ES2201464T3 - Microfono implantable. - Google Patents

Abstract

La invención suministra elementos (100) para amplificar sonidos vocales o de otro tipo producidos por seres humanos y otros animales. Un sistema (810, 820, 830, 840, 850, 860, 870, 880, 890) es adecuado para su uso en pruebas de diagnóstico e investigación así como para su utilización en sujetos que necesiten ayuda para vocalizar.

Description

Microfono implantable.

Ámbito de la invención

La presente invención se refiere al ámbito de los dispositivos y métodos para mejorar la producción y la amplificación del sonido en las personas con problemas graves de la voz y, en particular, al ámbito de los micrófonos implantables. La presente invención también proporciona dispositivos para mejorar la producción y la amplificación del sonido, apropiados para fines de diagnóstico.

Base de la invención

La producción de sonidos vocales (p. ej., el habla) involucra al sistema respiratorio, así como a los centros de control del habla en la corteza cerebral, los centros respiratorios del tallo cerebral, y las estructuras de articulación y resonancia de las cavidades bucales, nasales y torácicas. Sin embargo, el "órgano de la voz" es la laringe, un órgano especialmente adaptado, situado en el conducto respiratorio superior. La laringe tiene la forma de una caja triangular, con parte posterior y lados aplanados, y una prominente protuberancia vertical en su frente; el extremo superior es más ancho que el inferior. Se muestran diagramas simplificados de la laringe en la Figura 1 (la Figura 1A es una vista lateral, y la 1B es una sección transversal vertical de la laringe y la tráquea superior). La laringe está compuesta por cartílagos conectados entre sí por ligamentos y numerosos músculos; está forrada por una membrana mucosa que continúa la membrana mucosa que forra la faringe y la tráquea. Las cuerdas vocales son pliegues situados a lo largo de las paredes laterales de la laringe, estirados y situados por varios músculos. Hay nueve cartílagos en la laringe (a saber, tiroides, cricoides, epiglotis, y un par de aritenoides, corniculados y cuneiformes), El cartílago tiroides es el mayor cartílago de la laringe, compuesto por dos laminillas laterales que se unen en un ángulo agudo en el frente, para formar una proyección vertical en la línea media (es decir, la "nuez de Adán").

Durante la vocalización, diversos músculos de la laringe mueven las cuerdas vocales dentro de las paredes laterales de la laringe. Cuando las cuerdas vocales se unen y se expele el aire, la presión del aire desde abajo (es decir, el conducto respiratorio inferior) impele primero las cuerdas vocales para separarlas, permitiendo el rápido flujo del aire entre sus márgenes. El flujo rápido de aire, entonces, crea inmediatamente un vacío parcial entre las cuerdas vocales, uniéndolas una vez más. Esto detiene el flujo de aire, acumula presión detrás de las cuerdas, y las cuerdas se abren una vez más, a fin de dar continuidad al patrón vibratorio. Para la respiración normal, los músculos separan e impelen los músculos de la laringe. Las contracciones de las numerosas tirillas musculares que integran los músculos tiroaritenoides controlan la forma de las cuerdas vocales (es decir, gruesa o fina, con bordes agudos u obtusos), durante los distintos tipos de fonación. El grado del sonido emitido puede cambiarse, ya sea estirando o relajando las cuerdas vocales, o bien la forma y masa de los bordes de las cuerdas vocales. Los músculos adosados a las superficies externas de la laringe pueden tirar de los cartílagos, ayudando de tal manera a estirar o relajar las cuerdas vocales. Por ejemplo, la laringe entera es movida hacia arriba por los músculos laríngeos externos, estirando las cuerdas vocales para la producción de sonidos de frecuencia muy alta, y la laringe se mueve hacia abajo (es decir, las cuerdas vocales se aflojan) para la producción de sonidos muy bajos (es decir, de baja frecuencia).

Las funciones de la laringe pueden comprometerse debido a diversas causas, que incluyen la obstrucción del conducto respiratorio, la parálisis, la laringotomía, etc. La obstrucción del conducto respiratorio superior (es decir, el conducto desde la faringe posterior hasta la tráquea relativamente distante) es una condición potencialmente seria, ya que el paciente puede carecer de capacidad respiratoria suficiente para la respiración o el habla no asistidas. La obstrucción puede ser causada por diversas condiciones, que incluyen la compresión extrínseca (p. ej., neoplasma mediostinal, la gota retrosternal, el absceso retrofaríngeo, la mediastinitis fibrosa, o el aneurisma aórtico torácico), la obstrucción intraluminal (p. ej., la aspiración de cuerpos extraños), las anormalidades estructurales intrínsecas causadas por enfermedades infecciosas (p. ej., epiglotitis, angina, lepra, sífilis y difteria), los desórdenes neoplásticos (p. ej., tumores orofaríngeos, laríngeos y traqueales), los desórdenes inflamatorios y degenerativos (p. ej., amígdalas inflamadas y adenoides, tejido de granulación de la laringe o de la tráquea, artritis cricoaritenoide, amiloidosis traqueobronquial, sarcoidosis, laringomalacia, traqueomalacia, estenosis de tráquea o de laringe y policondritis recidiva), o los desórdenes neurológicos (p. ej., parálisis bilateral de cuerda vocal y laringoespasmo funcional).

La parálisis bilateral recurrente del nervio laríngeo, derivada en obstrucción del conducto respiratorio, es usualmente combatida por los otorrinolaringólogos. Con frecuencia, es resultado de la tiroidectomía, aunque hay otras causas (p. ej., idiopáticas, neurogénicas y traumáticas). Tradicionalmente, a los pacientes con parálisis bilateral recurrente del nervio laríngeo se les trataba quirúrgicamente por medio de la traqueotomía (es decir, la creación de una abertura en la tráquea a través del cuello, poniendo la mucosa traqueal en relación de continuidad con la piel; el término también se emplea con referencia a la abertura, así como con referencia a una traqueotomía efectuada para la inserción de un tubo a fin de aliviar la obstrucción del conducto respiratorio superior, o para facilitar la ventilación).

La traqueotomía proporciona un conducto respiratorio adecuado y mantiene algo de la voz. Sin embargo, esta solución ha estado lejos de lo ideal, ya que la mayoría de los procedimientos sacrifican la voz en aras del conducto respiratorio. También se han intentado otros enfoques de tratamiento, tales como la descompresión nerviosa recurrente, la exploración y la neurorrafía (es decir, la sutura de un nervio dividido), el procedimiento del pedículo del nervio y del músculo, y diversos procedimientos de reanastamosis neural, aunque también han logrado un éxito limitado. (Véase, p. ej., Otto et al., "Electrophysiologic pacing of vocal cord abductors in bilateral recurrent laryngeal nerve paralysis" ["Marcapasos electrofisiológico de los abductores de cuerdas vocales en la parálisis bilateral recurrente del nervio laríngeo"], Am. J. Surg., 150:447-451 [1985]). Generalmente, la reanastomosis de los nervios recurrentes laríngeos separados fracasa, o es insatisfactoria; la traqueotomía es antiestética, no fisiológica, y seguida con frecuencia por complicaciones a largo plazo; la aritenoidectomía se complica a menudo a causa de la aspiración, y siempre resulta en alguna disminución de la voz; y los pedículos de nervio y músculo tienen éxito a veces, aunque el conducto respiratorio disminuido no siempre se recupera satisfactoriamente. Según lo aseverado por Otto et al., "es evidente que aún está por hallarse una solución fisiológica adecuada, y que el dilema original aún permanece sin resolver, esto es, la mejora del conducto respiratorio empeora la calidad de la voz y puede derivar en la aspiración. La solución ideal sería restaurar un conducto respiratorio adecuado, preservar la fonación normal, y preservar la función protectora de las cuerdas vocales, evitando así la aspiración". (Otto et al., supra, en 447). Estos dictámenes se repiten con frecuencia en los textos que tratan de la rehabilitación de pacientes con parálisis bilateral de cuerdas vocales. (Véase, p. ej., Broniatowsky et al., "Laryngeal pacemaker, Part I. Electronic pacing of reinnervated strap muscles in the dog" ["Marcapasos laríngeo, Parte I. Marcapasos electrónico de tiras musculares reinervadas en el perro"], Otolaryngol. Head Neck Surg., 94:41-44 [1986]; Broniatowsky et al., "Laryngeal pacemaker, II. Electronic pacing of reinnervated posterior cricoarytenoid muscles in the canine" ["Marcapasos laríngeo, II. Marcapasos electrónico de músculos cricoaritenoides posteriores reinervados en los canes"], Laryngoscope 95: 1194-1198 [1985]; y Otto et al., "Coordinated electrical pacing of vocal cord abductors in recurrent laryngeal nerve paralysis" ["Marcapasos eléctrico coordinado de los abductores de cuerdas vocales en la parálisis recurrente del nervio laríngeo"], Otolaryngol. Head Neck Surg., 93:634-638 [1985]).

Otras situaciones en las cuales se comprometen la voz y/o la ventilación incluyen a pacientes que han sufrido una laringotomía, debido al cáncer o a otras causas. Para hablar, estos pacientes deben emplear el lenguaje de signos, la escritura, el habla esofágica, o utilizar un dispositivo. Se han desarrollado varios dispositivos a fin de ayudar a estos pacientes, incluyendo dispositivos electrolaríngeos, entre otros, para generar la voz. (Véanse, p. ej., las Patentes Estadounidenses Nº 4.473.905, 4.672.673, 4.550.427 y 4.539.699 de Katz et al.; la Patente Estadounidense Nº 4.547.894 de Benson et al.; la Patente Estadounidense Nº 5.326.349 de Baraff; la Patente Estadounidense Nº 4.821.326 de MacLeod; la Patente Estadounidense Nº 4.706.292 de Torgeson; la Patente Estadounidense Nº 4.691.360 de Bloomfield, III; y la Patente Estadounidense Nº 4.571.739 de Resnick). Sin embargo, muchos dispositivos electrolaríngeos están diseñados para ser sostenidos en la mano, lo que presenta obstáculos al paciente después de una laringotomía, que no puede desarrollar el habla esofágica, y requieren el empleo de ambas manos. Además, hay dispositivos tales como la laringe neumática, que requiere que el paciente tenga la capacidad respiratoria suficiente como para hacer que el dispositivo funcione. El desarrollo de métodos alternativos, tales como la electrolaringe intraoral, ha representado un avance. Sin embargo, la saliva puede obstruir la laringe intraoral. Otros dispositivos incluyen la electrolaringe extralaríngea, que es de utilidad limitada para aquellos pacientes con una considerable fibrosis del cuello tras la radiación. En otro dispositivo más, el transductor y la tubería intraoral están adosados a armazones de gafas, el interruptor de activación está atado a la cara media de la parte superior del brazo, y la fuente de energía se lleva en el bolsillo de la camisa o de la chaqueta. (Véase, p. ej., McRae y Pillsbury, "A modified intraoral electrolaynx" ["Una electrolaringe intraoral modificada"], Arch. Otolaryngol., 105:360-361 [1979]).

Es evidente que se necesitan medios mejorados para proporcionar voz a los pacientes con anormalidades en las cuerdas vocales, parálisis laríngea o laringotomía.

La Patente US-A-5.301.679 revela un método y un sistema para la evaluación de una enfermedad humana, registrando los sonidos corporales por medio de un micrófono colocado en contacto con el cuerpo del paciente, y utilizando el procesamiento por ordenador de los datos de sonidos corporales a fin de brindar amplitudes de sonido por dominio de frecuencia y por dominio temporal.

La Patente US-A-5.318.502 revela una prótesis auditiva para la implantación quirúrgica en el oído de un individuo. Un tubo lleno de gel o de pasta se coloca entre un orificio de la cóclea y un amplificador subcutáneo.

Resumen de la invención

La presente invención se refiere al ámbito de los dispositivos para mejorar la producción y la amplificación del sonido en las personas con problemas graves de la voz y, en particular, al ámbito de los micrófonos implantables. La presente invención también proporciona dispositivos para mejorar la producción y amplificación de sonido, adecuados para fines de diagnóstico.

La presente invención proporciona dispositivos de micrófono implantable en dos etapas. La invención se define en las reivindicaciones. En una realización, el micrófono implantable de la presente invención tiene etapas que permiten la selección de la respuesta y sensibilidad de la frecuencia del micrófono. Los micrófonos implantables de la presente invención brindan excelentes características de audio y son muy delgados, lo que los hace particularmente adaptados para la implantación. El siguiente texto describe las realizaciones preferidas de la invención, según lo definido en la reivindicación 1.

En una realización, la presente invención proporciona un dispositivo de micrófono implantable que comprende una cubierta, la cual incluye un diafragma; conformando la cubierta y el diafragma una cámara; un micrófono acoplado a la cubierta; y un respiradero que conecta el micrófono con la cámara, a fin de que las vibraciones del diafragma se emitan a través de la cámara y del respiradero hasta el micrófono. En una realización preferida, el transductor en el micrófono es un micrófono de "electret". En otras realizaciones, el transductor es piezoeléctrico o electromagnético. Por lo tanto, no se pretende que la presente invención esté limitada a cualquier transductor particular incluido con el micrófono.

En una realización alternativa, la presente invención proporciona un dispositivo de micrófono implantable que comprende una cubierta, la cual incluye un diafragma; conformando la cubierta y el diafragma una cámara; un resistor acústico entre el diafragma y una superficie opuesta de la cubierta; un micrófono acoplado a la cubierta; y un respiradero que conecta el micrófono con la cámara, a fin de que las vibraciones del diafragma se emitan a través de la cámara y el respiradero hasta el transductor.

En otra realización más, la presente invención proporciona un dispositivo de micrófono implantable que comprende una cubierta, la cual incluye un diafragma; conformando la cubierta y el diafragma una cámara; un micrófono acoplado a la cubierta, y un respiradero que conecta el micrófono con la cámara a fin de que las vibraciones del diafragma se emitan a través de la cámara y el respiradero hasta una superficie del micrófono.

En una realización adicional, la presente invención proporciona un dispositivo de micrófono implantable, que comprende una cubierta, la cual incluye un diafragma que tiene múltiples fuelles; conformando la cubierta y el diafragma una cámara; un resistor acústico entre el diafragma y una superficie opuesta de la cubierta; un micrófono acoplado a la cubierta; y un respiradero que conecta el micrófono con la cámara, a fin de que las vibraciones del diafragma se emitan a través de la cámara y del respiradero hasta el micrófono.

En una realización alternativa, el medio amplificador comprende adicionalmente un medio de filtrado. En otra realización más, el medio amplificador comprende adicionalmente un medio de procesamiento. En una realización preferida, el aparato de la presente invención comprende adicionalmente un medio de modulación, en el cual se modula la señal amplificada; y un medio de demodulación, en el cual la señal emitida se demodula. Se contempla que la señal modulada sea seleccionada del grupo integrado por la Modulación de Amplitud (AM), la Modulación de Frecuencia (FM) y la banda de bajos. En una realización alternativa preferida, el medio de emisión está compuesto por una bobina emisora, una bobina receptora, un amplificador, y al menos un altavoz. En una realización particularmente preferida, la bobina emisora se implanta dentro del individuo, y la bobina receptora puede ser externa, o implantada quirúrgicamente dentro del individuo.

En algunas realizaciones, el altavoz es un altavoz de salón, mientras que en otras, el altavoz es un altavoz personal. A fin de ayudar a los individuos vocalmente disminuidos, el micrófono implantable se implanta, preferiblemente, en las cercanías de las cuerdas vocales del individuo. En realizaciones particularmente preferidas, el micrófono implantado está herméticamente sellado.

Se contempla que el aparato de la presente invención se utilizará para monitorizar diversas funciones corporales, incluyendo, pero no exclusivamente, el ritmo cardiaco, la respiración y el movimiento intestinal. Se contempla adicionalmente que la presente invención se empleará con fines de diagnóstico, a fin de determinar si un individuo está padeciendo una enfermedad o cualquier otra condición patológica.

Se contempla adicionalmente que el individuo sea humano, aunque también se contempla que la presente invención se empleará en animales no humanos, con fines de monitorización y de diagnóstico.

Descripción de las figuras

La Figura 1 es una sección transversal vertical de la laringe y de la parte superior de la tráquea.

La Figura 2 ilustra diversas ubicaciones en las cuales puede colocarse el micrófono implantable.

La Figura 3 muestra una vista de sección transversal de un micrófono implantable en dos etapas.

La Figura 4 muestra una vista desde arriba de una realización de un micrófono implantable en dos etapas.

La Figura 5 muestra una vista desde arriba de una realización de un micrófono implantable en dos etapas sin una cubierta protectora.

La Figura 6 muestra una vista de sección transversal de una realización de un micrófono implantable en dos etapas, transversal a la vista de la Figura 2.

Las Figuras 7A-7C muestran una realización alternativa de micrófonos en dos etapas.

La Figura 8 es un esquema que muestra los diversos componentes de la presente invención.

La Figura 9 proporciona un diagrama de la configuración y de las conexiones empleadas en el sistema para probar las realizaciones de la presente invención.

La Figura 10 es un gráfico que muestra las prestaciones de una realización del micrófono implantable.

La Figura 11 muestra una realización de la presente invención.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere al ámbito de los dispositivos para mejorar la producción y la amplificación del sonido en las personas con problemas graves de la voz y, en particular, al ámbito de los micrófonos implantables. La presente invención también proporciona dispositivos para mejorar la producción y la amplificación del sonido, adecuados para fines de diagnóstico.

En una realización, la presente invención proporciona un micrófono implantable que se coloca quirúrgicamente en la cavidad oral (p. ej., en la laringe o cerca de las cuerdas vocales) de personas con problemas graves de la voz. Se contempla que se utilizará un estimulador vocal conjuntamente con la presente invención. Se contempla adicionalmente que los pacientes de laringotomía emplearán la presente invención para amplificar el habla esofágica. De esta manera, se pretende que la presente invención sea utilizada sola (es decir, sin la implantación de ningún dispositivo adicional), o bien conjuntamente con otros métodos y/o dispositivos para mejorar y/o amplificar el habla de los individuos vocalmente disminuidos.

Cuando la persona habla, la señal del micrófono se envía a un paquete electrónico situado dentro del paquete de electrónica vocal. Este paquete electrónico procesa la señal del micrófono dando forma, o alterando, la respuesta de frecuencia, y amplifica la señal resultante. La señal procesada se envía luego a una bobina emisora, desde la cual se emite en FM, AM u otras frecuencias. La bobina emisora puede colocarse en varias ubicaciones, incluyendo un implante colocado dentro del paciente. Un segundo sistema receptor (amplificador) / altavoz se utiliza luego para amplificar la señal, de manera que la voz de la persona puede ser oída alta y clara por una audiencia o por un interlocutor. En una realización, el segundo amplificador emite a un sistema de amplificación de sala, mientras que en otras realizaciones, el segundo amplificador emite a un altavoz personal (es decir, un altavoz usado por el paciente). La Figura 8 es un esquema de una realización del sistema de micrófono implantable. En esta Figura, el modulador (830) y el demodulador (860) son optativos (es decir, en algunas realizaciones se incluyen el modulador y el demodulador, mientras que en otras no). En esta realización, el micrófono (810) recoge el sonido (800) producido por el paciente y lo convierte en una señal eléctrica, y la emite a un amplificador (820) que, en algunas realizaciones, contiene medios para procesar y/o filtrar la señal; y la emite a una bobina emisora (840) que recoge la señal del modulador o amplificador, y la emite a una bobina receptora (850). En realizaciones preferidas, la bobina emisora (840) está implantada, mientras que la bobina receptora (850) es externa. La bobina receptora (850) emite luego la señal a un demodulador (860), si está incluido, o a otro amplificador (870), el cual amplifica la señal para producir un sonido amplificado (890) que es producido por al menos un altavoz (880). Estos elementos se describen en más detalle más abajo.

En realizaciones preferidas, el paquete electrónico en el segundo sistema receptor / altavoz está diseñado para recibir, demodular, y/o proteger señales ante picos de frecuencia. El paquete de circuitos está compuesto por una cubierta de titanio (preferiblemente) hecha a máquina, formada o forjada, o de cualquier otro metal o cerámica biocompatible, que esté configurada con un espacio lo suficientemente amplio como para albergar circuitos electrónicos. Los circuitos electrónicos se construyen sobre una tecnología de cerámica (preferiblemente), de poliamida o de placas de circuitos impresos, y contienen componentes electrónicos activos y/o pasivos. Los componentes electrónicos activos y/o pasivos pueden configurarse para actuar como un receptor, cuando se acoplan con una antena o una bobina receptoras. En realizaciones alternativas, se configuran para actuar como circuito de demodulación, separando de tal manera la señal de interés de la señal portadora empleada para facilitar la emisión. En otras realizaciones adicionales, el circuito se configura para proporcionar protección ante picos de frecuencia a las señales recibidas, asegurando que la amplitud máxima de cualquier señal no exceda a un valor predeterminado.

En algunas realizaciones, una vez que los circuitos electrónicos están colocados dentro de la cubierta, las entradas y salidas del circuito se conectan con alimentadores herméticamente sellados que salen de la cubierta según lo requerido. Estos alimentadores herméticamente sellados están compuestos por materiales biocompatibles (p. ej., oro, cerámica, platino, etc.). El aislador del alimentador está compuesto por una aleación biocompatible, dieléctrica (preferiblemente), de cerámica, de zafiro o de vidrio. La patilla del conductor eléctrico está compuesta por un metal o aleación biocompatible (preferiblemente, platino o una aleación de platino). La patilla, el aislador y la cubierta están herméticamente sellados con un metal noble biocompatible (preferiblemente oro). El proceso de sellado puede iniciarse empleando calor (p. ej., bronceado o láser). En una realización, la misma cubierta que contiene los circuitos electrónicos está herméticamente sellada (p. ej., por bronceado o soldadura) en una tapa o cierre sobre la cubierta, aislando completamente de tal manera la electrónica del entorno exterior. La Figura 3 muestra una vista de sección transversal de una realización de un micrófono implantable de dos etapas, útil en la presente invención.

Según se muestra en la Figura 2, en esta realización de la presente invención, el micrófono implantable está situado bajo la piel, y dentro de los tejidos subyacentes, tales como la laringe o la cavidad oral. En esta Figura, las cajas rectangulares sombreadas representan el micrófono. En realizaciones alternativas, el micrófono implantable está adosado al cartílago, aunque, en otras realizaciones, el micrófono implantable está adosado al hueso (es decir, por medio del uso de tornillos óseos para asegurar el micrófono al hueso), colocado quirúrgicamente en un hueco compuesto de tejido, o adherido quirúrgicamente a cualquier estructura adecuada a tal fin. Un material absorbente de golpes
(p. ej., silicona o poliuretano) puede colocarse entre el micrófono implantable y el cartílago, para la aislación de vibraciones. Se contempla que el micrófono implantable se coloque en diversas ubicaciones; por ejemplo, puede implantarse en cualquier parte dentro de la cavidad nasofaríngea, la laringofaringe, la garganta o la laringe.

El micrófono implantable incluye una cubierta (200) y un diafragma (202). En realizaciones preferidas, el diafragma es relativamente flexible. En realizaciones alternativas preferidas, el diafragma y la cubierta incluyen titanio, y se sueldan entre sí con láser. En otras realizaciones, la cubierta puede incluir material cerámico, y el diafragma puede incluir oro, platino, o acero inoxidable. A fin de promover la flexibilidad, el diafragma puede incluir fuelles o protuberancias.

En realizaciones particularmente preferidas, el micrófono implantable incluye una cubierta protectora (203). La cubierta protectora protege el micrófono implantable y el diafragma contra daños (es decir, durante daños accidentales al área de la garganta). La cubierta protectora incluye puertos de entrada que permiten que los sonidos viajen hasta el diafragma. La cubierta protectora puede comprender diversos materiales, incluyendo titanio y cerámica.

En una realización, la cubierta y el diafragma conforman una cámara (204), que incluye un gas (p. ej., oxígeno, argón, helio, nitrógeno, etc.). Un respiradero (206) se conecta a la cámara, y permite que las vibraciones del diafragma se emitan a través de la cámara y el respiradero hasta un transductor (208). En una realización preferida, el micrófono es un micrófono condensador eléctrico comercialmente disponible (Knowles). Sin embargo, se pretende que varias realizaciones del micrófono sean útiles en la presente invención. Por ejemplo, se pretende que valgan los micrófonos implantables que sean componentes de otros dispositivos implantables, tales como los transductores auditivos electromagnéticos implantables. (Véanse, p. ej., las Patentes Estadounidenses Nº 5.554.096 y 5.456.654 de Ball, y la Patente Estadounidense Nº 5.085.628 de Engebretson et al, todas las cuales se incorporan a la presente como referencia, y se emplearán o modificarán según sea necesario para utilizarlas en las realizaciones de la presente invención). Se contempla adicionalmente que otros dispositivos, tales como el transductor "electret" de presión revelado por Crites en la Patente Estadounidense Nº 3.736.436, así como el transductor electroacústico integrado de Lindenberger et al., (Patente Estadounidense Nº. 5.524.247), y los micrófonos revelados por Iwata (Patente Estadounidense Nº 4.591.668) y Creed et al. (Patente Estadounidense Nº 2.702.354), puedan emplearse y modificarse según sea necesario para su empleo en diversas realizaciones de la presente invención.

La cámara y el respiradero forman dos etapas a través de las cuales los sonidos pasan desde el diafragma al micrófono transductor. Aumentando el área superficial del diafragma que genera ondas sonoras, y aumentando el área superficial del micrófono que recibe las ondas sonoras, la sensibilidad del micrófono implantable puede realzarse. A fin de maximizar el área superficial del diafragma, pero conservando delgado el micrófono implantable, la cámara se define o se conforma por el diafragma y un lado opuesto de la cubierta. La configuración del micrófono permite que el micrófono implantable sea extremadamente sensible, aunque muy delgado, una consideración importante para los dispositivos implantables.

La respuesta de frecuencia y la sensibilidad del micrófono implantable pueden controlarse por medio de la selección de los volúmenes relativos de la cámara y del respiradero, entre otros factores (p. ej., la selección del micrófono). En configuraciones menos preferidas, la cámara sellada puede configurar patrones fijos de resonancia e interferencia, lo que da como resultado la producción de ondas resonantes (p. ej., el "efecto caracola"). Consecuentemente, un resistor acústico (210) puede colocarse dentro de la cámara entre el diafragma y los lados opuestos de la cubierta. El resistor acústico puede estar compuesto por cualquier material elástico, incluyendo, pero no exclusivamente, la espuma de celda abierta antiestática y la gomaespuma porosa.

Las ondas sonoras que pasan a través de la cámara y el respiradero generan vibraciones sobre una superficie del micrófono (208). El micrófono transforma estas vibraciones en señales eléctricas (es decir, el micrófono es un transductor). Las guías (212) desde el micrófono pasan a través de una placa (214). En realizaciones preferidas, la placa, junto con las junturas diafragma / cubierta, sellan herméticamente el micrófono implantable.

La Figura 4 muestra una vista desde arriba de una realización de un micrófono implantable en dos etapas. Según se muestra, la cubierta protectora (203) y el diafragma subyacente comprenden la mayor parte del área superficial superior del micrófono implantable. Hay seis puertos de entrada a través de los cuales el sonido puede viajar hasta el diafragma subyacente (202). En el extremo de la cubierta (200), las guías (212) emiten señales eléctricas desde el micrófono interno.

La Figura 5 muestra una vista desde arriba de una realización de un micrófono en dos etapas, sin la cubierta protectora. El sombreado diferencial en esta Figura muestra los fuelles en el diafragma.

La Figura 6 muestra una vista de sección transversal de una realización de un micrófono implantable en dos etapas, transversal a la vista de la Figura 3. Un resistor acústico (210) está situado dentro de la cubierta (200). Según se muestra, el resistor acústico puede ser de forma tubular. Adicionalmente, hay tres placas (214) que permiten que tres guías (212) pasen desde el transductor dentro de la cubierta hacia el exterior. En esta realización, las placas están bronceadas para sellar herméticamente el micrófono implantable. Las guías llevan señales eléctricas que corresponden al plegado y a la flexión del diafragma en respuesta a los sonidos.

Las Figuras 7A-7C muestran otra realización de micrófonos implantables de dos etapas. Se utilizan los mismos números de referencia para indicar las estructuras correspondientes a sus similares en las realizaciones precedentes. En la Figura 7A, el micrófono implantable (100) incluye un diafragma (202), una cubierta protectora (203) y un transductor (208).

La Figura 7B muestra la cubierta protectora con puertos de entrada, grabados químicamente a través de la cubierta metálica protectora. En una realización preferida, la cubierta protectora está compuesta por titanio químicamente grabado.

La Figura 7C muestra el diafragma, que contiene mellas grabadas químicamente. Las mellas se graban parcialmente a través (p. ej., hasta la mitad) del diafragma, a fin de aumentar la flexibilidad del diafragma. En una realización preferida, la cubierta protectora está compuesta por titanio químicamente grabado.

Diversas realizaciones de la presente invención han sido probadas en múltiples formas, y se ha hallado que brindan una excelente calidad de sonido. Inicialmente, las realizaciones se probaron al aire libre, utilizando un equipo de prueba Fonix 6500 (Fryes Electronics). Las pruebas al aire libre se llevaron a cabo a fin de generar valores base para probar las realizaciones del micrófono implantable en frecuencias múltiples. Las realizaciones del micrófono implantable se probaron luego en un equipo de prueba Fonix que contenía solución salina fisiológica (es decir, NaCl al 7%) o agua. Estas pruebas se llevaron a cabo a fin de simular la colocación de los micrófonos implantables en una cavidad corporal. Los micrófonos implantables se sumergieron a distintas profundidades, oscilando entre los 10 y 15 mm aproximadamente.

Las realizaciones del micrófono implantable también se probaron dentro de tejidos del cadáver de un cerdo, colocado dentro de un equipo de prueba Fonix. En cada prueba, el micrófono implantable se colocó dentro de un pliegue en el tejido del cerdo, a una profundidad de aproximadamente 10 mm. El tejido de cerdo que contenía el micrófono se sumergió luego en un baño salino, para simular las condiciones de implantación en tejidos blandos.

Las comparaciones entre los datos de salida del micrófono implantable en el baño y en el tejido de cerdo y los de la prueba base al aire libre indicaron que ciertas realizaciones del micrófono implantable poseían buena linealidad y respuesta de frecuencia. Además, se reprodujeron música y voces para que los oyentes pudieran evaluar subjetivamente el micrófono implantable bajo estas tres condiciones de prueba (es decir, al aire libre, dentro del baño y dentro del tejido de cerdo). Estos experimentos confirmaron que ciertas realizaciones de los micrófonos implantables brindan excelentes características de audio.

Se contempla adicionalmente que el micrófono implantable se emplee para monitorizar sonidos vitales, incluyendo, pero no exclusivamente, el ritmo cardiaco, el flujo sanguíneo, los sonidos respiratorios (p. ej., de inspiración y de expiración), el movimiento intestinal, etc. En estas realizaciones, el micrófono implantable puede ser de cualquier tamaño adecuado para su uso final, aunque en las realizaciones preferidas el micrófono es pequeño (p. ej., 2 mm x 5 mm, o 3 mm x 15 mm). En algunas realizaciones, el micrófono se implanta en cualquier parte dentro de cualquiera de las cavidades corporales. En otras realizaciones, el micrófono se coloca bajo la piel (es decir, implantación subcutánea). Es importante notar que los micrófonos implantados subcutáneamente pueden implantarse en pacientes externos, y pueden implantarse en el consultorio del médico, evitando la necesidad y el coste de la admisión hospitalaria. De tal manera, se contempla que el dispositivo y los métodos de la presente invención se sitúen de manera tal que el dispositivo funcione en un nivel óptimo. Se contempla que el dispositivo se sitúe en la cercanía de la laringe o de un órgano por monitorizar. Se contempla que la situación exacta del dispositivo variará, según la anatomía de cada individuo. En cuanto a la "cercanía", todo lo que se requiere es que el micrófono implantable, u otro dispositivo, se sitúe lo suficientemente cerca de las cuerdas vocales o del órgano a monitorizar, de manera tal que los sonidos de las cuerdas vocales o del órgano puedan ser detectados y emitidos por el micrófono.

Mientras que en la mayoría de las realizaciones se pretende que el micrófono implantable se utilice permanentemente, también se contempla que los micrófonos se empleen temporalmente. Por ejemplo, el dispositivo puede implantarse, y el sonido vital puede monitorizarse durante un periodo breve, a fin de proporcionar información útil para el diagnóstico. En particular, se pretende que el micrófono se utilice para monitorizar sonidos cardiacos a lo largo del tiempo. En estas realizaciones, se contempla adicionalmente que los sonidos sean monitorizados emitiendo dichos sonidos a un dispositivo de registro que también está implantado dentro del paciente, o bien presente en el entorno o adosado a la persona. Esto permite que el médico recoja datos a lo largo del tiempo, proporcionando información útil vinculada al órgano que se está monitorizando según funciona, ya sea durante la actividad normal o bajo estrés
(p. ej., actividad física vigorosa). De esta manera, el micrófono implantable de la presente invención puede utilizarse con fines de diagnóstico e investigación.

No se pretende que la presente invención se limite a las realizaciones descritas anteriormente. Se pretende que puedan utilizarse diversas alternativas, modificaciones y equivalentes. También se pretende que la presente invención sea igualmente aplicable a diversos usos. Por ejemplo, el micrófono implantable y el procesador de audio (es decir, los otros componentes del sistema) pueden estar separados, o pueden integrarse en un dispositivo. De esta manera, las descripciones no pretenden limitar el alcance de la invención.

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Definiciones

La laringe es el órgano de la voz. Está compuesta por el conducto respiratorio entre la faringe inferior y la tráquea, que contiene las cuerdas vocales y que está formado por cartílagos (es decir, el tiroide, el cricoide, la epiglotis y los cartílagos apareados aritenoides, corniculados y cuneiformes).

La laringofaringe es la porción de la faringe situada debajo del borde superior de la epiglotis, y que se abre hacia la laringe y el esófago.

La faringe es el área generalmente denominada "garganta". Este área abarca la cavidad musculomembranosa situada detrás de las cavidades nasales, la boca, y la laringe y el esófago.

La nasofaringe es la porción de la faringe que está situada sobre el paladar blando.

Según se emplea en el presente documento, el término "individuo" se refiere a un humano u otro animal. Se pretende que el término abarque a pacientes, tales como los pacientes vocalmente disminuidos, así como a pacientes internos o externos con los cuales se emplea la presente invención como dispositivo de diagnóstico o de monitorización. También se pretende que la presente invención se emplee con individuos sanos (es decir, humanos y otros animales que no estén vocalmente disminuidos, y que tampoco padezcan enfermedades). Además, no se pretende que el término se limite a ningún tipo o grupo particular de humanos u otros animales.

Según se emplea en el presente documento, el término "estimulador vocal" se refiere a cualquier dispositivo o método que ayude a la vocalización de pacientes vocalmente disminuidos. Por ejemplo, el término abarca los dispositivos que estimulan eléctrica, mecánica o electromecánicamente a las cuerdas vocales, de manera tal que se obtenga la vocalización. También abarca dispositivos y métodos que simulan los sonidos vocales.

Según se emplea en el presente documento, el término "biocompatible" se refiere a cualquier sustancia o compuesto que tenga un efecto mínimo (es decir, que no se perciba ninguna diferencia significativa al compararlo con un control), o bien ninguno, sobre el tejido circundante. Por ejemplo, en algunas realizaciones de la presente invención, el recipiente incluye una cubierta biocompatible que contiene un micrófono; la cubierta misma tiene un efecto mínimo sobre los tejidos que circundan la cubierta y sobre el individuo, una vez que el micrófono implantable se ha colocado quirúrgicamente. También se pretende que el término se aplique en referencias a las sustancias o compuestos utilizados a fin de minimizar o evitar una reacción inmunológica a la cubierta o a otros aspectos de la invención. Los materiales biocompatibles particularmente preferidos incluyen, pero no se limitan a, el titanio, el oro, el platino, el zafiro y la cerámica.

Según se emplea en el presente documento, el término "implantable" se refiere a cualquier dispositivo que puede implantarse quirúrgicamente en un paciente. Se pretende que el término abarque diversos tipos de implantes. Por ejemplo, el dispositivo puede implantarse dentro de una cavidad corporal (p. ej., las cavidades torácica y abdominal), bajo la piel (es decir, subcutáneo), o colocarse en cualquier otra ubicación adecuada para el uso del dispositivo. Un dispositivo implantado es uno que ha sido implantado dentro de un individuo, mientras que un dispositivo que es "externo" al individuo no se implanta dentro del individuo (es decir, el dispositivo se sitúa externamente a la piel del individuo).

Según se emplea en el presente documento, el término "herméticamente sellado" se refiere a un dispositivo u objeto que está sellado de tal manera que se impida que los líquidos o gases situados fuera del dispositivo entren al interior del dispositivo, al menos en cierto grado. Se pretende que el sellado se logre por diversos medios, incluyendo, pero sin limitarse a, los medios mecánicos, el pegamento o los selladores, etc. En realizaciones particularmente preferidas, el dispositivo herméticamente sellado se fabrica de manera tal que sea completamente estanco (es decir, no se permite a ningún líquido o gas entrar al interior del dispositivo en absoluto).

Según se emplea en el presente documento, el término "reproducción de sonido" se refiere a la reproducción de información sonora desde una fuente de audiofrecuencia de señales eléctricas. Se pretende que el término abarque sistemas completos de reproducción de sonido (es decir, que incluyan la fuente original de información de audio, el preamplificador, y los circuitos de control, y el o los amplificadores y altavoces de potencia de audiofrecuencia). Se pretende que el término abarque la reproducción del sonido monofónico, así como el estereofónico, incluyendo la emisión múltiple estereofónica. En algunas realizaciones, un sistema de reproducción de sonido compuesto por componentes de alta calidad, y que reproduce fielmente la información de audio original, y con muy bajos niveles de ruido, se denomina un sistema de "alta fidelidad" (hi-fi). Según se emplea en el presente documento, el término "procesador de audio" se refiere a cualquier dispositivo o componente que procesa el sonido para cualquier fin.

Según se emplea en el presente documento, el término "onda acústica" y "onda sonora" se refieren a una onda que se emite a través de un material sólido, líquido y/o gaseoso, como resultado de las vibraciones mecánicas de las partículas que componen el material. El modo normal de propagación de ondas es longitudinal (es decir, la dirección del movimiento de las partículas es paralela a la dirección de la propagación de la onda), y la onda, por lo tanto, consiste en compresiones y enrarecimientos del material. Se pretende que la presente invención abarque ondas con diversas frecuencias, aunque se trate de las ondas que caen dentro de la gama audible del oído humano (p. ej., aproximadamente entre 20 Hz y 20 kHz). Las ondas con frecuencias mayores que 20 kHz, aproximadamente, son ondas "ultrasónicas".

Según se emplea en el presente documento, el término "frecuencia" (v o f) se refiere al número de ciclos completos de una cantidad periódica que ocurren en una unidad de tiempo. La unidad de frecuencia es el "hercio", que corresponde a la frecuencia de un fenómeno periódico que tiene un periodo de un segundo. La siguiente Tabla 1 enumera diversas gamas de frecuencias que forman parte de una mayor serie continua de frecuencias. Las bandas de radiofrecuencia internacionalmente acordadas se muestran en esta tabla. Las frecuencias de microondas que oscilan entre las bandas VHF y EHF (es decir, de 0,225 a 100 GHz) se subdividen usualmente en bandas indicadas por las letras P, L, S, X, K, Q, V y W.

TABLA 1

Bandas de Radiofrecuencia
Frecuencia	Banda	Longitud de onda
300 a 30GHz	Frecuencia Extremadamente Alta (EHF)	1 mm a 1 cm
30 a 3 GHz	Frecuencia Superalta (SHF)	1 cm a 10 cm
3 a 0,3 GHz	Frecuencia Ultraalta(UHF)	10 cm a 1 m
300 a 30 MHz	Frecuencia Muy Alta (VHF)	1 m a 10 m
30 a 3 MHz	Frecuencia Alta (HF)	10 m a 100 m
3 a 0,3 MHz	Frecuencia Media (MF)	100 m a 1000 m
300 a 30 kHz	Frecuencia Baja (LF)	1 km a 10 km
30 a 3 kHz	Frecuencia Muy Baja (VLF)	10 km a 100 km

Según se emplea en el presente documento, el término "ganancia", medido en decibelios, se utiliza como medida de la capacidad de un circuito, dispositivo o aparato electrónico para aumentar la magnitud de un parámetro dado de entrada eléctrica. En un amplificador de potencia, la ganancia es la razón entre la salida de potencia y la entrada de potencia del amplificador. "Control de ganancia" (o "control de volumen") es un circuito o dispositivo que varía la amplitud de la señal de salida desde un amplificador.

Según se emplea en el presente documento, el término "decibelio" (dB) es una unidad sin dimensión utilizada para expresar la razón entre dos potencias, voltajes, corrientes o intensidades de sonido. Es igual a 10 x el logaritmo común de la razón de las potencias. Si dos valores de potencia (P1 y P2) difieren en n decibelios, entonces n = 10 log_{10}(P2/P1), o bien P2/P1 = 10 ^{n/10}. Si P1 y P2 son las potencias de entrada y salida, respectivamente, de una red eléctrica, y si n es positivo (es decir, P2 > P1), hay ganancia de potencia. Si n es negativo (es decir, P1 > P2), hay una pérdida de potencia.

Según se emplea en el presente documento, los términos "onda portadora" y "portadora" se refieren a una onda que se pretende modular o, en una onda modulada, al componente espectral de la frecuencia portadora. El proceso de modulación produce componentes espectrales denominados "bandas laterales" que se distribuyen en bandas de frecuencia en el lado superior ("banda lateral superior") o bien en el inferior ("banda lateral inferior") de la frecuencia portadora. Una banda lateral en la cual algunos de los componentes espectrales están sumamente atenuados se denomina "banda lateral residual". Generalmente, estos componentes corresponden a la más alta frecuencia en las señales moduladoras. Una frecuencia única en una banda lateral se denomina "frecuencia lateral", mientras que la "banda base" es la banda de frecuencia ocupada por todas las señales moduladoras emitidas.

Según se emplea en el presente documento, el término "modulación" se usa en referencias generales a la alteración o modificación de cualquier parámetro electrónico por otro. Por ejemplo, abarca el proceso por el cual ciertas características de una onda (la "onda portadora" o la "señal portadora") se modulan o modifican según la característica de otra onda (la "onda moduladora"). El proceso inverso es la "demodulación", en el cual se obtiene una onda de salida que tiene las características de la onda o señal moduladora original. Las características de la portadora que pueden modularse incluyen la amplitud y el ángulo de fase. La modulación por una señal indeseable se denomina "modulación cruzada", mientras que la "modulación múltiple" es una sucesión de procesos de modulación en la cual la totalidad, o una parte de la onda modulada de un proceso se convierte en la onda moduladora para el siguiente.

Según se emplea en el presente documento, el término "demodulador" ("detector") se refiere a un circuito, aparato o elemento de un circuito que demodula la señal recibida (es decir, extrae la señal de una portadora, con distorsión mínima). Un "modulador" es cualquier dispositivo que efectúa la modulación.

Según se emplea en el presente documento, el término "dieléctrico" se refiere a un material sólido, líquido o gaseoso que puede sostener un campo eléctrico y actuar como aislador (es decir, un material que se utiliza para impedir la pérdida de carga o corriente eléctrica de un conductor. Los aisladores tienen una muy alta resistencia a la corriente eléctrica, por lo que el flujo de corriente a través del material es generalmente despreciable).

Según se emplea en el presente documento, el término "dispositivo electrónico" se refiere a un dispositivo u objeto que utiliza las propiedades de los electrones o iones que se mueven en el vacío, en un gas o en un semiconductor. Los "circuitos electrónicos" se refieren al camino del movimiento de electrones o iones, así como a la dirección provista por el dispositivo u objeto a los electrones o iones. Un "circuito" o "paquete electrónico" es una combinación de múltiples dispositivos y conductores eléctricos que, al conectarse entre sí, forman un camino conductor a fin de efectuar una función deseada, tal como la amplificación, el filtrado o la oscilación. Cualquier parte constituyente del circuito, distinto de las interconexiones, se denomina un "elemento de circuito". Un circuito puede estar compuesto por componentes discretos, o puede ser un "circuito integrado". Un circuito se dice "cerrado" cuando forma un camino continuo para la corriente. Se contempla que se incluya cualquier número de dispositivos dentro de un paquete electrónico. Se pretende, además, que diversos componentes se incluyan en múltiples paquetes electrónicos que funcionen cooperativamente a fin de amplificar el sonido. En algunas realizaciones, el paquete de "electrónica vocal" se refiere al sistema entero empleado para mejorar y/o amplificar la producción de sonido.

Según se emplea en el presente documento, el término "electret" se refiere a una sustancia que está permanentemente electrificada, y que tiene extremos con cargas opuestas.

Según se emplea en el presente documento, el término "amplificador" se refiere a un dispositivo que produce una salida eléctrica que es una función del correspondiente parámetro de entrada eléctrica, y que aumenta la magnitud de la entrada por medio de energía extraída de una fuente externa (es decir, produce una ganancia). La "amplificación" se refiere a la reproducción de una señal eléctrica por un dispositivo electrónico, usualmente con una intensidad aumentada. Los "medios de amplificación" se refieren al uso de un amplificador a fin de amplificar una señal. Se pretende que los medios de amplificación incluyan también los medios para procesar y/o filtrar la señal.

Según se emplea en el presente documento, el término "receptor" se refiere a la parte de un sistema que convierte las ondas emitidas en una forma deseada de salida. La gama de frecuencias sobre la cual opera un receptor con un rendimiento seleccionado (es decir, un nivel conocido de sensibilidad) es el "ancho de banda" del receptor. La "señal mínima discernible" es el valor más pequeño de potencia de entrada que da como resultado una salida del receptor.

Según se emplea en el presente documento, el término "emisor" se refiere a un dispositivo, circuito o aparato de un sistema que se utiliza para emitir una señal eléctrica a la parte receptora del sistema. Una "bobina emisora" es un dispositivo que recibe una señal eléctrica y la emite a una "bobina receptora". Se pretende que puedan emplearse bobinas emisoras y receptoras conjuntamente con imanes de centrado que funcionan para mantener la ubicación de las bobinas en una posición y/o ubicación particular.

Según se emplea en el presente documento, el término "altavoz" se refiere a dispositivos electroacústicos que convierten la energía eléctrica en energía sonora. El altavoz es la unidad final en todo reproductor de sonido o circuito acústico de cualquier receptor. No se pretende que la presente invención se limite a cualquier tipo particular de altavoz. Por ejemplo, el término abarca altavoces que incluyen, pero no se limitan a, altavoces magnéticos, cónicos, en forma de cuerno, de cristal, de restricción magnética, de armadura magnética, electrostáticos, de laberinto. También se pretende que se empleen altavoces múltiples de configuraciones idénticas o distintas en la presente invención.

Según se emplea en el presente documento, el término "micrófono" se refiere a un dispositivo que convierte energía sonora en energía eléctrica. Es el reverso del altavoz, aunque en algunos dispositivos, puede utilizarse el altavoz-micrófono para ambos fines (es decir, un micrófono altavoz). Diversos tipos de micrófonos son abarcados por esta definición, incluyendo realizaciones de carbón, de capacitores, de cristal, de bobina móvil y de cinta. La mayoría de los micrófonos operan convirtiendo las ondas sonoras en vibraciones mecánicas que luego producen energía eléctrica. La fuerza ejercida por el sonido es generalmente proporcional a la presión sonora. En algunas realizaciones, se acopla mecánicamente un diafragma delgado a un dispositivo adecuado (p. ej., una bobina). En realizaciones alternativas la presión sonora se convierte en presión eléctrica por deformación directa de cristales apropiados, magnetorrestrictivos o piezoeléctricos (p. ej., micrófonos de magnetorrestricción y de cristal).

Según se emplea en el presente documento, el término "transductor" se refiere a cualquier dispositivo que convierte un parámetro no eléctrico (p. ej., el sonido, la presión o la luz) en señales eléctricas, o viceversa. Los micrófonos son transductores electroacústicos.

Según se emplea en el presente documento, el término "resistor" se refiere a un dispositivo electrónico que posee resistencia, y que se selecciona para este uso. Se pretende que el término abarque todos los tipos de resistores, incluyendo, pero sin limitarse a, los resistores de valor fijo o ajustable, de carbón, bobinados con alambre, y de película. El término "resistencia" (R; ohmio) se refiere a la tendencia de un material a resistir el pasaje de una corriente eléctrica, y a convertir la energía eléctrica en energía térmica.

Según se emplea en el presente documento, el término "reinicio" se refiere a la restauración de un dispositivo o aparato eléctrico o electrónico a su estado original, a continuación de la operación del equipo.

Según se emplea en el presente documento, el término "carga residual" se refiere a la porción de una carga almacenada en un capacitor que se retiene cuando el capacitor se descarga rápidamente, y que puede ser retirada posteriormente. Aunque no es necesario utilizar la presente invención, se postula que esto resulta del movimiento viscoso del material dieléctrico sometido a carga, lo que causa que algo de la carga penetre en el material dieléctrico y, por lo tanto, se aleje relativamente de las placas; sólo la carga cerca de las placas es retirada por la descarga rápida.

Según se emplea en el presente documento, el término "corriente" se refiere al caudal de flujo de la electricidad. La corriente se expresa usualmente en amperios; el símbolo empleado es "A"

Según se emplea en el presente documento, el término "corriente residual" se refiere a una corriente que fluye por poco tiempo en el circuito externo de un dispositivo electrónico activo después que el suministro de energía al dispositivo ha sido apagado. La corriente residual es el resultado de la velocidad finita de los portadores de carga que pasan a través del dispositivo. El término "activo" se emplea en referencia a cualquier dispositivo, componente o circuito que produce ganancia o que tiene una función direccional. Una "corriente activa", un "componente activo", un "componente energético", un "componente de potencia" o un "componente en la fase de la corriente" se refiere al componente que está en fase con el voltaje, considerándose la corriente alterna y el voltaje como magnitudes vectoriales. El término "pasivo" se refiere a cualquier dispositivo, componente o circuito que no produce ganancia, o que no tiene una función direccional. Se pretende que el término abarque la resistencia pura, la capacitancia, la inductancia, o una combinación de las mismas.

Según se emplea en este documento, los términos "fuente de energía" y "suministro de energía" se refieren a cualquier fuente de energía eléctrica en forma adecuada para operar circuitos electrónicos. La energía de corriente alterna puede derivarse directamente, o bien por medio de un transformador adecuado. La "corriente alterna" se refiere a una corriente eléctrica cuya dirección en el circuito se invierte periódicamente con una frecuencia f, que es independiente de las constantes del circuito. La energía de corriente directa puede suministrarse desde varias fuentes, incluyendo, pero sin limitarse a, las pilas o los circuitos adecuados de rectificador / filtro, o desde un convertidor. La "corriente directa" se refiere a una corriente unidireccional de valor sustancialmente constante. El término también abarca realizaciones que incluyen un "bus" para suministrar energía a varios circuitos o a varios puntos distintos en un circuito. Un "paquete de energía" se emplea en referencia a un dispositivo que convierte la energía, desde una fuente de corriente alterna o de corriente directa, en una forma que es adecuada para operar uno o más dispositivos electrónicos.

Parte experimental

Los siguientes ejemplos se proporcionan a fin de demostrar e ilustrar adicionalmente ciertas realizaciones y aspectos preferidos de la presente invención, y no deben interpretarse como limitaciones del alcance de la misma.

En la revelación experimental que sigue, se aplican las siguientes abreviaturas: dB (decibelio); kHz (kilohercio); NPS (Nivel de Presión Sonora); Frye Electronics (Frye Electronics, Inc., Tigard, OR); Realistic (Realistic, Radio Shack, Ft. Worth, TX); y Knowles (Knowles Electronics, Itasca, IL).

Ejemplo 1 Prueba de Micrófonos Implantables

En este Ejemplo, se probaron diversos micrófonos implantables bajo condiciones controladas. La Figura 9 proporciona un diagrama de la configuración y de las conexiones utilizadas. En estos experimentos, el equipo de pruebas se colocó sobre trípodes y se dispuso de manera tal que la distancia desde los micrófonos al altavoz era de 30,48 cm, aproximadamente. Los micrófonos se centraron vertical y horizontalmente con el altavoz, y la distancia al suelo de la sala de sonido era de 127 cm, aproximadamente.

La configuración de software / pruebas se estableció según lo diagramado en la Figura 9. El Sistema de Medición y Análisis de Banda de Audio SYSid se cargó en el ordenador. Para cada configuración de micrófono probada, se emitió un trino de onda sinusoidal barrida desde el altavoz (JBL) a un nivel de aproximadamente 90 dB de NPS, y se trazó la respuesta del micrófono en dB (con respecto a la respuesta del micrófono de referencia ER-7) por frecuencia, desde 0,1 a 10 kHz. Los gráficos de respuesta se imprimieron directamente desde la pantalla del ordenador, y se guardaron en memoria en formato ASCII. Los parámetros individuales de configuración de la prueba permanecieron constantes a lo largo de las pruebas, y se capturaron en el extremo superior de cada gráfico impreso.

La Figura 10 es un gráfico que muestra el rendimiento de una realización del micrófono implantable de la presente invención. Este gráfico también muestra las dimensiones y la forma del micrófono. En esta Figura, la gama de frecuencias está entre 0,1 y 7,0 kHz. También en esta Figura, la línea A muestra los resultados para el micrófono de referencia ER-7 probado al aire libre, mientras que la línea B muestra los resultados para el micrófono implantable probado en una caja Fonix. Según se muestra en esta Figura, el micrófono implantable exhibió una buena respuesta de frecuencia, con buena salida de voltaje. Además, los niveles de audición normal fueron buenos para esta realización del micrófono implantable. Sobre este gráfico, el nivel de dB es relativo a un voltio (1v) a 0 dB. En general, el gráfico muestra los diversos valores desde un voltio (1v) a 0 dB en dB.

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Se probaron doce micrófonos en este Ejemplo. El primer transductor empleado en el micrófono fue un EM 9468 (Knowles). Las dimensiones de este micrófono eran de 30 mm de diámetro y 2,5 mm de espesor. El micrófono estaba alojado en dos piezas de plástico flexible de 0,75 mm, separadas por tuberías de silicona de 1,5 mm, forradas en plastidip y epoxy. La calidad de sonido de este micrófono antes del montaje dentro de la cubierta era buena para el habla y la música. Sin embargo, la calidad del sonido del montaje completo del micrófono era dudosa, y la salida de voltaje era baja. La calidad de sonido empeoró hasta llegar a un sonido hueco, muy borroso, cuando el montaje del micrófono se metió en el agua.

El segundo micrófono implantable probado utilizaba un transductor EE 296 (Knowles), y tenía entre 31 y 34 mm de diámetro y 2 mm de espesor. El transductor estaba alojado dentro de una cubierta de titanio de 0,5 mm en forma de lágrima, con paredes separadas por una formación de tuberías de silicona de 0,51 mm. La calidad del sonido del transductor antes del montaje dentro de la cubierta era buena. Sin embargo, el micrófono implantable, ya montado, sonaba débil y "metálico", y requería mucha más amplitud para gobernar los altavoces. Al probarse en el agua, el montaje del micrófono se inundó rápidamente, debido a una grieta en el forro de la cubierta. Sin embargo, la calidad del sonido era buena antes de inundarse por completo.

El tercer micrófono implantable empleaba un EM 9468 (Knowles) como transductor, y tenía 36 mm de diámetro y 6,0 mm de espesor. Este micrófono se colocó dentro de una cubierta de plástico con un lado cubierto con Mylar (0,02 mm de espesor). Antes del montaje dentro de la cubierta, la calidad de sonido del micrófono era estupenda para el habla y el ruido. Sin embargo, después del montaje, la calidad de sonido del micrófono era pobre, con demasiados bajos, con una producción limitada de frecuencia del extremo alto, y un alto grado de distorsión. Al probarse en el agua, el micrófono sonaba algo mejor a una profundidad de inmersión de aproximadamente 15 mm, aunque el sonido aún tenía demasiados bajos, con casi ninguna frecuencia alta.

El cuarto micrófono implantable empleaba un transductor EM 9468 (Knowles), y tenía 25 mm de diámetro y 1,9 mm de espesor. El micrófono se alojaba dentro de tuberías de silicona de 0,76 mm, envueltas y selladas en una configuración circular, con el micrófono sellado en epoxy. Igual que en las otras pruebas, el micrófono solo sonaba estupendamente en la caja. El micrófono montado también sonaba bien, pero el dispositivo completamente montado tenía una pobre respuesta de frecuencia.

El quinto micrófono implantable probado utilizaba un transductor FK 496 (Knowles), y medía 40 mm x 20 mm, con 1,9 mm de espesor. La cubierta para este micrófono consistía en tubos de 35 mm unidos a fin de producir un solo tubo. Antes del montaje dentro de la cubierta, la calidad de sonido del micrófono era buena para el habla y el ruido. Después del montaje, la sensibilidad había disminuido, aunque la calidad de sonido de las gamas alta y media era buena. Sin embargo, la resonancia de "caracola" era muy notoria. En la prueba de inmersión, el micrófono montado sonaba bien hasta que se inundó (entre 10 y 15 mm de profundidad en el agua)

El sexto micrófono implantable probado utilizaba un transductor FO196 (Knowles), y medía 15 mm x 10 mm, con 2,5 mm de espesor. La cubierta de titanio contenía tuberías de silicona de 0,76 mm, y estaba forrada en plastidip. Antes del montaje, la calidad de sonido del transductor era muy buena. Después del montaje en el micrófono, se requería una extensa amplificación a fin de que el micrófono funcionase. En general, la respuesta de frecuencia era pobre, y la señal era difícil de oír (es decir, la salida era muy baja).

El séptimo micrófono implantable probado utilizaba un transductor FE 296 (Knowles), y medía 45 x 25 mm, con 5,0 mm de espesor. La cubierta para este micrófono consistía en cinco tubos de polivinilo de 4,8 mm, de paredes delgadas, instalados en una vejiga de goma. El micrófono estaba instalado en la abertura. Antes del montaje, la calidad de sonido del micrófono era muy buena. Después del montaje, los bajos eran muy buenos, aunque no había sonidos altos, y los bajos eran borrosos. Al probarse debajo del agua, no había sonidos de las gamas alta o media, y había un alto grado de distorsión.

El octavo micrófono implantable probado empleaba un transductor 8946 (Knowles). La cubierta consistía en tres tubos de silicona de 0,76 mm, asegurados de manera relativamente distante, de 20 mm, 10 mm y 15 mm. Antes del montaje, la calidad de sonido del micrófono era muy buena, y no sufrió alteración después de instalar los tubos. La resonancia de "caracola" era muy notoria en el tubo de 20 mm, y mínima en el más corto (es decir, el de 10 mm). La calidad de sonido era buena cuando el micrófono se sumergió, aunque la señal era débil.

El noveno micrófono implantable probado empleaba un transductor RS 270-0928 (Realistic), y medía 12 mm, con 12 mm de espesor. El micrófono se instaló con una tubería de silicona de 0,51 mm, y una cubierta de titanio de 0,09 mm, sellada en plastidip. Antes del montaje, el micrófono tenía un notorio silbido. Después del montaje, la calidad de sonido del micrófono era buena, con buena calidad de las gamas baja, media y alta. Al sumergirse en el agua, entre 10 y 15 mm, la calidad de sonido del micrófono también era buena.

El décimo micrófono implantable probado empleaba un transductor RS 270-0921 (Realistic), y medía 12 mm de diámetro y 12 mm de espesor. El micrófono se instaló con una tubería de silicona de 0,76 mm y una cubierta de titanio, y se selló en plastidip. Antes del montaje, la calidad de sonido del micrófono era aceptable, pero había notoriamente más silbido que en los micrófonos Knowles utilizados anteriormente. Después del montaje, la calidad de sonido del micrófono era buena, tanto en el aire como sumergido en el agua.

El undécimo micrófono implantable probado fue un FE 296 (Knowles), de 12 mm de diámetro y de 3,3 mm de espesor. El micrófono se instaló dentro de una cubierta de 0,02 mm, entre dos superficies gruesas y rígidas compuestas de titanio. Antes del montaje, la calidad de sonido del micrófono era buena. La calidad de sonido también era muy buena después del montaje. Al sumergirse, la calidad de sonido era mejor que la de todos los micrófonos previamente probados. Sin embargo, la cubierta tenía filtraciones.

El duodécimo micrófono probado era un FE 296 (Knowles), de 20 mm de diámetro y 4,5 mm de espesor. El micrófono se instaló con una tubería de 0,76 mm retenida entre dos placas rígidas de tuberías de silicona de graduación médica. Antes del montaje, así como después de él, la calidad de sonido del micrófono era muy buena. Al sumergirse, la calidad de sonido del micrófono era notablemente buena.

Estos resultados indicaron que el micrófono FE 296 (Knowles) de 20 mm de diámetro y 4,5 mm de espesor, instalado entre dos placas rígidas, producía la mejor calidad de sonido (Figura 11). Estos resultados también indicaron que los micrófonos implantables de la presente invención pueden producirse a fin de maximizar el desplazamiento de los diafragmas de micrófonos de "electret". Esto se logró empleando dos superficies rígidas, con un fuelle relativamente flexible o un dispositivo de muelles (p. ej., tuberías de silicona) colocado entre las dos superficies rígidas. La respuesta de frecuencia del micrófono puede ajustarse cambiando la tensión o rigidez (es decir, la flexibilidad) del fuelle o los muelles, o cambiando el micrófono de "electret" utilizado. La sensibilidad del micrófono implantable era adecuada y la calidad del sonido era buena.

La Figura 11 muestra una realización del micrófono implantable de la presente invención, correspondiente al duodécimo micrófono probado. Para aumentar la sensibilidad del sistema, puede maximizarse la rigidez de las placas (1100), la superficie de las placas, o el área entre las placas (es decir, la cámara) (1110). Para maximizar las frecuencias bajas, el fuelle (1120) puede aflojarse, o bien puede seleccionarse un micrófono de "electret" (1130) con bajo énfasis de frecuencia. Por ejemplo, el micrófono de "electret" (1130) escogido puede seleccionarse basándose en sus capacidades de respuesta de frecuencia, a fin de mejorar las respuestas de frecuencia generales del sistema completo de micrófono implantable.

Claims (14)

1. Un aparato para amplificar la voz o para monitorizar funciones corporales, que comprende: un micrófono electrónico implantable para producir una señal electrónica en respuesta a las vocalizaciones o funciones corporales de un sujeto, en el cual dicho micrófono implantable está herméticamente sellado y contenido dentro de una cubierta biocompatible; un medio de amplificación para amplificar dicha señal electrónica a fin de producir una señal amplificada; y un medio de emisión para emitir dicha señal amplificada a fin de producir una señal emitida.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el cual dicho medio de amplificación comprende, además, un medio de filtrado.

3. El aparato de la reivindicación 2, en el cual dicho medio de amplificación comprende, además, un medio de procesamiento.

4. El aparato de la reivindicación 1, incluyendo además un medio de modulación, en el cual dicha señal amplificada es modulada; y un medio de demodulación, en el cual dicha señal emitida es demodulada.

5. El aparato de la reivindicación 4, en el cual dicha señal modulada se selecciona del grupo que consiste en AM, FM y banda de bajos.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el cual dicho medio de emisión está compuesto por una bobina emisora, una bobina receptora, un amplificador y al menos un altavoz.

7. El aparato de la reivindicación 6, en el cual dicha bobina emisora es implantable.

8. El aparato de la reivindicación 6, en el cual dicha bobina receptora es externa.

9. El aparato de la reivindicación 6, en el cual dicho altavoz es un altavoz de salón.

10. El aparato de la reivindicación 6, en el cual dicho altavoz es un altavoz personal.

11. El aparato de la reivindicación 1, en el cual dicha cubierta biocompatible incluye un material seleccionado del grupo integrado por el titanio, el oro, el platino, el zafiro, materiales cerámicos y la silicona.

12. El aparato de la reivindicación 1, en el cual dicho micrófono implantable es completamente estanco.

13. El aparato de cualquier reivindicación precedente, que incluye además un medio de monitorización para monitorizar dicho micrófono implantable.

14. El aparato de la reivindicación 13, en el cual dicha función corporal se selecciona del grupo integrado por el ritmo cardiaco, la respiración, y el movimiento intestinal.