RU2760398C1

RU2760398C1 - Bionic ear prosthesis

Info

Publication number: RU2760398C1
Application number: RU2020138251A
Authority: RU
Inventors: Сергей Дарчоевич Арутюнов; Наталия Борисовна Асташина; Александр Анатольевич Южаков; Александр Геннадьевич Степанов; Анатолий Сергеевич Арутюнов; Алексей Михайлович Еловиков; Владимир Исаакович Фрейман; Владимир Алексеевич Гурко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ПолиМед-Экспресс"
Priority date: 2020-11-23
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2021-11-24

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medicine, namely to bionic ear prostheses. The prosthesis is made in the form of a silicone ear, corresponding to the shape of the patient’s auricle. The prosthesis contains a microphone, connecting tape wires for transmitting electrical signals and converted acoustic signals, a power source, a magnetic-vibration bone conduction transducer and a flexible microchip with an analog-to-digital converter, a digital-to-analog converter, a digital signal processor, a radio communication module and a programmable memory device. The power source is located in the silicone earlobe and is connected by connecting wires on one side with a microphone, and on the other side with a hybrid microchip. The microphone is located in the tragus of the silicone ear. The microchip is located in the antitragus of the silicone ear. The microchip is connected to a capacitor, which is located in the helix, by means of a ribbon conductor. The capacitor is connected to a resistor, which is located in Darwin’s hillock. The resistor is connected to a magnetic-vibration bone conduction transducer, which is located in the helical root and is fixed on a sound-conducting implant installed in the patient’s temporal bone.

EFFECT: is achieved the possibility of correction hearing loss with an acoustic aid that works on the principle of bone conduction and is located in the prosthesis of the auricle without forming the auditory passage.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к отоларингологии и стоматологии, и может быть использовано для улучшения слуховых возможностей человека и замещения отсутствующей ушной раковины.The invention relates to medicine, namely to otolaryngology and dentistry, and can be used to improve the auditory capabilities of a person and replace the missing auricle.

Из уровня техники известен аппарат костной проводимости Вaha, состоящий из процессора, который обнаруживает, очищает и усиливает звуковые волны и преобразуют их в вибрации, далее усиленные вибрации передаются на соединительный элемент - опору, с которой они передаются на остеоинтегрированный имплантат. С титанового имплантата звуковые вибрации по механизму костного звукопроведения передаются в улитку (http://eu-max.ru/products/baha/).From the prior art, a Baha bone conduction apparatus is known, consisting of a processor that detects, cleans and amplifies sound waves and converts them into vibrations, then the amplified vibrations are transmitted to a connecting element - a support from which they are transmitted to an osseointegrated implant. From a titanium implant, sound vibrations are transmitted to the cochlea through the bone conduction mechanism (http://eu-max.ru/products/baha/).

Известен протез ушной раковины, выполненный из медицинского стоматологического силикона методом литья по прототипу, изготовленного методом 3D-принтинга, зеркально отображенного цифрового изображения компьютерной томограммы противоположной ушной раковины пациента. Протез ушной раковины состоит из двух элементов ушной раковины и основания в месте прилегания к тканям протезного ложа, соединенных между собой фиксирующими элементами, выполненными из жесткого стоматологического полимера, имеющими круглое плоское основание, шейку и полусферическую головку. Края полусферической головки выполнены заоваленными. Участок перехода от головки к шейке имеет прилив с радиусом скругления. Основание указанных элементов монолитно фиксировано в части протеза - раковине. В части - основания в проекции головок элементов, имеются отверстия в сечении в 2 раза меньше диаметра головок фиксирующих элементов (Патент РФ №2630354 от 07.09.2017). Недостатки изобретения - протез является конструкцией, замещающей отсутствующую ушную раковину, и по своему назначению не подразумевает функцию восстановления слуха или содержание в своем составе элементов слухового аппарата.Known auricular prosthesis, made of medical dental silicone by casting according to the prototype, made by 3D printing, mirrored digital image of a computed tomogram of the opposite auricle of the patient. The auricle prosthesis consists of two elements of the auricle and a base at the point of contact with the tissues of the prosthetic bed, interconnected by fixing elements made of hard dental polymer, having a round flat base, a neck and a hemispherical head. The edges of the hemispherical head are made with tipped. The section of the transition from the head to the neck has a bump with a radius of rounding. The base of these elements is monolithically fixed in the part of the prosthesis - the shell. In the part - the bases in the projection of the element heads, there are holes in the cross section 2 times smaller than the diameter of the heads of the fixing elements (RF Patent No. 2630354 dated 09/07/2017). Disadvantages of the invention - the prosthesis is a design that replaces the missing auricle, and by its purpose does not imply the function of hearing restoration or the content of elements of the hearing aid.

Известен слуховой аппарат, вставляемый внутрь слухового прохода уха пациента, имеет модули, обладающие каждый большой степенью свободы поворота и не размещенные в едином корпусе. Слуховой аппарат содержит приемный модуль для подачи акустических сигналов в замкнутое пространство, прилегающее к барабанной перепонке, основной модуль, в котором размещены все компоненты для улучшения слуха, за исключением приемника, и соединительный блок для передачи усиленных электрических сигналов от основного модуля к приемному модулю. Соединительный блок вводят в хрящевую зону наружного слухового прохода и шарнирно соединяют с возможностью поворота с приемным модулем и с основным модулем для возможности независимого перемещения приемного модуля как в процессе установки слухового аппарата в слуховой проход, так и при выведении из него (Патент РФ №2191485 от 20.01.2002). Данный слуховой аппарат применяется при условии наличия слухового прохода и ушной раковины, что делает невозможным его использование у пациентов с анотией.Known hearing aid, inserted into the ear canal of the patient's ear, has modules, each having a large degree of freedom of rotation and not placed in a single housing. The hearing aid contains a receiving module for supplying acoustic signals to an enclosed space adjacent to the eardrum, a main module, which houses all components for improving hearing, except for the receiver, and a connecting block for transmitting amplified electrical signals from the main module to the receiving module. The connecting block is inserted into the cartilaginous area of the external auditory canal and pivotally connected with the ability to rotate with the receiving module and with the main module for the possibility of independent movement of the receiving module both during the installation of the hearing aid into the ear canal and when removing it from it (RF Patent No. 2191485 from 20.01.2002). This hearing aid is used when there is an ear canal and auricle, which makes it impossible to use it in patients with anotia.

Технический результат изобретения - коррекция потери слуха слуховым аппаратом, работающим по принципу костной проводимости, располагающимся в протезе ушной раковины без формирования слухового прохода.The technical result of the invention is the correction of hearing loss with a hearing aid operating on the principle of bone conduction, located in the auricle prosthesis without forming an auditory canal.

Указанный результат достигается с помощью бионического протеза уха, выполненного из медицинского стоматологического силикона (например, фирмы Technovent, Англия), по форме соответствующего ушной раковине пациента. Бионический протез уха содержит микрофон, соединительные ленточные провода для передачи электрических сигналов и преобразованных акустических сигналов, источник питания с функцией беспроводной зарядки, магнитно-вибрационный трансдьюсер костной проводимости и гибкий микрочип с аналого-цифровым и цифроаналоговым преобразователями, цифровым сигнальным процессором, модулем радиосвязи и с программируемым запоминающим устройством. Источник питания изобретения размещен в мочке протеза силиконового уха и связан с одной стороны соединительными проводами в виде гибких ленточных проводников с микрофоном, расположенным в козелке силиконового уха, с другой стороны с гибридным микрочипом, расположенным в противокозелке силиконового уха, который посредством ленточного проводника соединен с конденсатором, расположенным в завитке. Конденсатор соединен с резистором, расположенным в дарвиновом бугорке, а резистор соединен с магнитно-вибрационным трансдьюсером костной проводимости, размещенным в ножке завитка и фиксированным на звукопроводящем имплантате, установленном в височную кость пациента.The specified result is achieved using a bionic ear prosthesis made of medical dental silicone (for example, Technovent, England), in the shape of the patient's auricle. The bionic ear prosthesis contains a microphone, connecting ribbon wires for transmitting electrical signals and converted acoustic signals, a power supply with a wireless charging function, a magnetic vibration bone conduction transducer and a flexible microchip with analog-to-digital and digital-to-analog converters, digital signal processor, radio communication module and with programmable memory. The power source of the invention is located in the lobe of the silicone ear prosthesis and is connected on one side by connecting wires in the form of flexible ribbon conductors with a microphone located in the tragus of the silicone ear, on the other hand with a hybrid microchip located in the anti-tragus of the silicone ear, which is connected to the capacitor by means of a ribbon conductor located in the curl. The capacitor is connected to a resistor located in the Darwin's tubercle, and the resistor is connected to a magnetic-vibration bone conduction transducer placed in the pedicle of the curl and fixed on a sound-conducting implant installed in the patient's temporal bone.

На фиг. 1 дан общий вид бионического протеза уха, который состоит из слухового аппарата 1, выполненного из медицинского стоматологического силикона марки Technovent (фирма Technovent, Англия), в мочке которого расположен источник питания 2 типа PR70, в козелке протеза размещен микрофон 3 марки MP23AB01DHTR, в противокозелке имеется гибридный микрочип 4 марки EZARIO 7150 SL HYBRID от производителя ON Semiconductor. В области завитка расположен конденсатор 5, соединенный посредством соединительного ленточного проводника 6 с резистором 7, расположенным в дарвиновом бугорке, предусмотренные схемой включения чипа 7150. В ножке завитка расположен магнитно-вибрационный трансдьюсер костной проводимости 8 марки Sonion 37ААХ007/А, фиксированный на звукопроводящем имплантате 9, установленном в височную кость пациента.FIG. 1 shows a general view of a bionic ear prosthesis, which consists of a hearing aid 1 made of medical dental silicone of the Technovent brand (Technovent, England), in the lobe of which there is a power supply 2 of the PR70 type, a microphone 3 of the MP23AB01DHTR brand is placed in the tragus of the prosthesis, in the antigus there is a hybrid microchip 4 brand EZARIO 7150 SL HYBRID from ON Semiconductor. In the area of the curl, there is a capacitor 5 connected by means of a connecting ribbon conductor 6 with a resistor 7 located in the Darwin's tubercle, provided for by the chip 7150 switching circuit. The leg of the curl contains a bone conduction magnetic vibration transducer 8 of the Sonion 37AAX007 / A brand, fixed on a sound-conducting implant 9 installed in the temporal bone of the patient.

Наружная часть бионического протеза уха изготавливается индивидуально по цифровому объемному изображению второго существующего уха пациента, полученного с помощью мультиспирального компьютерного томографа (МСКТ).The outer part of the bionic ear prosthesis is made individually according to a digital volumetric image of the patient's second existing ear, obtained using a multispiral computed tomography (MSCT).

Наиболее подходящей основой для построения такой системы является гибридный чип 4, например EZARIO 7150 SL HYBRID от производителя ON Semiconductor (США), включающий цифровой сигнальный процессор и дополнительные компоненты, необходимые для построения слуховых аппаратов различных типов.The most suitable basis for building such a system is a hybrid chip 4, for example, EZARIO 7150 SL HYBRID from ON Semiconductor (USA), which includes a digital signal processor and additional components necessary for building various types of hearing aids.

Микросхема 7150 SL включает в себя цифровой сигнальный процессор, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, программируемое запоминающее устройство и модуль радиосвязи. Эти компоненты являются электронной частью для слуховых аппаратов различных типов, и все они размещены в одном корпусе. По этой причине микросхема называется гибридной.Chip 7150 SL includes a digital signal processor, analog-to-digital and digital-to-analog converters, programmable memory and a radio module. These components are electronic parts for various types of hearing aids, and they are all housed in one housing. For this reason, the microcircuit is called hybrid.

Выбор микросхемы обусловлен тем, что она содержит все необходимые функциональные компоненты для построения устройства в рамках поставленной задачи, имеет минимальные размеры, производитель предоставляет средства для разработки и отладки программного обеспечения слухового аппарата и программных средств для его обслуживания.The choice of the microcircuit is due to the fact that it contains all the necessary functional components for building a device within the framework of the task, has a minimum size, the manufacturer provides tools for the development and debugging of the hearing aid software and software for its maintenance.

Слуховой аппарат содержит микрофон 3, источник питания 2, один или два компактных конденсатора 5 и резистора 7, предусмотренные схемой включения чипа 7150. Эти компоненты являются внешними по отношению к микросхеме и наряду с ней размещены в объеме протеза.The hearing aid contains a microphone 3, a power supply 2, one or two compact capacitors 5 and a resistor 7, provided by the chip 7150 switching circuit. These components are external to the microcircuit and, along with it, are located in the volume of the prosthesis.

В качестве излучателя звука использован микрофон 3, например, MP23AB01DHTR (3,35 × 2,5 × 0,98 мм), и миниатюрный магнитно-вибрационный трансдьюсер 8 для аппаратов костной проводимости, например, Sonion 37ААХ007/А (7,87 × 4,09 × 5,6 мм), источник питания - воздушно-цинковый элемент типа PR70 (5,9 × 3,6 мм) по классификации международной электротехнической комиссии (МЭК).Microphone 3 was used as a sound emitter, for example, MP23AB01DHTR (3.35 × 2.5 × 0.98 mm), and a miniature magnetic vibration transducer 8 for bone conduction devices, for example, Sonion 37ААХ007 / А (7.87 × 4 , 09 × 5.6 mm), power supply - zinc air cell type PR70 (5.9 × 3.6 mm) according to the classification of the International Electrotechnical Commission (IEC).

Источник питания 2 протеза имеет возможность контактной беспроводной зарядки. А магнитно-вибрационный трансдьюсер 8, фиксированный в протезе, выполняет дополнительную функцию крепежного элемента протеза.The power supply 2 of the prosthesis has a contact wireless charging capability. And the magnetic vibration transducer 8, fixed in the prosthesis, performs an additional function of the fastening element of the prosthesis.

Фиксируется протез посредством силиконового клея Technovent Secure Silicone Adhesive В 460 (фирма Technovent, Англия) к кожным покровам пациента, дополнительным ретенционным элементом можно считать звукопроводящий имплантат 9, установленный в височную кость пациента с фиксированным магнитно-вибрационным трансдьюсером костной проводимости 8, размещенным в протезе ушной раковины.The prosthesis is fixed by means of Technovent Secure Silicone Adhesive B 460 (Technovent, England) to the patient's skin; an additional retention element can be considered a sound-conducting implant 9 installed in the patient's temporal bone with a fixed magnetic-vibration bone conduction transducer 8 placed in the ear prosthesis shells.

В способе протезирования уха слуховым аппаратом 1 заложен основной принцип преобразования процессором звуковой волны, фиксируемой микрофоном 3, в вибрационный сигнал и его передача по височной кости во внутреннее ухо, посредством магнитно-вибрационного трансдьюсера 8, фиксированного на верхний звукопроводящий имплантат 9.In the method of ear prosthetics with a hearing aid 1, the basic principle of the processor converting a sound wave recorded by a microphone 3 into a vibration signal and its transmission along the temporal bone to the inner ear by means of a magnetic-vibration transducer 8 fixed to the upper sound-conducting implant 9 is laid down.

Улучшение слуха с использованием бионического протеза осуществляется следующим образом: звуковая волна улавливается слуховым аппаратом 1, выполненным в виде ушной раковины, и локализуется по принципу воронки в наружном слуховом проходе протеза, где расположен микрофон 3.Hearing improvement using a bionic prosthesis is carried out as follows: a sound wave is captured by a hearing aid 1, made in the form of an auricle, and is localized according to the funnel principle in the external auditory canal of the prosthesis, where the microphone 3 is located.

Микрофон 3 фиксирует звуковую волну и посредством соединительного ленточного проводника 6 передает ее на гибридный микрочип 4, включающий в себя цифровой сигнальный процессор, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, программируемое запоминающее устройство и модуль радиосвязи. Посредством микрочипа 4 звуковой сигнал преобразуется в вибрационный сигнал и через соединительный ленточный проводник 6 передается на магнитно-вибрационный трансдьюсер костной проводимости 8, фиксированный на звукопроводящем имплантате 9. Вибрационный сигнал посредством трансдьюсера костной проводимости 8 через установленный в височную кость звукопроводящий имплантат 9 передается во внутреннее ухо.Microphone 3 captures the sound wave and through the connecting ribbon conductor 6 transmits it to the hybrid microchip 4, which includes a digital signal processor, analog-to-digital and digital-to-analog converters, programmable memory and radio communication module. By means of microchip 4, the sound signal is converted into a vibration signal and through the connecting tape conductor 6 is transmitted to the magnetic vibration bone conduction transducer 8, fixed on the sound-conducting implant 9. The vibration signal is transmitted by the bone conduction transducer 8 through the sound-conducting implant 9 installed in the temporal bone into the inner ear ...

Бесперебойную работу микрофона 3 и системы трансдьюсера 8 обеспечивают резистор 7, конденсатор 5 и источник питания 2, который может быть выполнен для беспроводной зарядки.Uninterrupted operation of microphone 3 and transducer system 8 is ensured by resistor 7, capacitor 5 and power supply 2, which can be made for wireless charging.

Использование предлагаемого протеза пациентами, у которых по той или иной причине отсутствует слуховой проход, на разных этапах до и после операционного периода позволяет провести коррекцию потери слуха по принципу костной проводимости без формирования слухового прохода.The use of the proposed prosthesis by patients who, for one reason or another, do not have an auditory canal, at different stages before and after the operating period, makes it possible to correct hearing loss according to the principle of bone conduction without forming an auditory canal.

Claims

A bionic ear prosthesis in the form of a silicone ear, shaped like the patient's auricle, containing a microphone, connecting ribbon wires for transmitting electrical signals and converted acoustic signals, a power supply, a magnetic vibration bone conduction transducer and a flexible microchip with analog-to-digital and digital-to-analog converters, digital signal processor, radio communication module and programmable memory, characterized in that the power source is located in the silicone earlobe and is connected on one side to the microphone by connecting wires in the form of flexible ribbon conductors located in the silicone ear tragus, on the other side with a hybrid microchip located in the antigus of the silicone ear, which is connected by means of a ribbon conductor to a capacitor located in the curl, the capacitor is connected to a resistor located in the Darwin's tubercle, and the resistor is connected to a magnetic vibration transducer m of bone conduction, placed in the pedicle of the curl and fixed on a sound-conducting implant installed in the patient's temporal bone.