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  • 1
    ISSN: 1433-0458
    Keywords: Schlüsselwörter Piezoelektrischer Wandler ; Implantierbares Hörgerät ; Implantierbares Mikrofon ; Implantierbarer Wandler ; Innenohrschwerhörigkeit ; Schwerhörigkeit ; CAI ; TICA ; Key words Piezoelectric transducer ; Implantable hearing aid ; Implantable microphone ; Implantable transducer ; Sensori-neural hearing loss ; Cochlea amplifier implant ; TICA
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Medicine
    Description / Table of Contents: Summary A microphone constructed for implantation in the posterior wall of the auditory canal and a piezoelectric transducer serving as the main components of an implantable hearing aid were temporally implanted in five patients during middle ear surgery under local anesthesia. The microphone was positioned beneath the skin of the auditory canal such that it completely covered the microphone membrane. The vibratory element of the transducer was coupled to the malleus in four patients with normal ossicular chains and directly to the stapes in one patient with missing incus. The microphone and transducer were electrically connected with an external battery-driven signal amplifier. Speech material and music were presented in the operation room at a sound level of 65 dB SPL under free-field conditions. The patients had to estimate the quality of speech, music, and their own voice as well as the effects of bone-conducting noises. All patients were able to hear with the system. An intraoperative talk without vision contact was possible without any problems, as was understanding of numerals („Freiburger Zahlentest”). Perception of music was judged as „clear and undistorted with all broadband component.” The estimation was also valid for one patient with a sensorineural hearing loss. One patient declared the music to be „a little of unnatural.” Bone-conducted sound was estimated as normal in two patients, better than without an implant in one patient with sensorineural hearing loss, and „somewhat metallic” in another patient. Hearing the own voice was considered „normal” in two cases „monotonous” in one case, and „a little bit roaring” in another case. An amplification factor that can be technically realized in an implantable hearing aid was necessary for one of the patients with sensorineural hearing loss to perceive music at a pleasant volume. On the basis of this study, essential requirements for the construction of a fully implantable hearing aid are fulfilled.
    Notes: Zusammenfassung Ein zur Implantation in die hintere Gehörgangswand vorgesehenes Mikrofon und ein piezoelektrischer Wandler als Hauptkomponenten eines implantierbaren Hörgeräts wurden bei fünf Patienten während Mittelohroperationen in Lokalanästhesie akut implantiert. Das Mikrofon wurde unter die Gehörgangshaut so positioniert, daß die Haut flach und bündig die Mikrofonmembran bedeckte. Bei vier Patienten mit intakter Ossikelkette wurde das schwingungsübertragende Wandlerelement an den Hammer angekoppelt, bei einem Patient mit Kettenunterbrechung direkt an den Steigbügel. Mikrofon und Wandler waren mit einem externen, batteriebetriebenen Signalverstärker verbunden. Im Operationssaal wurden genormtes Sprachmaterial und Musik unter Freifeldbedingungen bei einem Schallpegel von 65 dB SPL dargeboten. Die Patienten beurteilten die Übertragungsqualität von Sprache, Musik, der eigenen Stimme sowie von mechanischen Reibgeräuschen am Kopf. Alle Patienten konnten mit dem System hören. Ein intraoperatives Gespräch ohne Sichtkontakt war problemlos möglich, ebenso wurden Freiburger Zahlworte durchwegs richtig wiedergegeben. Die Musikdarbietung wurde als „reiner Klang”, „klar” und mit „ausgeprägten Höhen und Bässen” bezeichnet. Dies galt auch für einen Patienten mit deutlicher Innenohrschwerhörigkeit. Ein Patient gab die Musik als „etwas unnatürlich klingend” an. Körperschall wurde in 2 Fällen als normal, bei einem Patient mit Innenohrkomponente als besser als ohne Implantat empfunden sowie in einem Fall als „metallisch” klingend angegeben. Die Empfindung der eigenen Stimme wurde von 3 Patienten in einem Fall als normal, beim 2. als „monoton” und vom 3. Patienten als „leicht dröhnend” beschrieben. Bei dem Patient mit deutlicher Innenohrbeteiligung war für eine angenehme Lautstärke bei Musik ein Verstärkungsfaktor notwendig, der bei einem implantierbaren Hörgerät technisch möglich ist. Damit sind die wesentlichen Voraussetzungen geschaffen, mit den beiden getesteten Komponenten Mikrofon und Wandler ein vollständig implantierbares Hörgerät zu realisieren.
    Type of Medium: Electronic Resource
    Location Call Number Limitation Availability
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  • 2
    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
    Location Call Number Limitation Availability
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  • 3
    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.
    Type of Medium: Electronic Resource
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