可双向定位的听力补偿作动器制造技术

一种用于听力补偿的可双向定位的作动器，包括导线、植入构件、固定构件、耦合杆，作动器采用压电叠堆作为振动元件，结构微型，通过固定构件固定于头骨，并为植入构件提供支撑条件；植入构件通过螺纹连接实现轴向定位，通过球面副连接实现径向定位，双向定位功能利于手术植入；耦合杆长度可调，可作用于不同的人耳听小骨，满足感音神经性和传导性听力损伤的治疗要求。本发明专利技术设计合理，结构简单，适用于助听装置的优化设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于治疗听力损伤的可双向定位的听力补偿作动器，更具体地讲，本专利技术涉及用于治疗听力损伤的可实现轴向与径向定位的压电叠堆式作动器，该作动器可通过外科手术进行临床植入。
技术介绍
目前，植入助听装置已成为治疗感音神经性或传导性听力损伤的一种有效手段。该技术通过将微型作动器绑定于人体中耳的听骨链结构，以机械激励的形式带动听骨链振动，实现人耳声传导路径的再次重构，此种听力补偿方法也因此更为贴近人耳感受声的自然方式。相比于采用声激励的传统助听器，植入助听装置具有无声反馈作用、对佩戴患者的外观影响小、信号噪声比高和言语度失真低等一系列显著优点。同时，植入助听装置具有较好的高频听力补偿效果，能够用于治疗中至重度感音神经性听力损伤，相比于传统助听器具有更强的适用性。针对植入助听装置的研宄设计，已有相关的专利和学术成果报道。美国专利7651460描述了一种全植入助听装置，该装置于外耳道放置一个电磁线圈，中耳腔则植入一个磁体，该磁体绑定于人耳的听骨链，通过线圈与磁体间的电磁感应带动听骨链的振动，实现听力补偿。美国专利6190305描述了一种悬浮式作动器，作动器内部含有线圈和磁体并绑定于砧骨长突，通过电磁原理将作动器的振动能量传递给听骨链。然而，上述两个专利所描述的助听装置均为电磁式，作为人体植入设备，其抗电磁干扰的能力较差，术后接受核磁共振检查时可能会发生植入体脱落的现象。此外，电磁式设备的功耗相对较大，频繁充电将会导致患者的佩戴体验不佳。采用基于逆压电效应的压电式作动器可以规避上述的局限性。美国专利5788711描述了一种以压电双晶片作为振动元件的作动器，该作动器植入于人体的乳突腔，并通过一个耦合杆连接于听骨链，并带动听骨链的振动。但压电双晶片的共振频率较低，一方面无法满足感音神经性听力损伤患者的高频补偿要求，同时也为前端的信号处理算法设计带来了困难。此外，压电双晶片的输出位移有限，也在一定程度上增加了系统的功耗。基于这些考量，美国专利7239069进一步提出了一种采用压电叠堆作为振动元件的作动器。由于压电叠堆可以叠加每层压电材料的输出位移，同时共振频率远高于人体的语音频率范围，因此非常适合于作为植入助听装置的振动元件。然而，该专利设计的作动器需要通过夹具固定到砧骨长突，作动器一端固支，另一端自由，为单点固定式，通过惯性力带动听骨链的振动，因此，当装置断电之后，会给人耳正常的声传递带来附加质量的影响。除此之外，该种植入方式也对听骨链与作动器间的连接关系较为敏感。可见，基于逆压电效应的双点固定式作动器是较为可行的方案，但此种方案对于作动器的固定、定位以及尺寸限制要求较高。美国专利5788711对双点固定式作动器的固定与定位装置进行了相关设计，但正如前文所提到的，该专利中所采用的压电双晶片具有输出不足的局限性，而为了保证足够的输出，需要增大压电双晶片的外形尺寸，这直接导致了作动器的尺寸变大。更进一步，基于此的固定与定位装置的植入也必定会增加临床手术的难度。因此，需要一种植入助听装置，其振动元件能够充分利用压电叠堆的上佳输出特性，同时能够对相应的固定与定位方式进行针对性考虑，从而实现临床手术的便利植入。
技术实现思路
为了克服现有的电磁式植入助听装置的易受外界环境干扰、压电双晶片式植入装置的增益有限和尺寸较大的不足，本专利技术提供了一种以压电叠堆作为振动元件的作动器。该作动器尺寸微型，满足植入人体的需要，同时作动器的固定方式可靠，且可实现轴向与径向的双向定位，适合于感音神经性和传导性听力损伤的高频补偿需求。本专利技术在于提供一种新型的以压电叠堆作为振动元件的作动器，该作动器包括固定构件、植入构件、导线、耦合杆，固定构件用于将作动器的一端固定于人体的头骨，通过外科手术采用骨钉实现固定；植入构件，为手术植入提供轴向与径向定位，包含压电叠堆，接受外界传入的电信号并转化成压电叠堆的机械振动；导线，将电信号导入至压电叠堆；耦合杆，其底部通过焊接实现与植入构件的壳体连接，顶部则连接于听骨链，用于将植入构件的振动能量传递给听骨链。该作动器的具体工作方式为:经信号处理过的电信号通过导线传递给植入构件内部的压电叠堆，利用压电材料的逆压电效应使得压电叠堆发生机械振动，植入构件的一端通过固定构件固定于头骨，另一端则以焊接的方式与耦合杆相连，由此，压电叠堆的振动能量传递给耦合杆，耦合杆则进一步带动听小骨的振动，进而实现听力补偿。进一步地，在本专利技术中，固定构件、植入构件和耦合杆均由具有生物相容性的钛或钛合金的金属材料制成。进一步地，在本专利技术中，植入构件与固定构件的接触表面均加工有螺纹孔，通过特制的螺栓实现连接，同时，植入构件的壳体加工有通孔，用于通过导线。 进一步地，在本专利技术中，植入构件通过外科手术置于乳突腔，其整体外形尺寸小于乳突腔的空间尺寸，可顺利实现手术植入。更进一步地，在本专利技术中，植入构件通过支撑套筒的内螺纹实现作动器植入的轴向定位，通过球面副连接实现作动器植入的径向定位，径向定位的距离大小和轴向定位的角度范围较为充裕，可满足不同患者的个体差异要求。当轴向定位与径向定位完成之后，植入构件可通过其内部的螺纹端盖完成最终定位。此外，植入构件内部含有锁紧螺母，一方面用于调节压电叠堆的预紧力，另一方面则用于提供压电叠堆的端部固支条件，从而保证最大的位移输出。对于听骨链完整的听力损伤患者，通过激光技术在砧骨体上打出一个凹陷，实现耦合杆与听骨链的连接。对于听骨链缺失的听力损伤患者，可以制备不同长度的耦合杆，通过夹具实现耦合杆与听骨链的连接，夹具与耦合杆间则通过球面副连接，以满足缺失不同听小骨的患者要求。与现有植入装置的作动器相比，本专利技术中的作动器具有如下的几个优点:采用以压电材料叠加而成的压电叠堆作为振动元件，可有效避免电磁式作动器易受外界磁场干扰的问题，且易于制备，功耗较低，便于开发成全植入式助听装置；与采用压电双晶片的作动器相比，共振频率更高，有益于听力补偿算法的设计。同时，在保证足够位移输出的前提下，可有效较低作动器整体的构型尺寸；作动器一端固定于头骨，另一端与听骨链连接，相比于悬浮式作动器，这种两点固定的方式可降低对人耳正常声传递路径的影响；作动器具有轴向和径向双向定位的功能，相比于悬浮式作动器，不易受到作动器与听骨链间连接方式的影响，定位方式更加可靠。通过调节耦合杆的长度，可以改变作动器激励听骨链的位置，从而用于治疗感音神经性和传导性听力损伤，适用病症更宽。【附图说明】图1是人耳主要结构的示意图；图2是作动器的植入构件与耦合杆结构示意图；图3是作动器定位调节示意图；图4是作动器第一个实施例的结构示意图；图5是作动器第二个实施例的结构示意图；其中:1、外耳道，2、鼓膜，3、锤骨，4、砧骨，5、镫骨，6、耳蜗，7、固定构件，8、固定螺栓，9、端盖，10、球头螺钉，11、内球面套筒，12、支撑套筒，13、连接轴，14、锁紧螺母，15、内螺纹套筒，16、压电叠堆，17.、親合杆，18、调节杆，19、轴向自由度，20、径向自由度，21、固定自由度，22、骨钉，23、导线，24、夹具。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例以本专利技术技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本当前第1页1&nbs本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可双向定位的听力补偿作动器，包括导线、植入构件、固定构件和耦合杆，其特征在于，导线将电信号传入至植入构件，植入构件利用内部压电材料的逆压电效应产生机械振动，植入构件可实现轴向定位与径向定位功能，植入构件与耦合杆采用焊接连接，耦合杆作用于听小骨；固定构件与植入构件相连，为植入构件提供固定支撑。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张景，田佳彬，许立富，卢坤，塔娜，饶柱石，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31