(57)【要約】  【課題】  高い感度を有する人工内耳を提供する。  【解決手段】  一態様に係る人工内耳は、固定部と、本体部と、第１張り出し部と、第１電極と、第１接続部と、第２張り出し部と、第２電極と、第２接続部とを具備している。固定部は、耳小骨または卵円窓に固定される。本体部は、第１先端部を有する細長形状であり、第１先端部が固定部に接続されている。第１張り出し部は、本体部から突出するように本体部に接続されており、湾曲によって電荷が生じる。第２張り出し部は、本体部の延伸方向に沿って第１張り出し部と並んでいるとともに本体部から突出するように本体部に接続されている。また、第２張り出し部は、第１張り出し部とは異なる共振周波数を有し、湾曲によって電荷が生じる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耳小骨または卵円窓に固定される固定部と、
第１先端部を有する細長形状であり、前記第１先端部が前記固定部に接続されている本体部と、
前記本体部から突出するように前記本体部に接続されており、湾曲によって電荷が生じる第１張り出し部と、
前記第１張り出し部に電気的に接続された第１電極と、
前記第１電極から突出するように前記第１電極に電気的に接続された第１接続部と、
前記本体部の延伸方向に沿って前記第１張り出し部と並んでいるとともに前記本体部から突出するように前記本体部に接続されており、前記第１張り出し部とは異なる共振周波数を有し、湾曲によって電荷が生じる第２張り出し部と、
前記第２張り出し部に電気的に接続された第２電極と、
前記第２電極から突出するように前記第２電極に電気的に接続された第２接続部と
を具備する人工内耳。
【請求項２】
前記第１張り出し部は前記第２張り出し部よりも前記第１先端部側に位置しており、前記第１張り出し部の共振周波数は前記第２張り出し部の共振周波数よりも高い、請求項１に記載の人工内耳。
【請求項３】
前記第１張り出し部の前記本体部から突出した方向の長さは、前記第２張り出し部の前記本体部から突出した方向の長さよりも短い、請求項２に記載の人工内耳。
【請求項４】
前記第１張り出し部の前記本体部から突出した方向に垂直な断面の面積は、前記第２張り出し部の前記本体部から突出した方向に垂直な断面の面積よりも小さい、請求項２または３に記載の人工内耳。
【請求項５】
前記本体部、前記第１張り出し部および前記第２張り出し部を内部に収容するカバーをさらに具備する、請求項１乃至４のいずれかに記載の人工内耳。
【請求項６】
前記本体部は、前記第１先端部の近傍に屈曲部または湾曲部を有している、請求項１乃至５のいずれかに記載の人工内耳。
【請求項７】
前記固定部は、前記本体部側に突出するアンカー部を有している、請求項１乃至６のいずれかに記載の人工内耳。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蝸牛内で使用する人工内耳に関する。
【背景技術】
【０００２】
内耳の一部である蝸牛内に埋め込んで使用する人工内耳が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この人工内耳は、圧電膜上に設置した複数の微小電極によって、蝸牛内の神経に電気刺激を伝えるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０３４８４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
人工内耳は感度の更なる向上が要求されている。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高い感度を有する人工内耳を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る人工内耳は、固定部と、本体部と、第１張り出し部と、第１電極と、第１接続部と、第２張り出し部と、第２電極と、第２接続部とを具備している。固定部は、耳小骨または卵円窓に固定される。本体部は、第１先端部を有する細長形状であり、第１先端部が固定部に接続されている。第１張り出し部は、本体部から突出するように本体部に接続されており、湾曲によって電荷が生じる。第１電極は、第１張り出し部に電気的に接続されている。第１接続部は、第１電極から突出するように第１電極に電気的に接続されている。第２張り出し部は、本体部の延伸方向に沿って第１張り出し部と並んでいるとともに本体部から突出するように本体部に接続されている。また、第２張り出し部は、第１張り出し部とは異なる共振周波数を有し、湾曲によって電荷が生じる。第２電極は、第２張り出し部に電気的に接続されている。第２接続部は、第２電極から突出するように第２電極に電気的に接続されている。
【発明の効果】
【０００６】
上記態様によれば、高い感度で電気信号を蝸牛内の神経に伝えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態の人工内耳の平面図である。
【図２】図１の人工内耳のII−II線における断面図である。
【図３】図１の人工内耳を埋め込んだ状態の内耳の断面図である。
【図４】第２実施形態の人工内耳を埋め込んだ状態の内耳の断面図である。
【図５】第３実施形態の人工内耳の平面図である。
【図６】第４実施形態の人工内耳の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
人工内耳の各種実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図６には、右手系のＸＹＺ座標系が付されている。以下の説明においては、便宜上、＋Ｚ方向を上方向として説明する場合もあるが、人工内耳の使用においては、Ｚ方向が鉛直方向に限定されない。なお、各図においてＸ軸を直線で示しているが、Ｘ軸は直線に限らず、蝸牛管の軸（蝸牛管の延びる方向）に沿って湾曲していてもよい。
【０００９】
図１は、第１実施形態の人工内耳１０の平面図であり、図２は、図１の人工内耳１０のII−II線における断面図である。人工内耳１０は、固定部１と、本体部２と、第１張り出し部３と、第１電極４と、第１接続部５と、第２張り出し部６と、第２電極７と、第２接続部８とを具備している。
【００１０】
また、図３は、図１の人工内耳１０を埋め込んだ状態の内耳の一部分の断面図である。図３に示す、卵円窓１０２、蝸牛管１０３、らせん神経節１０４およびリンパ液１０５は、内耳の一部分であり、耳小骨１０１（あぶみ骨）に卵円窓１０２が接続されている。外部から伝達された音は、鼓膜を振動させ、この振動が耳小骨１０１へ伝えられる。そして、この耳小骨１０１の振動が内耳へ伝えられる。
【００１１】
固定部１は、人工内耳１０を耳小骨１０１または卵円窓１０２に固定するためのものである。固定部１は、例えば先端が細くなった形状であり、耳小骨１０１または卵円窓１０２に突き刺した状態あるいは接着した状態で固定される。固定部１は耳小骨１０１または卵円窓１０２へのアンカー効果を高めるため、本体部２よりも太くなっていてもよい。
【００１２】
固定部１に用いられる材料としては、金属、無機物または樹脂等が用いられ得る。金属としては、金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等が挙げられる。無機物としては、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ガラスまたはセラミックス等が挙げられる。樹脂としては、ＰＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂またはエポキシ樹脂等が挙げられる。固定部１は、漏電を抑制するために、絶縁性の皮膜が表面に被覆されていてもよい。また、固定部１の表面または上記絶縁性の皮膜の表面には、生体との適合性のよい皮膜が被覆されていてもよい。
【００１３】
本体部２は、第１先端部２ａを有する細長形状であり、第１先端部２ａが固定部１に接続されている。本体部２は湾曲可能となっており、本体部２の延びる方向が蝸牛管１０３の軸（蝸牛管１０３の延びる方向）に沿うように配置される。
【００１４】
本体部２に用いられる材料としては、固定部１に用いられる材料と同様のものが用いられ得る。本体部２は、漏電を抑制するために、絶縁性の皮膜が表面に被覆されていてもよい。また、本体部２の表面または上記絶縁性の皮膜の表面には、生体との適合性のよい皮膜が被覆されていてもよい。本体部２は固定部１と接続されていてもよく、あるいは、本体部２および固定部１は同一材料の継ぎ目のない一体構造であってもよい。
【００１５】
本体部２の延伸方向に垂直な断面における形状が、図２に示すように矩形状であってもよく、円形状あるいは楕円形状であってもよい。本体部２は、その延伸方向の長さ（図２のＸ軸方向の長さ）が３０ｍｍ〜３６ｍｍ程度であり、太さ（延伸方向に垂直な断面の最大長さ）が１μｍ〜１０００μｍ程度である。
【００１６】
本体部２は固定部１を介して耳小骨１０１または卵円窓１０２に接続されているため、外部の音によって発生する鼓膜の振動が、耳小骨１０１または卵円窓１０２から直接、固定部１および本体部２に伝わることとなる。そのため、本体部２は、第１張り出し部３および第２張り出し部６に振動を良好に伝えることが可能となり、人工内耳１０の感度を高めることができる。つまり、従来の特許文献１のような人工内耳の場合、耳小骨および卵円窓１０２から液体であるリンパ液を介して人工内耳の圧電材料部に振動が伝わる。これに対し、本開示の人工内耳１は、液体であるリンパ液を介すのではなく、固体である固定部１および本体部２を介して圧電材料部（第１張り出し部３および第２張り出し部６）に振動が伝わるので、より高感度となる。
【００１７】
第１張り出し部３は、本体部２から突出するように本体部に接続されており、湾曲によって電荷が生じる。第１張り出し部３は、固有の共振周波数を有しており、本体部２に伝えられた振動のうち、第１張り出し部３の共振周波数に一致する周波数の振動の大きさに応じて第１張り出し部３が振動し、湾曲する。そして、第１張り出し部３は、この湾曲によって電荷が生じ、この電荷が第１電極４および第１接続部５を介してらせん神経筋１０４内に伝わり、このらせん神経筋１０４内の神経を刺激する。その結果、脳が第１張り出し部３の共振周波数に対応する音を認識することとなる。
【００１８】
第１張り出し部３は圧電体を有している。そのため、第１張り出し部３は、湾曲によって電荷が生じる。このような第１張り出し部３は、図２に示すように、基礎となる基体３ａの表面または内部に圧電体３ｂを有するものであってもよい。あるいは、第１張り出し部３が主として圧電体から成るものであってもよい。
【００１９】
第１張り出し部３が、基体３ａの表面または内部に圧電体３ｂを有するものである場合、基体３ａとしては、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ガラスまたはセラミックス等の無機物が用いられてもよく、ＰＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂またはエポキシ樹脂等の樹脂が用いられてもよい。あるいは、有機物と無機物のハイブリッド材料が用いられてもよい。また、圧電体３ｂは、湾曲した際に圧電効果によって電荷を生じることが可能な材料である。このような圧電体３ｂとしては、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛またはポリフッ化ビニリデン等が用いられ得る。圧電体３ｂは、基体３ａの湾曲による変形が大きな部位、例えば基体３ａと本体部２との接続部近傍部に位置していてもよく、その場合、電荷の発生効率が高められる。また、圧電体３ｂは基体３ａの表面または内部においてだけでなく、本体部２の表面または内部にも位置していてもよい。
【００２０】
なお、基体３ａと本体部２との接続信頼性を高めるという観点からは、基体３ａおよび本体部２は、１つの基板材料を加工して一体的に形成されたもの、つまり、継ぎ目のない一体構造体であってもよい。
【００２１】
また、第１張り出し部３が、主として圧電体から成る場合、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ポリフッ化ビニリデン等の圧電効果を有する圧電体が用いられ得る。
【００２２】
第１張り出し部３は、振動が伝わった際に湾曲可能であれば特に形状は限定されず、例えば、板状体または棒状体等であってもよい。また、第１張り出し部３は、折れ曲がっていてもよく、あるいは湾曲していてもよい。第１張り出し部３の本体部２から突出した方向の長さ（図１および図２のＹ軸方向の長さ）は、例えば２００μｍ〜１５００μｍとしてもよい。また、第１張り出し部３の本体部２から突出した方向に垂直な断面の面積（図１および図２のＸＺ平面に平行な断面の面積）は、例えば０．１μｍ２〜１μｍ２としてもよい。
【００２３】
なお、第１張り出し部３は、漏電を抑制するために、絶縁性の皮膜が表面に被覆されていてもよい。また、第１張り出し部３の表面または上記絶縁性の皮膜の表面には、生体との適合性のよい皮膜が被覆されていてもよい。
【００２４】
第１電極４は、第１張り出し部３に電気的に接続されている。つまり、第１張り出し部３の圧電体部分（図２の例では圧電体３ｂ）に接続されており、この圧電体部分で発生した電荷を取り出すためのものである。第１電極４は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等が用いられ得る。第１電極４は、漏電を抑制するために、絶縁性の皮膜が表面に被覆されていてもよい。また、第１電極４の表面または上記絶縁性の皮膜の表面には、生体との適合性のよい皮膜が被覆されていてもよい。
【００２５】
また、第１電極４に対応する対極４ａは、例えば図２のように圧電体３ｂを介して第１電極４と対向するように配置することができる。対極４ａは、例えば生体中のいずれかの部位に接地されてもよい。
【００２６】
第１接続部５は、第１電極４から突出するように第１電極４に電気的に接続されている。第１接続部５は、例えば針状体等であってもよい。第１接続部５の第１電極４から突出している部位の先端は、図３に示すように、らせん神経筋１０４内の神経に接続される。これによって、第１張り出し部３で生じた電荷が第１電極４および第１接続部５を介してらせん神経筋１０４内に伝わり、このらせん神経筋１０４内の神経を刺激する。
【００２７】
第１接続部５は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等が用いられ得る。第１接続部５は、漏電を抑制するために、絶縁性の皮膜が表面に被覆されていてもよい。また、第１接続部５の表面または上記絶縁性の皮膜の表面には、生体との適合性のよい皮膜が被覆されていてもよい。
【００２８】
第２張り出し部６は、本体部２の延伸方向（図１のＸ軸方向）に沿って第１張り出し部３と並んでいるとともに本体部２から突出するように本体部２に接続されている。また、第２張り出し部６は、第１張り出し部３とは異なる共振周波数を有し、湾曲によって電荷が生じる。第２張り出し部６は、第１張り出し部３と同様の構成とすることができるが、第１張り出し部３とは異なった固有の共振周波数を有している。そのため、本体部２に伝えられた振動のうち、第２張り出し部６の共振周波数に一致する周波数の振動の大きさに応じて第２張り出し部６が振動し、湾曲する。その結果、第１張り出し部３によって脳で認識される音とは異なる周波数の音を、第２張り出し部６によって脳で認識可能となる。
【００２９】
第２張り出し部６は、第１張り出し部３とは異なった固有の共振周波数を有するようにするために、例えば第２張り出し部６の大きさを第１張り出し部３とは異なるようにすればよい。具体例としては、第２張り出し部６の本体部２から突出した方向の長さ（図１および図２のＹ軸方向の長さ）が、第１張り出し部３の本体部２から突出した方向の長さと異なっていてもよい。あるいは、第２張り出し部６の本体部２から突出した方向に垂直な断面の面積（図１および図２のＸＺ平面に平行な断面の面積）が、第１張り出し部３の本体部２から突出した方向に垂直な断面の面積と異なっていてもよい。あるいは、第２張り出し部６として第１張り出し部６とは異なる材質のものを用いてもよい。具体例としては、第２張り出し部６のヤング率と第１張り出し部３のヤング率とを異なるようにしてもよい。
【００３０】
また、図１では、第１張り出し部３および第２張り出し部６が、相似形であり、それぞれ同じ方向に向くように並んでいるが、これに限定されない。第１張り出し部３および第２張り出し部６は、それぞれ異なる方向を向くように並んでいてもよく、互いに異なる形状であってもよい。
【００３１】
また、図１では、第１張り出し部３および第２張り出し部６は、同じ＋Ｙ方向に突出するように本体部２に接続されているが、これに限定されない。例えば、第１張り出し部３および第２張り出し部６は、＋Ｚ方向、−Ｚ方向、Ｚ軸に対して傾斜した方向、Ｘ軸に対して傾斜した方向またはＹ軸に対して傾斜した方向等、種々の方向に突出していてもよい。また、第１張り出し部３および第２張り出し部６は、互いに異なる方向に突出していてもよい。
【００３２】
らせん神経筋１０４内の神経は、各部位で異なる周波数を感じ取るため、これらの部位
に応じて、第１張り出し部３および第２張り出し部６のそれぞれの共振周波数を決めてもよい。例えば、第１張り出し部３は第２張り出し部６よりも本体部２の第１先端部２ａ側に位置しており、第１張り出し部３の共振周波数は第２張り出し部６の共振周波数よりも高くてもよい。
【００３３】
このように第１張り出し部３の共振周波数を第２張り出し部６の共振周波数よりも高くするために、以下のようにしてもよい。例えば、第１張り出し部３の本体部２から突出した方向の長さ（図１および図２のＹ軸方向の長さ）が、第２張り出し部２の本体部２から突出した方向の長さよりも短くてもよい。あるいは、第１張り出し部３の本体部２から突出した方向に垂直な断面の面積（図１および図２のＸＺ平面に平行な断面の面積）が、第２張り出し部６の本体部２から突出した方向に垂直な断面の面積よりも小さくてもよい。あるいは第１張り出し部３のヤング率が、第２張り出し部６のヤング率よりも高くてもよい。
【００３４】
なお、第２張り出し部６の形状や材質等は、上記の第１張り出し部３の各種構成を採用することができ、詳細な説明は省略する。
【００３５】
第２電極７は、第２張り出し部６に電気的に接続されている。つまり、第２張り出し部６の圧電体部分に接続されており、この圧電体部分で発生した電荷を取り出すためのものである。第２電極７は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等が用いられ得る。第２電極７は、漏電を抑制するために、絶縁性の皮膜が表面に被覆されていてもよい。また、第２電極７の表面または上記絶縁性の皮膜の表面には、生体との適合性のよい皮膜が被覆されていてもよい。
【００３６】
第２接続部８は、第２電極７から突出するように第２電極７に電気的に接続されている。第２接続部８は、例えば針状体等であってもよい。第２接続部８の第２電極７から突出している部位の先端は、図３に示すように、らせん神経筋１０４内の神経に接続される。これによって、第２張り出し部６で生じた電荷が第２電極７および第２接続部８を介してらせん神経筋１０４内に伝わり、らせん神経筋１０４内の神経を刺激する。
【００３７】
第２接続部７は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等が用いられ得る。第２接続部７は、漏電を抑制するために、絶縁性の皮膜が表面に被覆されていてもよい。また、第２接続部７の表面または上記絶縁性の皮膜の表面には、生体との適合性のよい皮膜が被覆されていてもよい。
【００３８】
人工内耳１０は、図３に示すように、蝸牛管１０３内に埋め込まれた状態で使用される。人工内耳１０は、第１張り出し部３および第２張り出し部６以外にも、複数の張り出し部を有していてもよい。これらの複数の張り出し部は、第１張り出し部３および第２張り出し部６と同様に、本体部２から伝わった振動によって電荷を発生する機能を有する。しかし、これらの複数の張り出し部、第１張り出し部３および第２張り出し部６は、互いに異なる共振周波数を有している。よって、本体部２に伝えられた複数の周波数を有する振動は、第１張り出し部３および第２張り出し部６を含む複数の張り出し部のいずれかで電気信号に変換され、らせん神経筋１０４内の神経の各部に伝えられる。なお、第１張り出し部３および第２張り出し部６以外の複数の張り出し部のそれぞれには、第１電極４および第２電極７と同様に電極が配置されている。また、それらの電極のそれぞれには、第１接続部５および第２接続部８と同様に接続部が配置されている。
【００３９】
人工内耳１０は、漏電を抑制するために、人工内耳１０の全体を覆うように絶縁性の皮膜が表面に被覆されていてもよい。また、人工内耳１０は、人工内耳１０の全体を覆うように生体との適合性のよい皮膜が表面に被覆されていてもよい。
【００４０】
本開示の人工内耳は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。例えば、図４に示すような第２実施形態の人工内耳２０としてもよい。人工内耳２０は、上述した本体部２、第１張り出し部３、第１電極４、第２張り出し部６および第２電極７を覆うカバー２９をさらに有している点で人工内耳１０と異なっている。なお、図４において、図１〜図３と同様の構成のものには同じ符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００４１】
カバー２９は、第１張り出し部３、第１電極４、第２張り出し部６および第２電極７をリンパ液１０５と接触しないように封止している。このような構成によって、第１張り出し部３および第２張り出し部６の振動がリンパ液１０５によって抵抗を受けるのを低減でき、より感度を高めることができる。
【００４２】
なお、カバー２９は蝸牛管１０３に接するようにして蝸牛管１０３内に配置されてもよい。この場合、人工内耳２０をより安定して蝸牛管１０３内に固定することができる。
【００４３】
また、他の変形例として、図５に示すような第３実施形態の人工内耳３０としてもよい。人工内耳３０は、本体部３２の第１先端部３２ａの近傍に屈曲部または湾曲部を有している点で人工内耳１０と異なっている。つまり、本体部３２の第１張り出し部３および第２張り出し部６が接続されている部位が、第１先端部３２ａに比べて、蝸牛管１０３の内壁により近づくように屈曲または湾曲している。なお、この第１先端部３２ａの近傍における屈曲部または湾曲部というのは、外力を加えなくても、自然状態で屈曲または湾曲していることをいう。
【００４４】
このような構成によって、第１張り出し部３および第２張り出し部６の可動範囲がより広がるため、第１張り出し部３および第２張り出し部６の設計の自由度をより高めることができる。その結果、第１張り出し部３および第２張り出し部６における電荷の発生効率を高めることができ、より感度を高めることができる。
【００４５】
また、他の変形例として、図６に示すような第４実施形態の人工内耳４０としてもよい。人工内耳４０は、固定部４１が、本体部２側に突出するアンカー部４１ａを有している点で人工内耳１０と異なっている。このような構成によって、人工内耳４０と耳小骨１０１または卵円窓１０２との接続を良好に維持することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１、４１：固定部
２、３２：本体部
２ａ、３２ａ：第１先端部
３：第１張り出し部
４：第１電極
５：第１接続部
６：第２張り出し部
７：第２電極
８：第２接続部
２９：カバー
４１ａ：アンカー部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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