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  • 1
    ISSN: 1433-0458
    Keywords: Schlüsselwörter Implantierbares Hörgerät ; Ohr ; Mikromanipulator ; Felsenbein ; Intraoperative Kettenankopplung ; Gehörknöchelchenkette ; TICA ; Key words Implantable hearing aid ; Ear ; Tübingen implant ; Micromanipulator ; Temporal bone ; Intraoperative coupling ; Ossicular chain ; TICA
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Medicine
    Description / Table of Contents: Summary The first electronic implantable hearing aids for patients with hearing loss are coupled to the ossicular chain or perilymph during implantation and are now available. Our new Tübingen implant designed for sensorineural hearing loss (SNHL) is the combination of an implantable microphone and piezotransducer. To avoid hearing losses during implantation, the Tübingen piezotransducer will be (1) fixed to the mastoid cavity and (2) positioned to one of the ossicular target points. This can be done with a micromanipulator which will be implanted together with transducer and microphone in the mastoid cavity. The manipulator weights 0.7 g. With four degrees of freedom, it allows highly secure and safe positioning of the transducer´s probe tip to the ossicular chain under close to stereotactic conditions. The main advantages of the present micromanipulator are (1) easy handling during surgery, (2) the transducer’s precise positioning to the ossicular target point with sufficient degrees of freedom, and (3) the transducer’s stable fixation in the mastoid cavity in the final position. Following integrated safety as the leading principle, ossicular or inner ear injuries caused, e.g., by the patient’s head movement or unintentional manual contact by the surgeon, are minimized. The micromanipulator is, as it were, the surgeon’s vibration-free ”artificial hand”. The manipulator’s development and its optimization to the mastoid cavity by test implantation in 50 human temporal bones are shown in detail. While coupling the transducer to the body of the incus, transducer, microphone, and micromanipulator can be implanted into 76% of all mastoid cavities without protrusion. In the case of transducers coupling to the long process of the incus, the protrusion-free implantation rate of the above-mentioned three implant modules is 78%.
    Notes: Zusammenfassung Für die Versorgung von Schwerhörigkeiten stehen heute erste elektronische Hörimplantate zur Verfügung, die während der Implantation an eines der Ossikel oder an die Perilymphe angekoppelt werden. Ein neuartiges Implantat ist das aus Mikrophon und Wandler bestehende TICA® Implantat, das für die operative Versorgung von Innenohrschwerhörigkeiten geeignet ist. Zur Vermeidung intraoperativer Hörschäden wird der Wandler zunächst im Mastoid fixiert, um anschließend mit einer möglichst großen Anzahl geometrischer Freiheitsgrade und größtmöglicher Sicherheit quasi stereotaktisch an den gewünschten Ankoppelpunkt der Ossikelkette geführt zu werden. Dazu wurde ein nur 0,7 g wiegender Mikromanipulator entwickelt, der zusammen mit dem Wandler und dem Mikrophonmodul in die Mastoidhöhle implantiert wird. Der hier gezeigte Mikromanipulator zeichnet sich durch eine einfache intraoperative Handhabbarkeit, eine ausreichend präzise, vierachsige Führung des Wandlers bis zu seiner Ankopplung am Ossikel sowie durch eine dauerhafte Fixierung der endgültigen räumlichen Wandlerlage in der Mastoidhöhle aus. Dem Prinzip der integrierten Sicherheit folgend wird durch geeignete konzeptionelle Maßnahmen eine Verletzungsgefahr für Ossikel oder Innenohr, hervorgerufen, z.B. durch unbeabsichtigte Handbewegungen des Chirurgen oder Kopfbewegungen des Patienten ausgeschlossen. Der Mikromanipulator dient somit quasi als vibrationsarme, „künstliche Hand” des Operateurs. Auf die Entwicklung des Tübinger Mikromanipulators sowie seiner schrittweisen Anpassung an die Anatomie der Mastoidhöhle durch Probeimplantation in n=50 Humanfelsenbeinen wird näher eingegangen. Die In-vitro-Probeimplantationen ergaben, daß sich der Wandler zusammen mit Mikromanipulator und Mikrophon bei Ankopplung an den Amboßkörper in 76% aller Mastoidhöhlen implantieren ließ, ohne daß ein Implantatteil die Wölbung der Schädelkalotte überragte. Bei Ankopplung an den langen Amboßfortsatz betrug die Implantierbarkeit ohne Prominenz 78%.
    Type of Medium: Electronic Resource
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  • 2
    ISSN: 1433-0458
    Keywords: Schlüsselwörter Hörprüfung ; Implantierbares Hörgerät ; Innenohr ; Gehörknöchelchenkette ; Elektronisches Hörimplantat ; Innenohrschwerhörigkeit ; Tübinger Implantat ; Minimalinvasive Chirurgie ; TICA ; Key words Hearing test ; Implantable hearing aid ; Inner ear ; Ossicular chain ; Tübingen implant ; Sensorineural hearing loss ; Minimal invasive surgery ; TICA
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Medicine
    Description / Table of Contents: Summary First concepts of implantable hearing aids to be coupled to the ossicular chain are available for patients with combined or sensorineural hearing loss (SNHL) [9,11,12]. To ensure that hearing can be improved intraoperative coupling of a test transducer to the ossicular chain is mandatory for allowing surgical anatomy to be checked and vibratory hearing tests to be performed. To achieve this, the test transducer has to be held and positioned securely in situ for some minutes, avoiding risks for middle or inner ear structures. This is not possible using conventional surgical instruments. Thus, a micromanipulator to hold the test transducer during intraoperative hearing tests was developed. This surgical device allows the surgeon safe, risk-free, and controlled coupling of the test transducer to the ossicular chain with one axial and three rotational degrees of freedom. With the aid of a conventional ear retractor (2×2 prongs), the manipulator is fixed at the patient’s ear. In conjunction with a piezoelectric test transducer, the manipulator was used in nine patients during local anesthesia. The test transducer is part of an electronic hearing implant (Tübingen implant) specifically designed for SNHL that may be coupled to a middle ear ossicle or the perilymph of the cochlea. The micromanipulator was easy to handle. It allowed accurate positioning of the test transducer in the ear and the desired coupling of the transducer’s probe tip to the ossicular chain during auditory tests. According to the principles of integrated safety, the intraoperative risk of ossicular or inner ear injuries caused, for instance, by the patient’s head movement is minimized. The design of the manipulator system is universal, also allowing its use for other electronic hearing implants or minimal invasive surgery after minor modifications.
    Notes: Zusammenfassung Für die operative Versorgung von Mittel- und Innenohrschwerhörigkeiten gibt es Konzepte für implantierbare Hörgeräte, die während der Implantation an eines der Ossikel angekoppelt werden [9,11,12]. Dabei ist es nicht auszuschließen, daß in Einzelfälllen trotz korrekter Operationstechnik kein zufriedenstellender Hörgewinn erzielt wird. Um eine Hörverbesserung zu beurteilen, kann es daher zweckmäßig sein, intraoperativ vor der Implantation des Hörgeräts ein Testimplantat in das Ohr einzuführen, um so die Anpassung an die chirurgische Anatomie zu überprüfen und vibratorische (elektromechanische) Hörprüfungen durchführen zu können. Dazu muß das Implantat ohne Gefahr für die Gehörknöchelchenkette oder das Innenohr für einige Minuten räumlich fixiert an die Ossikelkette gehalten werden. Dies kann der Operateur mit konventionellen, manuell geführten Instrumenten nicht leisten. Es wurde daher ein intraoperativ einsetzbarer Mikromanipulator entwickelt, der dem Operateur die sichere mikrochirurgische Ankopplung des Testwandlers an ein Ossikel mit insgesamt vier Freiheitsgraden ermöglicht. Das Mikromanipulatorsystem läßt sich mit einem konventionellen Ohrsperrer in situ verankern. Es wurde bei n=9 Patienten mit Schalleitungs-schwerhörigkeit oder kombinierter Schwerhörigkeit für intraoperative Hörprüfungen mit einem Tübinger Testimplantat in Lokalanästhesie angewendet. Dabei zeigten sich eine einfache Handhabbarkeit des Mikromanipulators, eine präzise Führung des Testwandlers bis zur Ankopplung an das gewünschte Ossikel sowie die erwünschte räumliche Fixierung des Testwandlers während der Hörprüfungen. Die Hörprüfungen ließen sich komfortabel für Patient und Operateur durchführen. Durch geeignete konzeptionelle Maßnahmen wird eine Verletzungsgefahr für Ossikel oder Innenohr, hervorgerufen z.B. durch Kopfbewegungen des Patienten, minimiert. Mit leicht durchzuführenden Modifikationen kann der hier vorgestellte operative Mikromanipulator auch für andere mikrochirurgische und minimal-invasive Anwendungen angepaßt werden.
    Type of Medium: Electronic Resource
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  • 3
    ISSN: 1433-0458
    Keywords: Schlüsselwörter Cochlea-Amplifier-Implantat ; Elektromechanischer Wandler ; Gehörknöchelchenkette ; Hörverbesserung ; Implantierbares Hörgerät ; Implantierbares Mikrofon ; Implantierbare ; wiederaufladbare Batterie ; Innenohrschwerhörigkeit ; Innenohrstimulator ; Mastoid ; Medizinprodukt ; Mittelohr ; Ohr ; Ossikel ; piezoelektrischer Wandler ; Schallempfindungsschwerhörigkeit ; TICA ; Transkutane Energieübertragung ; Tübinger Implantat ; Key words Cochlea-amplifier implant ; Ear ; Electromechanical transducer ; Hearing aid ; Hearing improvement ; Hearing loss ; Implant ; Implantable hearing aid ; Implantable microphone ; Implantable rechargeable battery ; Inner ear stimulator ; Mastoid ; Medical device ; Middle ear ; Ossicles ; Ossicular chain ; Piezoelectric transducer ; Sensorineural hearing loss ; TICA ; Transcutaneous energy transmission ; Tuebingen implant
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Medicine
    Description / Table of Contents: Summary A fully implantable hearing aid consists of a sound receptor (microphone), an electronic amplifier including active audio-signal processing, an electromechanical transducer (actuator) for stimulating the ear by vibration, and an energy source. The energy source may be either a primary cell or a rechargeable (secondary) cell. As the energy requirements of an implantable hearing aid are dependent on the operating principle of the actuator, the operating principles of electromagnetic and piezoelectric transducers were examined with respect to their relative power consumption. The analysis showed that the energy requirements of an implantable hearing aid are significantly increased when an electromagnetic transducer is used. The power consumption of a piezoelectric transducer was found to be less than that of the electronic components alone. The energy needed to run a fully implantable hearing aid under these conditions would be 38 mWH per day. Primary cells cannot provide the energy needed for a minimum operation time of 5 years (70 WH), and therefore rechargeable cells must be used. A theoretical appraisal was carried out on nickel-cadmium, nickel-metal hydride, and lithium-ion cells to determine their suitability as well as to assess the risks associated with their use in an implant. Safety measures were drawn up from the results. Ni-MH cells were found to be the most suitable for use as an energy source for implantable hearing-aids because they are more robust than Li ion cells and their storage capacity is double that of Ni-Cd cells of similar size.
    Notes: Zusammenfassung Ein vollständig implantierbares Hörgerät besteht aus einem Schallempfänger (Mikrophon), einer Verstärkungselektronik mit Filtern und Regelbausteinen, einem elektromechanischen Wandler (Aktor) zur vibratorischen Anregung des Gehörs und einem Energiespeicher. Dieser Energiespeicher kann aus einer Primärbatterie oder aus einer wiederaufladbaren (Sekundär) Batterie bestehen. Der Energiebedarf des implantierbaren Hörgeräts ist davon abhängig, mit welchem Wandlerprinzip der Aktor arbeitet. Hier werden das elektromagnetische und das piezoelektrische Wandlerprinzip hinsichtlich ihrer Leistungsaufnahme betrachtet. Dabei zeigt sich, daß ein elektromagnetischer Wandler den Energiebedarf des implantierbaren Hörgeräts beträchtlich erhöht, während bei geeigneter Auslegung eines piezoelektrischen Wandlers die Leistungsaufnahme des Wandlers so gering gestaltet werden kann, daß sie gegenüber der Leistungsaufnahme der elektronischen Komponenten eine untergeordnete Rolle spielt. Bei optimierter Auslegung beträgt die für den Betrieb eines vollständig implantierbaren Hörgeräts benötigte Energie 38 mWh/Tag. Die für eine Lebensdauer von mindestens 5 Jahren benötigte Energiemenge von 70 Wh ist in Primärbatterien nicht mehr speicherbar, so daß wiederaufladbare Batterien eingesetzt werden müssen. Es werden Nickel-Cadmium (Ni-Cd-)-Nickel-Methallhydrid (Ni-MH-)- und Lithiumion-(Li-Ion-)-Zellen auf ihre Eignung für die Anwendung theoretisch untersucht. Dabei wird eine Risikobetrachtung für den Einsatz dieser Zellen in einem Implantat vorgenommen und ein Katalog von daraus folgenden Sicherheitsmaßnahmen aufgestellt. Als Ergebnis zeigt sich, daß die NI-MH-Zelle wegen ihrer Robustheit verglichen mit Li-Ion-Zellen und der ca. doppelt so großen Kapazität wie eine gleich große Ni-Cd-Zelle ein geeignetes System für die energetische Versorgung eines implantierbaren Hörgeräts darstellt.
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  • 4
    ISSN: 1433-0458
    Keywords: Schlüsselwörter Implantierbares Hörgerät ; Schwerhörigkeit ; Gehörknöchelchen ; Tübinger Implantat ; Implantierbares Mikrophon ; Elektronisches Hörimplantat ; Koppelelemente ; TICA ; CAI ; Key words Implantable hearing aid ; Hearing loss ; Ossicular chain ; Tübingen implant ; Implantable microphone ; Ossicular connectors ; TICA ; CAI
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Medicine
    Description / Table of Contents: Summary Development and short-term implantation results of the Tübingen implantable hearing aid (TI=Tübingen implant) have been presented [12, 24, 25]. The TI is designed for patients with sensorineural hearing loss due to a malfunction of the cochlear amplifier. This can be identified by the presence of positive recruitment and the absence of TEOAE (transitory evoked otoacoustic emissions). The Tübingen implant functions in two ways: it allows electronic amplification of the auditory signal and electromechanical signal transduction into a micromechanical vibratory stimulus. There are two paths by which vibratory stimulus reaches the cochlea: (1) directly through a perforation in the stapes foot plate into the perilymph or (2) via the ossicular chain. Made of pure titanium, the casing of the helium-tight welded transducer includes the piezoelectric actuator. An implantable manipulator device is designed for transducer positioning and anchoring in the mastoid cavity [7, 9]. Usually, the transducer probe tip is directly coupled to the body of the incus. This functions without a special coupling device by utilization of an Erbium-YAG laser [8]. Special anatomical situations or the loss of incus and/or stapes suprastructure, however, requires coupling of the vibratory signal to other points of the ossicular chain or to the perilymph. A major problem, however, was an intraoperative, irreversible link between the titanium probe tip and coupling elements. To overcome this problem, the coupling elements were made of gold. A crimp technique was developed, allowing the surgeon to induce cold deformation of the gold. The cold deformation technique (crimp) results in an irreversible coupling between the titanium probe tip and the golden coupling element.
    Notes: Zusammenfassung Über Entwicklung und erste Akutimplantationen des aktiven Tübinger Hörimplantates bei Patienten mit Innenohrschwerhörigkeit wurde kürzlich berichtet [12, 24, 25]. Es ist für Innenohrschwerhörige mit Ausfall des cochleären Verstärkers in den äußeren Haarzellen des Innenohrs konzipiert, welches sich durch positives Recruitment und Ausfall der TEOAE (transitory evoked otoacoustic emissions) erkennen läßt. Das Implantat nimmt das Schallsignal mit seinem implantierbaren Mikrophon auf, verstärkt es und setzt es mit seinem piezoelektrischen Wandler in einen mikromechanischen Stimulus für die inneren Haarzellen um, welcher entweder direkt an die Perilymphe oder indirekt über die Gehörknöchelchen zum Innenohr übertragen wird. Das Wandlergehäuse ist aus Reintitan gefertigt (ASTM F67, Grade 2), heliumdicht verschweißt (MIL-STD-883D) und enthält ein schwingfähiges Piezoelement. Der Wandler wird mit einem speziell dafür entwickelten, implantierbaren Mikromanipulator räumlich fest in der Mastoidhöhle verankert [7, 9]. Der Mikromanipulator erlaubt nach seiner Verankerung auf dem Planum mastoideum mittels Titanknochenschrauben die Feinpositionierung der Koppelstange des Wandlers zum gewünschten Zielpunkt von Ossikelkette oder Vestibulum. Um den Stimulus zu übertragen, muß eine zuverlässige Ankopplung des Koppelstangenendes an Kette oder Perilymphe erreicht werden. Dazu dient die direkte Ankopplung der Koppelstange an den Amboßkörper, über die bereits berichtet wurde [8]. Dabei wird das Koppelstangenende in eine mit dem Ulmer Erbium-YAG-Laser nach Pfalz et al. erzeugte Vertiefung in den Amboßkörper eingeführt. Ist der Amboßkörper anatomisch schlecht erreichbar oder liegt ein Kettendefekt vor, dann ist – je nach Situation – eine Ankopplung an den langen Amboßfortsatz, den Stapeskopf oder durch eine Fußplattenperforation an die Perilymphe wünschenswert. Zur Ankopplung am langen Amboßfortsatz oder Steigbügelkopf muß das Koppelstangenende intraoperativ dauerhaft am Zielossikel fixiert werden. Für den langen Amboßfortsatz (Durchmesser ca. 0,8 mm) kommt ein einfaches Aufsetzen der Koppelstange (Durchmesser 0,5 mm) aufgrund der Abrutschgefahr nicht in Frage. Über die mechanische Langzeitstabilität einer möglichen Klebung mit Glasionomerzement bei permanenter vibratorischer Stimulation ist wenig bekannt [13]. In der vorliegenden Arbeit wurden für die Ankopplung an den langen Amboßfortsatz (bei intakter Kette), an das Stapesköpfchen (bei fehlendem Amboß) sowie an die Perilymphe (bei fehlendem Stapesüberbau) geeignete Koppelelemente aus vorhandenen passiven Mittelohrprothesen abgeleitet und im Felsenbein getestet. Im Tiermodell (Foxhound) und beim Menschen dient zum Befestigen am langen Amboßfortsatz eine anformbare Bandschlaufe ähnlich der Öse einer Stapesprothese. Die Ankopplung an den Stapeskopf erfolgt mit einem Goldglöckchen vergleichbar dem einer Bell-Prothese [18]. Die direkte Übertragung an die Perilymphe wird mit Hilfe einer modifizierten Piston-Prothese nach Plester durchgeführt, die durch eine Fußplattenperforation in das Vestibulum eintaucht. Die Koppelelemente werden aus Gold hergestellt und müssen intraoperativ irreversibel mit dem Titan der Wandlerkoppelstange verbunden werden. Technisch geschieht dies mittels speziellen Schweißverfahren, die der Otochirurg intraoperativ naturgemäß nicht verwenden kann. In der vorliegenden Arbeit wurde eine Crimptechnik entwickelt, mit deren Hilfe der Operateur im Mittelohr aufgrund der Kaltflußeigenschaften des Goldes eine Verankerung am Titan der Koppelstange erzeugen kann. Dadurch erreicht er einen irreversiblen Verbund zwischen dem Gold des Koppelelements und dem Titan des Wandlers.
    Type of Medium: Electronic Resource
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  • 5
    ISSN: 1433-0458
    Keywords: Schlüsselwörter Elektromechanischer Wandler ; Gehörknöchelchenkette ; Hörgerät ; Implantierbares Hörgerät ; Innenohrschwerhörigkeit ; Mittelohr ; Piezoelektrischer Wandler ; Schwerhörigkeit ; TICA ; Key words Electromechanical transducer ; Hearing aid ; Hearing loss ; Implant ; implantable hearing aid ; Middle ear ; Ossicular chain ; Piezoelectric transducer ; Sensorineural hearing loss ; TICA
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Medicine
    Description / Table of Contents: Summary In order to overcome the disadvantages of hearing aids, a significant amount of research aimed at replacing them by implanted ossicular-coupled electronic hearing devices is being carried out. The technical and audiological demands on the electromechanical transducer of an implantable hearing aid for moderate to severe sensorineural hearing losses include high transmission quality of the equivalent sound-pressure level without significant linear or nonlinear distortion, and an energy balance suitable for implantation. Fundamental specifications for a transducer are a high spectral bandwidth of up to 10 kHz, an elongation amplitude of at least 100 nm within this range, a small ripple of the elongation frequence response of around ±3 dB, a total harmonic distortion (THD) of less than 0.5%, and a maximum electric power consumption of 0.1 mW. The demands on construction, such as hermetic sealing, biocompatibility, and biostability, are also discussed in detail. It appears that optimum transducer design is essentially a compromise between the physical requirements which are in part conflicting regardless of the transducer principle employed.
    Notes: Zusammenfassung Um die Nachteile eines Hörgeräts auszugleichen, gibt es zahlreiche Forschungsaktivitäten, Hörgeräte durch die Implantation ossikelgekoppelter, elektronischer Hörhilfen zu ersetzen. Die technischen und audiologischen Anforderungen an den elektromechanischen Wandler eines implantierbaren Hörgeräts zur Rehabilitation einer moderaten bis hochgradigen Innenohrschwerhörigkeit umfassen vor allem eine hohe Übertragungsqualität des äquivalenten Ausgangsschalldruckpegels mit geringen linearen und nichtlinearen Verzerrungen sowie eine zur Implantation geeignete Energiebilanz. Wesentliche Eckdaten des Anforderungskatalogs sind eine hohe spektrale Bandbreite des Wandlers bis 10 kHz, Auslenkungsamplituden um wenigstens 100 nm in diesem Bereich, geringe Welligkeiten des Auslenkungsfrequenzgangs von ±3 dB, Klirrprodukte von THD 〈0,5% sowie eine maximale elektrische Leistungsaufnahme im Bereich von ca. 0,1 mW. Weiterhin werden Anforderungen an die Konstruktion wie hermetische Dichtigkeit, Biokompatibilität und Biostabilität eingehend beschrieben. Dabei zeigt sich, daß ein optimiertes Wandlerdesign unabhängig vom verwendeten Wandlerprinzip grundsätzlich einen Kompromiß zwischen den teils konträren physikalischen Anforderungen bedeutet.
    Type of Medium: Electronic Resource
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  • 6
    ISSN: 1433-0458
    Keywords: Schlüsselwörter Elektromechanischer Wandler ; Gehörknöchelchenkette ; Hörverbesserung ; Implantat ; Implantierbares Hörgerät ; Innenohrschwerhörigkeit ; Mittelohr ; Ossikel ; Piezoelektrischer Wandler ; Schwerhörigkeit ; TICA ; Key words Electromechanical transducer ; Hearing aid ; Hearing improvement ; Hering loss ; Implantable hearing aid ; Middle ear ; Ossicular chain ; Piezoelectric transducer ; Senorineural hearing loss ; TICA
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Medicine
    Description / Table of Contents: Summary Implantable hearing aids can form the basis of new surgical techniques for dealing with hearing problems originating in the inner ear, provided they are fully implantable. Accordingly, a comprehensive, interdisciplinary, combined project was initiated at the ENT clinic of the University of Tübingen which was to conclude with operations to improve hearing via fully implantable hearing aids. A novel electromechanical transducer for implantable hearing aids based on the piezoelectric principle is described. Unlike the piezoelectric transducers reported so far, this transducer does not rely on the bimorphic principle but on a circle-shaped, heteromorphic combination system consisting of a piezoceramic disc and metal membrane. The transducer can be hermetically sealed and is designed for implantation into the mastoid. Transfer of mechanical oscillations to an ossicle in the middle ear is effected by a directly fixed coupling rod or via suitable coupling elements. The transducer is highly tuned with a resonance frequency at the upper end of the spectral transfer range (greater than 10 kHz). Below this resonance and down to low frequencies, the frequency response of elongation is smooth with amplitudes of around 20 nm. At low and middle frequencies of up to 1 kHz, these vibration amplitudes correspond to sound-pressure levels of around 90 dB SPL. At higher frequencies of up to 10 kHz, the output level increases to about 130 dB SPL. Nonlinear distortions are also very small at the highest levels (less than 0.1%) throughout the whole transfer range. Electric power consumption at maximum levels is in the range of a few microwatts and is therefore significantly lower than that of electromagnetic systems. Particularly, this makes it possible to use the transducer in fully implantable hearing aids for rehabilitation of sensorineural hearing loss.
    Notes: Zusammenfassung Implantierbare Hörgeräte können die Basis neuer ohrchirurgischer Techniken bei Innenohrschwerhörigkeiten werden, wenn sie vollständig implantierbar sind. An der Universitäts-HNO-Klinik Tübingen wurde daher ein umfassendes, interdisziplinäres Verbundprojekt initiiert, an dessen Ende hörverbessernde Operationen mit vollständig implantierbaren Hörgeräten stehen sollen. Hier wird ein neuer elektromechanischer Wandler für implantierbare Hörgeräte auf der Basis des piezoelektrischen Verfahrens beschrieben. Gegenüber bisher publizierten Piezowandlern beruht dieser Aktor nicht auf dem Bimorphprinzip, sondern auf einem kreisförmigen, heteromorphen Verbundsystem aus einer aktiven Piezokeramikscheibe und einer passiven Metallmembran. Der Wandler ist allseitig hermetisch gasdicht verschließbar und zur Implantation im Mastoid vorgesehen. Die Auskopplung der mechanischen Schwingungen erfolgt mit einer Koppelstange, die universell direkt oder über adäquate Koppelelemente an einem Mittelohrossikel fixiert wird. Der Wandler ist hochabgestimmt mit einer Resonanzfrequenz am oberen Ende des spektralen Übertragungsbereichs (größer 10 kHz). Unterhalb dieser Resonanz ist der Auslenkungsfrequenzgang mit Amplituden um 20 nm bis zu tiefen Frequenzen eben. Diese Auslenkungswerte entsprechen äquivalenten Schalldruckpegeln von ca. 90 dB SPL bei tiefen und mittleren Frequenzen bis ca. 1 kHz; bei höheren Frequenzen bis 10 kHz nimmt der Ausgangspegel zu und erreicht etwa 130 dB SPL. Die nicht-linearen Verzerrungen sind auch bei höchsten Pegeln im gesamten Übertragungsbereich sehr gering (kleiner 0,1%). Die elektrische Leistungsaufnahme liegt bei maximalen Pegeln im Bereich einiger µW und ist damit erheblich niedriger als bei elektromagnetischen Systemen. Insbesondere dieser Aspekt ermöglicht die Realisierung vollständig implantierbarer Hörgeräte zur Rehabilitation von Innenohrschwerhörigkeiten.
    Type of Medium: Electronic Resource
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  • 7
    ISSN: 1433-0458
    Keywords: Schlüsselwörter Elektromechanischer Wandler ; Gehörknöchelchenkette ; Hörverbesserung ; Implantierbares Hörgerät ; Wiederaufladbare Batterie ; Implantierbarer Mikromanipulator ; Innenohrschwerhörigkeit ; Mastoid ; Medizinprodukt ; Mittelohr ; Ossikel ; Piezoelektrischer Wandler ; Schallempfindungsschwerhörigkeit ; Schwerhörigkeit ; TICA ; Key words Electromechanical transducer ; Hearing aid ; Hearing improvement ; Hearing loss ; Implant ; Implantable hearing aid ; Implantable rechargeable battery ; Implantable micromanipulator ; Mastoid ; Medical device ; Middle ear ; Ossicular chain ; Piezoelectric transducer ; Sensorineural hearing loss ; TICA
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Medicine
    Description / Table of Contents: Summary A miniature, hermetically sealed implant was development and manufactured in several clinical and technical iteration steps based on the prototype of an implantable piezoelectric hearing-aid transducer described in Part 1 of the work presented here. The transducer is made of pure titanium (medical grade 2, ASTM F67) and designed to be implanted into the mastoid cavity. Transfer of mechanical oscillations to an ossicle in the middle ear is effected by a fixed directly coupling rod of pure titanium or via suitable coupling elements. The transducer is highly tuned with a resonance frequency in the range of 7–10 kHz, depending on the dynamic mass load. Below this resonance and down to low frequencies, the frequency response of elongation is smooth with a very small ripple of less than ±1 dB. Unlike the prototype, an increase in vibration amplitude of around 10 dB was achieved for a comparable power consumption. Vibration amplitude at low and middle frequencies is about 60 nm with a transducer voltage of 1 V, corresponding to an equivalent sound-pressure level of around 100 dB SPL at up to 1 kHz. At higher frequencies of up to 10 kHz, the output level increases to beyond 130 dB SPL. Nonlinear distortions at maximum volume (1 V) are extremely small (THD 〈0.1%) throughout the whole transfer range. Due to an extremely short attack time (50 µs) and short release time (approximately 2 ms), the dynamic properties of the transducer allow good transmission of audio signals with fast changes in the time domain, i.e., plosives in speech signals. Electric power consumption at full volume and broadband signals is in the region of 1 µW. Unlike electromagnetic transducers described in the literature, the low power consumption of this piezoelectric transducer allows the realization of fully implantable hearing aids for rehabilitation of moderate to severe sensorineural hearing loss.
    Notes: Zusammenfassung Auf der Basis des in Teil I der vorliegenden Arbeit beschriebenen Prototypen eines implantierbaren, piezoelektrischen Hörgerätewandlers wurde in mehreren klinischen und technischen Iterationsschritten ein miniaturisiertes, hermetisch gasdichtes Implantat entwickelt und gefertigt. Der Wandler ist aus reinem Titan hergestellt (medical grade 2, ASTM F67) gefertigt und zur Implantation in der Mastoidhöhle vorgesehen. Die Auskopplung der mechanischen Schwingungen erfolgt mit einer Reintitankoppelstange, die universell direkt oder über adäquate Koppelelemente an einem Mittelohrossikel fixiert wird. Der Wandler ist hochabgestimmt mit einer Resonanzfrequenz je nach dynamischer Massenbelastung im Bereich von 7–10 kHz. Unterhalb dieser Resonanz ist der Auslenkungsfrequenzgang bis zu tiefen Frequenzen eben mit einer sehr geringen Welligkeit von kleiner ±1 dB. Gegenüber dem Prototypen konnte bei etwa gleicher elektrischer Leistungsaufnahme eine Auslenkungserhöhung um annähernd 10 dB erreicht werden. Die Auslenkungsamplitude bei tiefen und mittleren Frequenzen beträgt ca. 60 nm bei 1 V Wandlerspannung entsprechend einem äquivalenten Schalldruckpegel von rund 100 dB SPL bis ca 1 kHz; bei höheren Frequenzen bis 10 kHz nimmt der Ausgangspegel zu und erreicht über 130 dB SPL. Die nicht-linearen Verzerrungen sind bei Vollaussteuerung (1 V) im gesamten Übertragungsbereich extrem niedrig (THD 〈0,1%). Das dynamische Verhalten ermöglicht aufgrund extrem kurzer Einschwingzeiten (50 µs) und kleiner Ausschwingzeiten (um 2 ms) eine gute Wiedergabe zeitlich stark veränderlicher Signale. Die elektrische Leistungsaufnahme liegt bei Vollaussteuerung und breitbandigen Schallen im Bereich von 1 µW. Diese geringe Leistungsaufnahme ermöglicht gegenüber den in der Literatur beschriebenen elektromagnetischen Wandlersystemen die Realisierung vollständig implantierbarer Hörgeräte zur Rehabilitation von mittleren bis hochgradigen Innenohrschwerhörigkeiten.
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    Location Call Number Limitation Availability
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