一种位姿可调的圆窗激振式作动器的制作方法

本发明涉及一种位姿可调的圆窗激振式作动器，属于助听装置技术领域。

背景技术：

听力损伤是社会上最常见的疾病之一，根据损伤机理的不同，听力损伤又可以分为传导性听力损伤和感音神经性听力损伤。随着科学的不断发展传导性听力损伤一般可以通过手术进行治疗，但是感音神经性听力损伤在现有的科学技术下还没有较好的治疗方法，大多采用助听器来改善听力。但传统助听器只能解决轻度到中度感觉神经性听力损伤；佩戴不方便；输出声音信号和耳道反馈的声音信号容易发生混叠，使患者最后感受的声音信号清晰度降低等诸多缺点。

针对上述问题，国内、外研究机构和研究人员开始研究机械激励的植入式助听装置，这些植入式助听装置通过其内部作动器机械激励听小骨，进而补偿听力损伤。相比于传统助听器植入式助听装置，由于采用机械激振，其声音放大增益值远大于助听器的声激励，可补偿更高程度的听力损伤；此外，植入式助听装置作动器是植入体内，无需放入耳道，避免了传统助听器的堵耳问题，提高了佩戴舒适性。但很多患者在具有感音神经性听力损伤的同时，还伴有听小骨损坏，使得传统植入式助听装置作动器无法工作。为此，国际上提出了激励耳蜗圆窗的听力补偿方案。这种方案避开了听骨链，故可以有效治疗混合性耳聋。但现有针对圆窗激振补偿的临床研究所用的人工中耳都是 MED-EL公司的SOUNDBRIDGE，一款非专门针对圆窗激振设计的传统电磁式人工中耳。出现了作动器作动端不能很好地与圆窗膜贴合，进而作动器振动传递不充分，弱化了激振能量的传递效率，降低了人工中耳的听力补偿效果。此外，作动器作动端方位不易调节，使得其不能处于最佳激振圆窗的位姿，部分激振力做无用功，不能达到最优听力补偿效果。振子作动端与圆窗膜接触的初始压力也无法根据需要调整，而研究结果显示适当的初始压力将增强高频段的听力补偿效果，这特别有利于感音神经性听力补偿。作动器未针对性地设置支撑结构，临床上采用筋膜固定在圆窗上，支撑刚度过小，研究结果表明这将削弱作动器的听力补偿效果。上述问题的存在，大大影响了临床效果，导致临床术后出现较大的个体差异且实际补偿效果低于理论设计值。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种位姿可调的圆窗激振式作动器，其具体技术方案如下：

一种位姿可调的圆窗激振式作动器，包括伸缩装置、固定支承装置、角度与距离调整装置，所述伸缩装置与外部供能装置通过导线相连，所述固定支撑装置通过骨钉与患者的圆窗四周骨质固定，所述伸缩装置通过螺纹副与角度与距离调整装置相连接，所述伸缩装置的作动端与患者的圆窗膜相接触，通过测力矩螺丝刀旋转伸缩装置以调整伸缩装置的作动端与患者的圆窗膜之间的预紧力；所述角度与距离调整装置与固定支撑装置以球副相接触，由特制螺钉连接，通过调整特制螺钉实现调整所述伸缩装置与患者的圆窗膜的作用角度。

所述特制螺钉包括上部分和下部分，所述上部分卡在角度与距离调整装置一侧，所述下部分与固定支撑装置形成螺纹副连接，所述上部分和下部分的中间用钢丝绳连接。

所述伸缩装置包括伸缩器、传递杆和壳体，所述壳体外表面镀有生物相容性材料层，内表面大小与所述伸缩器大小相匹配，所述壳体将伸缩器与外界环境相隔离；所述壳体的一端为封闭端，另一端为敞口端，所述传递杆的一端为作动端，另一端为连接端，所述传递杆的作动端从敞口端伸出，并与患者的圆窗膜相接触，所述伸缩器的一端与壳体封闭端的内侧连接，另一端与传递杆的连接端连接，所述封闭端的外侧中心设置有测力矩螺丝刀相配合的凹槽，测力矩螺丝刀插入所述凹槽中，旋转拧动测力矩螺丝刀，壳体同步旋转，能实现调节传递杆与圆窗膜的作用距离与预紧力。

所述壳体的圆周外侧四周通过螺纹副与所述角度与距离调整装置的圆周内侧四周相连接，所述壳体的封闭端与所述角度与距离调整装置之间设置有弹簧。

所述伸缩器选用压电叠堆或者电磁作动器。

所述伸缩装置选用压电叠堆时，所述压电叠堆能置于位移放大装置中，所述位移放大装置的一端与所述壳体的封闭端固定连接，另一端与传递杆的连接端固定连接。

所述位移放大装置为菱形对称结构，对角线相互垂直且不相等，压电叠堆置于菱形位移放大装置长对角线上。

所述固定支撑装置包括固定支撑装置主体和若干个连接臂，所述连接壁的一端与所述固定支撑装置主体螺纹连接，另一端设置有与其垂直的连接板，所述连接板贴合在患者的圆窗四周骨质上，所述连接板开设有连接孔，骨钉穿过所述连接孔与患者的圆窗四周骨质固定。

所述连接臂有4个，且均匀分布在固定支撑装置主体四周，通过旋转支撑臂以调整支撑臂长度适应圆窗四周复杂的结构，便于手术植入。

所述固定支承装置和角度与距离调整装置由钛合金制造而成。

所述测力矩螺丝刀包括主杆、应变片、螺丝刀头部和显示屏，当测力矩螺丝刀对伸缩装置进行预紧时，应变片会将信号传递到螺丝刀头部内部的处理单元并在显示屏上显示。

本发明的工作原理是：

本发明，传递杆的作动端抵触着患者的圆窗膜，伸缩装置能够自行伸缩，来回推拉传递杆，进而将振动传给耳蜗，带动耳蜗内淋巴液流动，对听力进行补偿。

角度与距离调整装置能够调整伸缩装置与患者圆窗接触的角度和预紧力，固定支承装置将本发明通过骨钉固定在患者的圆窗周围的骨质上。

本发明的有益效果是：

本发明伸缩装置作动端具有角度与距离调整装置，通过角度与距离调整装置使作动端与圆窗膜以最佳位置贴合在一起，使得作动端能处于最佳激振圆窗的位姿，以达到最优听力补偿效果。此外，还能够调节作动端作用到圆窗上的初始压力，提高听力补偿效果。

本发明通过相应的测力矩螺丝刀对伸缩装置进行调整，使伸缩装置与圆窗膜接触时存在特定的预紧力，以增强高频段的听力补偿效果。

本发明固定支撑装置的支撑臂长度可以通过螺纹副进行调节，使固定支撑装置能更好的适应圆窗四周复杂的结构，便于手术植入。

本方明针对圆窗激振设计了专门的固定支承装置，相对与传统筋膜固定作动器的方法，提高了作动器的支撑刚度，进而增加了作动器的听力补偿性能。

附图说明

图1表示人耳结构示意图

图2是本发明实施例一的结构示意图，

图3是本发明实施例一的伸缩装置结构示意图，

图4是本发明的固定支撑装置结构示意图，

图5是本发明实施例二的结构示意图，

图6是本发明实施例二的伸缩装置结构示意图，

图7是本发明中使用的测力矩螺丝刀的结构示意图，

附图标记列表：1—外耳，2—中耳，3—内耳，4—耳廓，5—耳道，6—鼓膜，7—锤骨，8—砧骨，9—镫骨，10—耳蜗，16—患者圆窗外骨质，17—骨钉，20—固定支撑装置，21—固定支撑装置主体，22—支撑臂，23—连接板，30—伸缩装置，31—壳体，32—压电叠堆，33—凹槽，34—传递杆，40—测力矩螺丝刀，41—主杆，42—应变片，43—螺丝刀头部，44—显示屏，50—特制螺钉，51—弹簧，52—角度与距离调整装置， 60—带有位移放大装置的伸缩装置，65—位移放大装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

参照图1，图1为人耳结构示意图，显示了外耳1、中耳2及内耳3的横截面。其中，外耳主要包括耳廓4及耳道5；中耳则包括鼓膜6 (耳膜)和听骨链。听骨链由三块微小互联的骨头(听小骨)组成,即锤骨7、砧骨8和镫骨9。锤骨7贴附在鼓膜6上，而听骨链中最后一块骨头镫骨9耦合到内耳的耳蜗10。在正常听觉系统中，外耳的耳廓4将外部空气中压强的波动采集，通过耳道5传达鼓膜6，引起中耳系统中鼓膜6和听骨链的振动,进而由听骨链的镫骨9将振动传入内耳中的耳蜗10。耳蜗10通过内部淋巴液与基底膜的流固耦合作用，及外毛细胞的振动放大(对基底膜感应的微小振动进行主动放大)，使耳蜗10内的内毛细胞感应中耳2输入的机械能。最终由内毛细胞将机械运动转化为神经脉冲并传给听觉神经，进而产生声音。感觉神经性听力损伤，通常是由于耳蜗内部外毛细胞的损坏,降低了对内毛细胞的输入,从而导致人耳声音感知度的降低。由助听装置进行的放大，即是对鼓膜振动的放大。

实施例一

结合说明书附图2--4，本位姿可调的圆窗激振式作动器，包括伸缩装置30、固定支承装置20、角度与距离调整装置52，所述伸缩装置30与外部供能装置通过导线相连，所述固定支撑装置20通过骨钉17与患者的圆窗四周骨质固定，为本发明提供固定支座，所述伸缩装置30通过螺纹副与角度与距离调整装置52相连接，所述伸缩装置30的作动端与患者的圆窗膜相接触，通过测力矩螺丝刀旋转伸缩装置30以调整伸缩装置30的作动端与患者的圆窗膜之间的预紧力；所述角度与距离调整装置52与固定支撑装置20以球副相接触，由特制螺钉50连接，通过调整特制螺钉50实现调整所述伸缩装置30与患者的圆窗膜的作用角度。手术时通过调整特制螺钉50以调整伸缩装置30对圆窗膜的作用角度。手术时，测力矩螺丝刀插入凹槽33中，旋转拧动测力矩螺丝刀，在使用测力矩螺丝刀调整伸缩装置30与圆窗膜的预紧力时，预紧力可由测力矩螺丝刀确定。当向伸缩装置30输入驱动电压时，压电叠堆32便在逆压电效应下产生形变，做伸缩运动，并通过传递杆34将运动传给圆窗膜，进而将振动传给耳蜗，带动耳蜗内淋巴液流动，对听力进行补偿。

所述特制螺钉50包括上部分和下部分，所述上部分卡在角度与距离调整装置52一侧，所述下部分与固定支撑装置20形成螺纹副连接，所述上部分和下部分的中间用钢丝绳连接。

所述伸缩装置30包括伸缩器、传递杆34和壳体31，所述伸缩器选用压电叠堆32。所述壳体31外表面镀有生物相容性材料层，内表面大小与所述伸缩器大小相匹配，所述壳体31将伸缩器与外界环境相隔离；所述壳体31的一端为封闭端，另一端为敞口端，所述传递杆34的一端为作动端，另一端为连接端，所述传递杆34的作动端从敞口端伸出，并与患者的圆窗膜相接触，用以将伸缩器产生的机械振动传递到圆窗膜。所述伸缩器的一端与壳体31封闭端的内侧连接，另一端与传递杆34的连接端连接，所述封闭端的外侧中心设置有测力矩螺丝刀相配合的凹槽33，测力矩螺丝刀插入所述凹槽33中，旋转拧动测力矩螺丝刀，壳体31同步旋转，能实现调节传递杆34与圆窗膜的作用距离与预紧力。伸缩装置30用以将传入的电信号转变为内部压电材料的形变，实现机械激励。

所述壳体31的圆周外侧四周通过螺纹副与所述角度与距离调整装置52的圆周内侧四周相连接，所述壳体31的封闭端与所述角度与距离调整装置52之间设置有弹簧51。通过弹簧51的张力，防止壳体31与角度与距离调整装置之间松弛。

所述固定支撑装置20包括固定支撑装置主体21和若干个连接臂，所述连接壁的一端与所述固定支撑装置主体21螺纹连接，另一端设置有与其垂直的连接板23，所述连接板23贴合在患者的圆窗四周骨质上，所述连接板23开设有连接孔，骨钉穿过所述连接孔与患者的圆窗四周骨质固定。

所述连接臂有4个，且均匀分布在固定支撑装置主体21四周，通过旋转支撑臂22以调整支撑臂22长度适应圆窗四周复杂的结构，便于手术植入。

所述固定支承装置和角度与距离调整装置52由钛合金制造而成。

实施例二

结合说明书附图5--6，所述伸缩器选用压电叠堆，所述伸缩装置选用带有位移放大装置的伸缩装置60,所述压电叠堆置于位移放大装置65中，所述位移放大装置65的一端与所述壳体的封闭端固定连接，另一端与传递杆的连接端固定连接。

所述位移放大装置为菱形对称结构，对角线相互垂直且不相等，压电叠堆置于菱形位移放大装置长对角线上。当向伸缩装置输入驱动电压时，压电叠堆便在逆压电效应下产生形变，做伸缩运动，经位移放大装置放大后通过传递杆将运动传给圆窗膜，进而将振动传给耳蜗，带动耳蜗内淋巴液流动，对听力进行补偿。

其他技术方案与实施例一相同。

实施例三

所述伸缩器选用电磁作动器。

其他技术方案与实施例一相同。

本发明中使用的测力矩螺丝刀40的结构为：测力矩螺丝刀40包括主杆41、应变片42、螺丝刀头部43和显示屏44，当测力矩螺丝刀40对伸缩装置进行预紧时，应变片42会将信号传递到螺丝刀头部43内部的处理单元并在显示屏44上显示，以确定预紧力的大小。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。