分之间，并且可包括此前结合可植入麦克风10描述的任何部件或构造。在该实施例中，可植入麦克风40包 括由单个或多层膜48形成的柔性壳体12，单个或多层膜48围绕并包封在图23中示出为传感器兀件44和电极46的一个或多个振动传感器16。如图23所不,邻近一个电极46的膜48可充当一个膜片14，并且邻近第二电极46的膜48可充当第二膜片14，与参照图21所描述的相似。如图23所示，麦克风40可包括一个或多个夹紧元件50，夹紧元件50将两个或更多个振动传感器16保持在一起。(多个)夹紧元件50可位于朝向振动传感器16的端部(未示出)的振动传感器16的一侧上，或位于两侧上，如图23所示。(多个)夹紧元件50可提供到两个或更多个传感器元件44的外部电极46的导电连接。夹紧元件50中的至少一个可提供到信号引线28之一的电触点。麦克风40也可包括类似于元件24的一个或多个间隔元件，这种间隔元件可置于两个或更多个振动传感器16之间。(多个)间隔元件24可被构造成使各振动传感器16保持分离，但彼此接触并与形成膜片14的膜48的部分接触，使得振动传感器16响应于膜片14的移动而移动。间隔元件24可提供到两个传感器元件44的内部电极46的导电连接，诸如图23中所示。间隔元件24中的至少一个可提供到另一个信号引线28的电触点。实施例也可包括振动传感器16的两个或更多个部件的任何其它电互连，该电互连提供可接受的信号产生量(例如，电压或电荷产生量)。例如，一个或多个引线28可电耦合到内部或外部电极46、(多个)夹紧元件50和/或(多个)间隔元件24。麦克风也可包括在两个或更多个振动传感器16的至少一部分之间的开放区域52。膜48可形成为邻近一个或多个振动传感器16且围绕开放区域52。可替代地，如图24所示，开放区域52可在两个相邻振动传感器16 (在图24中示出为传感器元件44和电极46)之间形成而不需要膜48围绕开放区域52。相反，开放区域52可包括电绝缘的弹性、粘性或粘弹性材料54 (例如硅树脂、硅树脂凝胶、橡胶状材料或它们的任何组合)。材料54可填充或部分填充振动传感器16之间的空间，并且也可在夹紧元件50之间。然后膜48可围绕并包封整个结构(例如，振动传感器16、夹紧元件50、间隔元件24、开放区域52和材料54)，其中，具有延伸超出包封的结构并提供从(多个)振动传感器16到结构外部的电连接的引线28。
与形成柔性壳体12的膜48结合的一个或多个振动传感器16可以被构造成使得插入到小骨之间的麦克风40与小骨链内的关节(例如，砧骨镫骨关节)的软骨的机械特性大致相同的机械特性(例如弹性)。如此前所提及的，麦克风40可包括此前结合可植入麦克风10描述的任何部件或构造。例如，图25示出了具有两个膜片14 和在圆柱形壳体12中的振动传感器16的叠堆的麦克风40,其中，每个振动传感器16稱合到壳体12的侧壁。麦克风40可包括放置在振动传感器16和相邻膜片14之间的球形间隔元件24。如前所述，元件24被构造成有助于使振动传感器16与膜片14保持接触，以使得振动传感器16响应于相邻膜片14的移动而移动。此外，每个振动传感器16可包括传感器元件44和在传感器元件44任一侧上的电极46。相似地，图26至30示出了其它可能的麦克风40构造，但是也可使用其它构造。图26示出了具有两个膜片14和在矩形壳体12中的振动传感器16的叠堆的麦克风40，其中，每个振动传感器16耦合到壳体12的侧壁12c的至少一个区域。麦克风40可包括在振动传感器16和相邻膜片14之间的圆柱形、杆形间隔元件24。图27示出了具有两个膜片14和振动传感器16的叠堆的麦克风40，其中，具有在振动传感器16和相邻膜片14之间以及两个振动传感器16之间的间隔元件24。元件24可沿着振动传感器16的长度放置在任何地方，例如朝向振动传感器的中部或端部。图28示出了具有两个膜片14和振动传感器16的叠堆的麦克风40，其中，具有在振动传感器16和相邻膜片14之间的间隔元件24以及在两个振动传感器16之间的弹簧元件26。图29示出了具有两个膜片14和振动传感器16的叠堆的麦克风40，其中，具有在振动传感器16和相邻膜片14之间以及在两个振动传感器16之间的间隔元件24。麦克风40也可包括一个或多个夹紧元件50，所述一个或多个夹紧元件50可将两个或更多个振动传感器16保持在一起，并且可提供到两个或更多个振动传感器16之间的导电连接。图30示出了具有两个膜片14和振动传感器16的叠堆的麦克风40，其中，具有在振动传感器16和相邻膜片14之间以及在两个相邻的振动传感器16之间的间隔元件24。虽然以上的讨论公开了本发明的各种示例性实施例，但对于本领域的技术人员应显而易见的是，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可进行将实现本发明的一些优点的各种修改。
权利要求
1.一种在助听系统中使用的可植入麦克风，包括 壳体，所述壳体具有后壁，所述后壁具有被构造用来耦合到听小骨的凹部； 膜片，所述膜片耦合到所述壳体的顶部，所述膜片被构造成响应于所述听小骨的移动而移动；和 振动传感器，所述振动传感器邻近所述膜片，所述振动传感器被构造成测量所述膜片的移动并把测量结果转换成电信号。
2.根据权利要求I所述的可植入麦克风，其中所述振动传感器是压电传感器。
3.根据权利要求2所述的可植入麦克风，其中所述压电传感器被成形为矩形杆。
4.根据权利要求I所述的可植入麦克风，其中所述壳体具有在所述顶部和所述后壁之间的侧壁，并且所述振动传感器耦合到所述侧壁。
5.根据权利要求4所述的可植入麦克风，还包括耦合到所述振动传感器的弹簧元件，所述弹簧元件被构造成接触所述壳体并有助于使所述振动传感器与所述膜片保持接触。
6.根据权利要求4所述的可植入麦克风，还包括邻近所述振动传感器的一个或多个附加的振动传感器，所述一个或多个附加的振动传感器耦合到所述侧壁。
7.根据权利要求6所述的可植入麦克风，还包括耦合到所述一个或多个附加的振动传感器的弹簧元件，所述弹簧元件被构造成接触所述壳体并有助于使所述一个或多个振动传感器彼此保持接触并与所述膜片保持接触。
8.根据权利要求4所述的可植入麦克风，还包括定位在所述振动传感器和所述膜片之间的元件，所述元件被构造成响应于所述膜片的移动而移动所述振动传感器。
9.根据权利要求I所述的可植入麦克风，其中所述凹部包括延伸到所述壳体的所述侧壁的至少一个区域的沟道。
10.根据权利要求I所述的可植入麦克风，其中在所述后壁的所述凹部与所述膜片的中心基本上对齐。
11.根据权利要求I所述的可植入麦克风，其中所述振动传感器包括振动传感器的叠堆。
12.根据权利要求I所述的可植入麦克风，其中所述振动传感器耦合到所述膜片。
13.根据权利要求I所述的可植入麦克风，其中所述膜片还包括基本上定位在所述膜片的中心处的结构。
14.根据权利要求I所述的可植入麦克风，还包括耦合到所述壳体的一个或多个假体。
15.一种被构造成耦合到听小骨的可植入麦克风，包括 壳体，所述壳体具有顶部、后壁和在所述顶部与所述后壁之间的侧壁； 膜片，所述膜片耦合到所述壳体的所述顶部，所述膜片被构造成响应于所述听小骨的移动而移动；和 振动传感器，所述振动传感器耦合到所述侧壁且邻近所述膜片，所述振动传感器被构造成测量所述膜片的所述移动并把测量结果转换成电信号。
16.根据权利要求15所述的可植入麦克风，其中所述后壁具有被构造为用来耦合到所述听小骨的凹部。
17.根据权利要求16所述的可植入麦克风，其中所述凹部包括延伸到所述壳体的所述侧壁的至少一个区域的沟道。
18.根据权利要求16所述的可植入麦克风，其中在所述后壁中的所述凹部与所述膜片的中心基本上对齐。
19.根据权利要求15所述的可植入麦克风，其中所述振动传感器为压电传感器。
20.根据权利要求19所述的可植入麦克风，其中所述压电传感器被成形为矩形杆。
21.根据权利要求15所述的可植入麦克风，还包括耦合到所述振动传感器的弹簧元件，所述弹簧元件被构造成接触所述壳体并有助于使所述 振动传感器与所述膜片保持接触。
22.根据权利要求15所述的可植入麦克风，还包括邻近所述振动传感器的一个或多个附加的振动传感器，所述一个或多个附加的振动传感器耦合到所述侧壁。
23.根据权利要求15所述的可植入麦克风，还包括定位在所述振动传感器和所述膜片之间的元件，所述元件被构造成响应于所述膜片的移动而移动所述振动传感器。
24.根据权利要求15所述的可植入麦克风，其中所述振动传感器包括振动传感器的叠堆。
25.根据权利要求15所述的可植入麦克风，其中所述膜片还包括基本上定位在所述膜片的中心处的结构。
全文摘要
一种用于在助听系统中使用的可植入麦克风包括具有后壁的壳体。后壁具有被构造成耦合到听小骨的凹部(例如盲孔)。可植入麦克风还包括耦合到壳体的顶部的膜片和邻近膜片的振动传感器。膜片被构造成响应于听小骨的移动而移动，并且振动传感器被构造成用来测量膜片的移动并将测量结果转换成电信号。
文档编号H04R25/00GK102754456SQ201080061076
公开日2012年10月24日 申请日期2010年11月23日 优先权日2009年11月24日
发明者亚历山大·赫尔穆特, 卡尔-伯德·胡藤布润克, 托马斯·策纳特, 格特·霍夫曼, 翰尼斯·塞德勒, 马蒂亚斯·博尔尼茨 申请人:Med-El电气医疗器械有限公司