新型压电式人工中耳作动器的设计及实验

摘要

随着社会老龄化和现代工业化的影响,听力损伤人数增多,对能够补偿听力损失且具有良好舒适性和便捷性的助听装置的需求也急剧加大。大部分感音神经性听力损伤通过佩戴常规的空气传导式助听器来改善听力。为了解决常规的空气传导式助听器所带来的如耳道堵塞、声音负反馈等问题,从1970年代起,中耳植入式助听器作为一种新型的助听装置开始得到研究和发展。相比于国外对人工中耳的原理和应用的研究和开发,国内的研究还处在起步阶段,暂时还没有产品问世。
　　基于以上问题,在国家自然科学基金的资助下,本论文致力于人工中耳的设计和研究,目的是开发出一套高性价比的中耳植入式助听装置。本文提出了一种砧骨激励式的中耳植入助听装置,采用压电叠堆作为激振源,在此基础上,研究设计了一种全新的能够满足人体植入要求的固定式人工中耳作动器。在设计过程中,首先建立了先写建立了包括耳蜗在内的精确的人耳模型,然后是提取砧骨响应,
　　基于中耳系统的有限元模型提取了砧骨的响应特性,为作动器的设计提供参考。然后采用有限单元法来估算作动器的性能,对装置的共振频率和输出位移进行预估。在此基础上,考虑实际植入时手术的便捷性,对作动器的固定支撑装置进行了设计,使其能够实现手术过程中方便灵活的位置调节,同时满足可靠固定的要求。在完成样机的加工制造之后,使用激光测振仪对作动器的振动位移以及频率响应特性进行了测试。最后通过颞骨实验,测试了所设计的中耳植入装置的听力补偿能力。实验结果表明该作动器具有良好的动态响应特性,谐波失真度小于1％,在6.9Vrms电压驱动下能够提供相当于鼓膜处90dB SPL激励的效果,可以激励镫骨产生足够的位移以补偿听力损失,是一款有效的助听装置。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 课题背景

1.3 国内外人工中耳研究状况

1.4 课题研究的意义

1.5 本文的主要章节安排

第二章 中耳传递特性研究

2.1 人耳的结构

2.3 中耳有限元模型建立

2.4 中耳传递特性研究

2.5 本章小结

第三章 中耳植入式助听装置作动器的设计

3.1 已有的人工中耳作动器结构

3.2 压电材料的特性

3.3 压电叠堆的建模分析

3.4 新型砧骨激励式人工中耳的实现原理

3.5 作动器的设计与分析

3.6 本章小结

第四章 支撑装置的设计

4.1 人工中耳植入结构的分类

4.2 装置的植入位置

4.3 固定装置的结构设计

4.4 植入装置的加工

4.5 本章小结

第五章 作动器听力补偿能力的实验验证

5.1 实验概述

5.2 无载荷条件下作动器的动态特性

5.3 听骨激励实验

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 主要创新点

6.3 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文攻读硕士学位期间参加的科研项目

攻读硕士学位期间发表的论文