JPH0367694B2 - - Google Patents

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JPH0367694B2
JPH0367694B2 JP50094381A JP50094381A JPH0367694B2 JP H0367694 B2 JPH0367694 B2 JP H0367694B2 JP 50094381 A JP50094381 A JP 50094381A JP 50094381 A JP50094381 A JP 50094381A JP H0367694 B2 JPH0367694 B2 JP H0367694B2
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frequency
signal
electrode
channel
coils
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Ingeboruku Yohanna Hohamaiaa
Eruin Jiruesutaa Hohamaiaa
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F11/00Methods or devices for treatment of the ears or hearing sense; Non-electric hearing aids; Methods or devices for enabling ear patients to achieve auditory perception through physiological senses other than hearing sense; Protective devices for the ears, carried on the body or in the hand
    • A61F11/04Methods or devices for enabling ear patients to achieve auditory perception through physiological senses other than hearing sense, e.g. through the touch sense
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/05Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
    • A61N1/0526Head electrodes
    • A61N1/0541Cochlear electrodes

Description

請求の範囲 1 複数の搬送信号をそれぞれ別々の伝送チヤン
ネルに沿つて送信するため作動可能な発信装置、
および可聴周波数のそれぞれの情報内容を表わす
信号によつて上記搬送信号の少なくとも1つの搬
送信号を変調するため作動可能な変調装置と、 上記搬送信号の1つの搬送信号にそれぞれ応答
する複数の受信チヤンネルを有する各送信信号を
受信するための多重チヤンネル受信装置と、 多重電極補聴装置と、 装置が使用されている時に上記多重電極補聴装
置によつて聴神経に電気的刺激を与えるために、
上記多重チヤンネル受信装置の各受信チヤンネル
をそれぞれ上記多重電極補聴装置の少なくとも1
つの電極に接続するための手段とを備えており、 上記発信装置は、可聴周波数帯域内の複数の周
波数帯域数にそれぞれ対応する複数のチヤンネル
を有し、上記複数の各チヤンネルは、それぞれ1
つの周波数帯域を選択するための帯域波器と、
該帯域波器に接続されその帯域波器からの信
号の周波数及び振幅にに応じた出力信号を発生す
る信号処理回路と、該信号処理回路の出力信号に
よつて搬送信号を変調するための発信器とを含ん
でいることを特徴とする聴神経電気的刺激用の多
重周波数装置。
Claim 1: A transmitting device operable to transmit a plurality of carrier signals, each along a separate transmission channel.
and a modulation device operable to modulate at least one of said carrier signals with a signal representing respective information content of audio frequencies; and a plurality of receiving channels each responsive to one of said carrier signals. a multi-channel receiving device for receiving each transmitted signal having a multi-electrode hearing aid; and a multi-electrode hearing aid for electrically stimulating the auditory nerve by said multi-electrode hearing aid when the device is in use.
Each receiving channel of the multi-channel receiving device is connected to at least one of the multi-electrode hearing aid devices.
and a means for connecting to one electrode, and the transmitting device has a plurality of channels each corresponding to a plurality of frequency bands within the audible frequency band, and each of the plurality of channels has one electrode.
a band waver for selecting one frequency band;
A signal processing circuit that is connected to the bandpass waveform generator and generates an output signal according to the frequency and amplitude of the signal from the bandpass waveform generator, and a transmission for modulating a carrier signal with the output signal of the signal processing circuit. A multifrequency device for electrical stimulation of the auditory nerve, characterized in that it includes a device for electrically stimulating the auditory nerve.

2 上記多重チヤンネル受信装置の各受信チヤン
ネルは、それぞれ1つの同調受信コイルと1つの
信号復調器とを有する請求の範囲第1項記載の多
重周波数装置。
2. The multi-frequency device of claim 1, wherein each receive channel of the multi-channel receiver device has a respective tuned receive coil and a signal demodulator.

3 上記多重電極補聴装置は、細長い組織適合性
の成形体と、この成形体の内部に配置された複数
の導線とを備え、上記複数の各導線は、それぞれ
1つの電極接点に終端し、上記各電極接点は、上
記成形体の表面に取付けられた請求の範囲第1項
または第2項記載の多重周波数装置。
3. The multi-electrode hearing aid device comprises an elongated tissue-compatible molded body and a plurality of conductive wires disposed inside the molded body, each of the plurality of conductive wires terminating in one electrode contact, 3. The multifrequency device according to claim 1, wherein each electrode contact is attached to the surface of the molded body.

4 上記複数の各導線は、蝸牛中に導入する際の
上記成形体の可撓性をよくするために、それぞれ
上記成形体の成形過程の前に波形にされる請求の
範囲第3項記載の多重周波数装置。
4. The method according to claim 3, wherein each of the plurality of conductive wires is made into a corrugated shape before the molding process of the molded body, in order to improve the flexibility of the molded body when introduced into the cochlea. Multi-frequency equipment.

5 上記各電極接点は、蝸牛をその周波数応答に
従つて刺激し得るように上記電極接点を位置決め
された請求の範囲第3項または第4項記載の多重
周波数装置。
5. A multi-frequency device according to claim 3 or claim 4, wherein each of said electrode contacts is positioned such that said electrode contacts can stimulate the cochlea according to its frequency response.

6 上記信号処理回路は、パルス発生器と、上記
帯域波器に接続されその帯域波器からの信号
の周波数に応答して上記パルス発生器の周波数を
制御するための装置と、上記帯域波器を通過し
た信号の振幅に応答して上記パルス発生器のパル
スを制御するための装置とを含んでおり、上記発
信器は、上記パルス発生器の出力信号によつて搬
送信号を変調する請求の範囲第1項記載の多重周
波数装置。
6 The signal processing circuit includes a pulse generator, a device connected to the bandpass generator for controlling the frequency of the pulse generator in response to the frequency of a signal from the bandpass generator, and the bandpass generator. and a device for controlling the pulses of said pulse generator in response to the amplitude of a signal passed through said transmitter, wherein said transmitter modulates a carrier signal by an output signal of said pulse generator. A multi-frequency device according to range 1.

7 上記パルス発生器は、単安定マルチバイブレ
ーターであり、上記信号振幅に応答してパルスを
制御する装置がパルス幅を制御する請求の範囲第
6項記載の多重周波数装置。
7. The multifrequency device of claim 6, wherein said pulse generator is a monostable multivibrator, and wherein said device for controlling pulses in response to said signal amplitude controls pulse width.

8 上記発信装置の複数のチヤンネルは、それぞ
れ0.25〜0.5KHz、0.5〜1.0KHz、1.0〜2.0KHzおよ
び2.0〜4.0KHzの各帯域に対応する請求の範囲第
6項記載の多重周波数装置。
8. The multi-frequency device according to claim 6, wherein the plurality of channels of the transmitting device correspond to bands of 0.25 to 0.5 KHz, 0.5 to 1.0 KHz, 1.0 to 2.0 KHz, and 2.0 to 4.0 KHz, respectively.

9 上記多重チヤンネル受信装置は、4つのチヤ
ンネルを有し、それらの各チヤンネルは、それぞ
れ1つのコイルを含み、上記発信装置は、2つの
コイルを有し、それらの各コイルは、それぞれ2
つの変調された搬送信号を受入れ、上記受信装置
の2つのコイルは、上記発信装置の1つのコイル
と誘導結合され、上記受信装置の他の2つのコイ
ルは、上記発信装置の他の1つのコイルと誘導結
合されている請求の範囲第6項記載の多重周波数
装置。
9 The multi-channel receiving device has four channels, each of which includes one coil, and the transmitting device has two coils, each of which has two coils.
two modulated carrier signals, two coils of the receiving device are inductively coupled to one coil of the transmitting device, and two other coils of the receiving device are inductively coupled to one coil of the transmitting device. 7. A multi-frequency device as claimed in claim 6, wherein the multi-frequency device is inductively coupled with.

10 上記受信装置の2つのコイルは、重ね合せ
に配置され、上記受信装置の他の2つのコイルも
やはり重ね合せに配置され、それによつてこれら
のコイルの相互インダクタンスが最小ならしめら
れた請求の範囲第9項記載の多重周波数装置。
10. The two coils of the receiving device are arranged in a superposition, and the other two coils of the receiving device are also arranged in a superposition, so that the mutual inductance of these coils is minimized. A multi-frequency device according to scope 9.

11 上記発信装置は、上記の複数の変調された
信号を送出するための少なくとも1つのコイルを
有し、上記受信装置は、そのチヤンネル数に対応
した複数のコイルを有し、発信装置の上記コイル
は、受信装置の上記複数のコイルに誘導結合され
ている請求の範囲第1項記載の多重周波数装置。
11 The transmitting device has at least one coil for transmitting the plurality of modulated signals, the receiving device has a plurality of coils corresponding to the number of channels, and the coil of the transmitting device 2. The multi-frequency device of claim 1, wherein: is inductively coupled to said plurality of coils of a receiving device.

12 上記信号処理回路は、ダイナミツクレンジ
圧縮装置と、周波数の高音依存性の補償装置とを
含んでおり、上記発信器は、処理されるアナログ
音響信号によつて搬送信号を変調する請求の範囲
第1項記載の多重周波数装置。
12. The signal processing circuit includes a dynamic range compression device and a frequency treble dependence compensation device, and the oscillator modulates a carrier signal by the processed analog acoustic signal. 2. The multi-frequency device according to claim 1.

13 上記多重チヤンネル受信装置は、4つのチ
ヤンネルを有し、これら各チヤンネルは、それぞ
れ1つのコイルを含み、上記発信装置は、2つの
コイルを有し、これら各コイルは、それぞれ2つ
の変調された搬送信号を受入れ、上記受信装置の
2つのコイルは、上記発信装置の1つのコイルと
誘導結合され、上記受信装置の他の2つのコイル
は、上記発信装置の他のコイルと誘導結合されて
いる請求の範囲第12項記載の多重周波数装置。
13 The multi-channel receiving device has four channels, each channel including one coil, and the transmitting device has two coils, each coil having two modulated channels. receiving a carrier signal, two coils of the receiving device being inductively coupled to one coil of the transmitting device, and two other coils of the receiving device being inductively coupled to another coil of the transmitting device; A multi-frequency device according to claim 12.

14 上記受信装置の2つのコイルは、重ね合せ
に配置され、上記受信装置の他の2つのコイルも
やはり重ね合せに配置され、それによつてこれら
のコイルの相互インダクタンスが最小ならしめら
れた請求の範囲第13項記載の多重周波数装置。
14. The two coils of the receiving device are arranged in a superposition, and the other two coils of the receiving device are also arranged in a superposition, so that the mutual inductance of these coils is minimized. A multi-frequency device according to range 13.

15 適当な非直線性の電子素子により上記ダイ
ナミツクの圧縮が行われる請求の範囲第13項記
載の多重周波数装置。
15. A multifrequency device according to claim 13, wherein said dynamic compression is performed by suitable non-linear electronic elements.

16 上記非直線性の電子素子が対数増幅器であ
る請求の範囲第15項記載の多重周波数装置。
16. The multifrequency device of claim 15, wherein the nonlinear electronic element is a logarithmic amplifier.

17 周波数を上方にずらせた信号によつて対数
増幅器を駆動し、次に、信号の周波数を下方にず
らせることによりダイナミツクレンジの圧縮を行
う請求の範囲第13項記載の多重周波数装置。
17. The multifrequency device according to claim 13, wherein the dynamic range is compressed by driving a logarithmic amplifier with a signal whose frequency is shifted upward, and then shifting the frequency of the signal downward.

18 オクターブ幅の複数の帯域中に配置された
非直線性の素子を使用することによりダイナミツ
クレンジの圧縮を行う請求の範囲第13項記載の
多重周波数装置。
14. The multi-frequency device of claim 13, wherein the dynamic range is compressed by using non-linear elements arranged in a plurality of 18 octave wide bands.

19 利得制御された増幅器を使用することによ
りダイナミツクレンジの圧縮を行なう請求の範囲
第13項記載の多重周波数装置。
19. The multifrequency device of claim 13, wherein the dynamic range is compressed by using a gain-controlled amplifier.

20 上記発信器は、ベース変調される非飽和出
力増巾器を含んでいる請求の範囲第12項記載の
多重周波数装置。
20. The multi-frequency device of claim 12, wherein the oscillator includes a base modulated, non-saturated output amplifier.

21 上記発信器は、エミツター変調される非飽
和出力増巾器を含んでいる請求の範囲第12項記
載の多重周波数装置。
21. The multifrequency device of claim 12, wherein the oscillator includes an emitter modulated non-saturated output amplifier.

22 上記伝送装置は、帯域波器を含み、上記
帯域波器は、発信器タンクおよび同調された受
信回路からなる請求の範囲第12項記載の多重周
波数装置。
22. The multi-frequency device of claim 12, wherein the transmission device includes a band waver, the band waver comprising a transmitter tank and a tuned receiver circuit.

23 上記帯域波器は、臨界結合されている請
求の範囲第22項記載の多重周波数装置。
23. The multi-frequency device according to claim 22, wherein the bandpass filter is critically coupled.

24 上記発信機は、発信器コイルを含む耳フツ
クに取付けられている請求の範囲第13項記載の
多重周波数装置。
24. The multi-frequency device of claim 13, wherein said transmitter is attached to an ear hook containing a transmitter coil.

明細書 本発明は、特に全ろう者又は難聴者が聴感を得
るように神経又は筋肉に電気的刺激を与えるため
の方法、多重チヤンネル電極、多重チヤンネル受
信装置並びに多重周波数装置に、特に電気的パル
スにより刺激を与えることに関する。
Description The present invention relates to a method, a multichannel electrode, a multichannel receiving device, and a multifrequency device for electrically stimulating nerves or muscles so that a deaf or hard-of-hearing person can obtain hearing sensations, and in particular to Concerning giving more stimulation.

乳様突起に植込むための、音波の増幅に役立つ
従来の人工手段(補聴器)の改良は、米国特許第
3209081号により既知である。その場合には植込
まれた受信器は骨と直接に接触しており、音波は
そこから骨伝導により内耳に導かれる。
An improvement to a conventional prosthetic device (hearing aid) for implantation in the mastoid process that helps amplify sound waves is disclosed in U.S. Patent No.
Known from No. 3209081. In that case, the implanted receiver is in direct contact with the bone, from where the sound waves are guided to the inner ear by bone conduction.

最近は単に音波を増幅するのではなく、音波を
電気的パルスに変換する装置も知られている。パ
ルスは聴神経を電気的に刺激して聴感をひき起こ
すために用いられる。米国特許第3449768号には、
視覚又は聴覚系統を刺激するために役立つ所望の
勾配をもつた電界を発生させるために符号化パル
ス列を用いることが記載されている。また米国特
許第3752939号には、電極の全長に亘り2本の導
線を表面に備えた電極を用いることが記載されて
いる。
Recently, devices that do not simply amplify sound waves but also convert sound waves into electrical pulses have become known. The pulses are used to electrically stimulate the auditory nerve and cause the sensation of hearing. U.S. Patent No. 3,449,768 includes
The use of encoded pulse trains to generate electric fields with desired gradients useful for stimulating the visual or auditory system has been described. Further, US Pat. No. 3,752,939 describes the use of an electrode having two conductive wires on its surface over the entire length of the electrode.

耳咽喉会誌第103巻、1977年12月発行、シンド
ラーほかの論文「多重電極の蝸牛内への植込み」
には、空間的に局在化された猫の聴神経の刺激が
記載されている。耳咽喉年報90/7、1976年、ク
ラーク及びホールウオースの論文「蝸牛植込みの
ための多重電極アレイ」には、扁平な可撓性担体
物質上に取付けた薄膜構造をもつ蝸牛電極が記載
されている。そのほかに、細い導線束のような装
置も知られ、蝸牛から引出された後に聴神経に直
接に電気的刺激を与えるために用いられる。
Journal of the Otolaryngology Society, Vol. 103, published December 1977, paper by Schindler et al. "Intracochlear implantation of multiple electrodes"
describes spatially localized stimulation of the auditory nerve in cats. Otolaryngology Annual Report 90/7, 1976, Clark and Hallworth's article ``Multiple electrode arrays for cochlear implantation'' describes a cochlear electrode with a thin film structure mounted on a flat flexible carrier material. . Other devices are known, such as thin wire bundles, which are used to provide electrical stimulation directly to the auditory nerve after being extracted from the cochlea.

欧州特許願783005671号及びドイツ公開公報
2823798号には、聴神経を電気的に刺激すること
に基づいた植込み可能な多重チヤンネルの補聴器
が記載され、そのために活性素子を備えた回路が
用いられている。
European Patent Application No. 783005671 and German Publication No. 783005671
No. 2823798 describes an implantable multichannel hearing aid based on electrical stimulation of the auditory nerve, for which a circuit with active elements is used.

本発明は、1つの周波数帯域を表わす1つの信
号により各々変調された複数の搬送信号の伝送装
置と、発信器信号を受信するための多重チヤンネ
ル受信装置とを有し、音響信号の1つの周波数帯
域を表わす1つの信号に各々の受信チヤンネルが
所属され、そのほかに、多重チヤンネル電極の少
くとも1つの電極接点に各々の上記受信チヤンネ
ルからの信号を印加する信号印加装置を有し、上
記多重チヤンネル電極は電気的刺激を与えるため
に用いられる、多重チヤンネル電極を介し電気的
刺激を与えるための多重周波数装置を対象として
いる。
The invention comprises a device for transmitting a plurality of carrier signals, each modulated by a signal representing one frequency band, and a multi-channel receiver for receiving the transmitter signal, the device comprising one frequency of the acoustic signal. Each receiving channel is assigned to one signal representing a band, and the multichannel electrode further includes a signal application device for applying a signal from each of the receiving channels to at least one electrode contact of the multichannel electrode. The electrodes are used to provide electrical stimulation and are intended for multi-frequency devices for providing electrical stimulation via multi-channel electrodes.

本発明による聴神経の電気的刺激を改善するた
めの多重周波数装置は、皮ふを通る複数の伝達チ
ヤンネルを有することができ、可聴数波数帯の各
1つの周波数帯域を表わす信号が、それらの伝送
チヤンネルの搬送周波数に重畳される。
The multi-frequency device for improving electrical stimulation of the auditory nerve according to the invention can have a plurality of transmission channels through the skin, and a signal representing each one frequency band of the audio waveband can be transmitted through those transmission channels. is superimposed on the carrier frequency of

本発明による多重チヤンネル受信装置は、或る
所定の発信器信号を受信するように同調された1
個のコイルを各々含む複数の互に独立したチヤン
ネルと、信号復調のために上記コイルに結合され
た復調器と、復調された信号を電極接点に結合す
るための結合装置とを備えている。これらの各々
の受信チヤンネルは、皮ふを通り無線伝送された
各1つの信号を受信する。
A multi-channel receiver according to the invention comprises one channel receiver tuned to receive a certain predetermined oscillator signal.
a plurality of mutually independent channels each including a coil, a demodulator coupled to the coil for signal demodulation, and a coupling device for coupling the demodulated signal to the electrode contacts. Each of these receiving channels receives a respective signal transmitted wirelessly through the skin.

本発明はまた、細長い組織適合性の成形体があ
り、該成形体の内部に複数の導線が配され、各々
の該導線は1つの電極接点に終端し、複数の電極
接点が上記成形体の表面に取付けられ、上記導線
は電極を可撓性とし且つ引張り負荷から解放する
ために波形としてなる、蝸牛に植込むための多重
チヤンネル電極装置に存する。
The present invention also includes an elongated tissue-compatible compact having a plurality of conductive wires disposed within the compact, each conductor terminating in an electrode contact, and a plurality of electrode contacts disposed within the compact. Mounted on the surface, the leads reside in a multi-channel electrode device for implantation in the cochlea, which is corrugated to make the electrode flexible and free from tensile loads.

また本発明は、(a)1つの接点を先端に有する複
数の導線を製造し、(b)電極本体の可撓性を高める
ために上記導線を波形にし、(c)上記接点が真空吸
引により所定位置に保たれるように、上記導線を
成形型中に収容し、(d)上記成形型中に組織的適合
性材料を滴たすことからなる。蝸牛に植込むため
の多重チヤンネル電極装置の製造方法も対象とし
ている。
The present invention also provides the following features: (a) manufacturing a plurality of conductive wires having one contact at the tip; (b) corrugating the conductive wire to increase the flexibility of the electrode body; and (c) making the contact point (d) placing a tissue-compatible material into the mold so as to keep it in place; Also covered is a method of manufacturing a multichannel electrode device for implantation in the cochlea.

本発明による聴覚の電気的刺激を改善する方法
は、(a)可聴周波数帯内の1つの周波数帯域に各々
対応する複数の変調された信号を送出し、(b)これ
らの変調された複数の信号を受信し、(c)変調され
た信号を復調し、(d)復調された信号を、蝸牛に植
込まれた多重チヤンネル電極に印加する、ことか
らなる方法である。
A method of improving auditory electrical stimulation according to the present invention comprises: (a) transmitting a plurality of modulated signals, each corresponding to one frequency band within the audio frequency band; and (b) transmitting a plurality of these modulated signals. The method comprises: receiving a signal; (c) demodulating the modulated signal; and (d) applying the demodulated signal to a multichannel electrode implanted in the cochlea.

次に図面を参照して更に説明する。 Next, further explanation will be given with reference to the drawings.

第1図は本発明による刺激装置の配列も示した
人の耳の断面図、第2図は耳の電気的刺激をよく
するための多重周波数装置の一部としての外部の
音響処理発信装置の好ましい実施例を示す電気的
ブロツク線図、第3図は耳の電気的刺激をよくす
るための多重周波数装置の一部としての多重チヤ
ンネル受信装置を示す電気的ブロツク線図、第4
図は本発明の一実施例による受信コイルの2つの
可能な幾何学的配列を示す説明図、第5図は聴覚
の電気的刺激装置の一部としての多重チヤンネル
蝸牛電極の斜視図、第6図は音高特異性を示すた
めの人の耳の略図であり、蝸牛に沿う所定の箇所
において最大活性を聴神経にひき起す周波数
(Hz)にて示す図、第7図は本発明による多重チ
ヤンネルの蝸牛電極の略断面図、第8図は第7図
による蝸牛電極を製造するための成形型を示す斜
視図、第9a図は本発明による多重チヤンネルの
蝸牛電極の変形例を示す説明図、第9b図は第9
a図の蝸牛電極の挿入状態を示す説明図、第10
図は外部の音響処理発信装置を示す電気的なブロ
ツク線図、第11図は第10図に示したダイナミ
ツクレンジ圧縮回路の電気結線図、第12図は第
10図に示す発信装置の好ましい実施例を示す電
気結線図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a human ear, also showing the arrangement of the stimulation device according to the invention; FIG. FIG. 3 is an electrical block diagram illustrating a preferred embodiment; FIG.
5 is a perspective view of a multi-channel cochlear electrode as part of an auditory electrical stimulation device; FIG. The figure is a schematic diagram of the human ear to show pitch specificity, and shows the frequency (Hz) that causes maximum activity in the auditory nerve at a predetermined location along the cochlea. FIG. 8 is a perspective view showing a mold for manufacturing the cochlear electrode according to FIG. 7, FIG. 9a is an explanatory diagram showing a modification of the multi-channel cochlear electrode according to the present invention, Figure 9b is the 9th
Explanatory diagram showing the inserted state of the cochlear electrode in Figure a, No. 10
The figure is an electrical block diagram showing an external acoustic processing transmitter, FIG. 11 is an electrical wiring diagram of the dynamic range compression circuit shown in FIG. 10, and FIG. 12 is a preferred example of the transmitter shown in FIG. It is an electrical wiring diagram showing an example.

音波は通常の場合は外耳10により鼓膜12に
導かれ、鼓膜12は中耳の聴小骨14に結合され
てこれを運動させ、それにより蝸牛16が付勢さ
れる。蝸牛16は2.5巻回を有する螺房状の形成
物である。蝸牛16は上管即ち前庭階18と、下
管即ち鼓室階20とを有する。前庭階18と鼓室
階20との間には蝸牛管22がある。液が満たさ
れた両方の階18,20には、到来した音波によ
つて液の波動が生じ、その波動は内耳の変換機能
により電気パルスを生じ、これらのパルスは聴神
経24により脳に導かれ、聴感として解釈され
る。
Sound waves are normally directed by the outer ear 10 to the tympanic membrane 12, which is coupled to and moves the auditory ossicles 14 of the middle ear, thereby energizing the cochlea 16. The cochlea 16 is a spiral formation with 2.5 turns. The cochlea 16 has an upper canal or scala vestibule 18 and an inferior canal or scala tympani 20. Between the scala vestibuli 18 and the scala tympani 20 is the cochlear canal 22 . In both floors 18 and 20 filled with liquid, the arriving sound waves generate liquid waves, and the waves generate electrical pulses by the transduction function of the inner ear, and these pulses are guided to the brain by the auditory nerve 24. , interpreted as the sense of hearing.

完全に聴覚のない全ろうの人の内耳は、脳に伝
達され得る電気的信号に到来した音波を変換でき
ない。そのため本発明による多重周波数刺激装置
は、蝸牛を直接に電気的に刺激するようになつて
いる。
The inner ear of a completely deaf person cannot convert incoming sound waves into electrical signals that can be transmitted to the brain. Therefore, the multi-frequency stimulation device according to the present invention is adapted to electrically stimulate the cochlea directly.

刺激装置は、身体に帯用可能な多重チヤンネル
の音響処理発信装置30を備えている。音響処理
発信装置30は、植込まれた受信装置に結合され
ている。結合は好ましくは誘導作用によりコイル
36,38を介して行なわれ、コイル36,38
は、植込まれた受信装置の一部をなすコイル3
2,34及び音響処理−発信装置30に接続され
ている。
The stimulator includes a body-worn, multi-channel acoustic processing and transmitting device 30. Acoustic processing transmitter 30 is coupled to an implanted receiver. The coupling is preferably effected by inductive action via the coils 36, 38;
is a coil 3 forming part of an implanted receiver.
2, 34 and the acoustic processing-transmission device 30.

以下に詳述するように、音響処置発信装置30
は複数の搬送信号を発生し、その搬送信号に、可
聴周波数帯の一連の信号が重畳される。発信信号
は植込まれた受信装置により受信されて復調され
る。復調された信号は、導線42,44を介し多
重チヤンネル電極46に供給される。電極46は
蝸牛中に植込まれている。電極46はその表面上
に多数の電極接点を有し、これらの電極接点はそ
の周波数割当てに対応して蝸牛を局所的に選択刺
激するために用いられる。
Acoustic treatment transmitter 30, as detailed below.
generates a plurality of carrier signals onto which a series of signals in the audio frequency band are superimposed. The transmitted signal is received and demodulated by an implanted receiver. The demodulated signal is provided to multichannel electrode 46 via conductors 42 and 44. Electrode 46 is implanted in the cochlea. The electrode 46 has a number of electrode contacts on its surface, which electrode contacts are used to selectively stimulate the cochlea locally, corresponding to its frequency assignment.

好ましい実施態様によれは、多重周波数装置
は、4つの周波数帯域に対応して4つのチヤンネ
ルを有し、それらの周波数帯域に聴取域が分割さ
れている。
According to a preferred embodiment, the multi-frequency device has four channels corresponding to four frequency bands, into which the listening area is divided.

第2図は音響処理発信装置30の電気的ブロツ
ク線図であり、この装置30は、0.25〜0.5KHz、
0.5〜1.0KHz、1.0〜2.0HHz及び2.0〜4.0KHzに対
応して4つのチヤンネルを備えている。各チヤン
ネルの構成はチヤンネル1のブロツク線図の形で
示されている。各チヤンネルは所望の周波数帯域
(例えば、チヤンネル1の場合は0.25〜0.5KHz)
に同調された帯域波器50を備えている。波
器50の入力部には可聴信号(音響信号)が供給
され、この可聴信号はマイクロフオン52により
受信され、制御された増巾器54により増巾され
る。可聴信号は増巾器54の後方では別の周波数
帯域、例えば周波数帯域55をなお含むが、波
器50を通過した後は、周波数帯域57により示
すように制限される。
FIG. 2 is an electrical block diagram of the acoustic processing transmitter 30.
It has four channels corresponding to 0.5-1.0KHz, 1.0-2.0HHz and 2.0-4.0KHz. The configuration of each channel is shown in the form of a block diagram for channel 1. Each channel has a desired frequency band (for example, 0.25-0.5KHz for channel 1)
It is equipped with a band wave generator 50 tuned to . An audible signal is supplied to the input of the transducer 50 and is received by a microphone 52 and amplified by a controlled amplifier 54 . After the amplifier 54 the audible signal still contains another frequency band, for example the frequency band 55, but after passing through the waver 50 it is limited as shown by the frequency band 57.

蝸牛の全長に亘る遊走波が必要とする健康な耳
において存在する時間を模擬する信号遅延回路
を、低周波数処理チヤンネルに配設してもよい。
A signal delay circuit may be placed in the low frequency processing channel to simulate the time that a traveling wave across the length of the cochlea would exist in a healthy ear.

信号57は次に比較器58に供給され、それに
より制限された信号59が生じる。この信号59
の零交差は信号57の零交差と合致される。
Signal 57 is then fed to comparator 58, which produces a limited signal 59. This signal 59
The zero crossings of signal 57 are matched with the zero crossings of signal 57.

制限された信号59は、周波数電圧変換器60
に導かれる。変換器60は、信号59の周波数に
比例した可変の直流電圧を発生する。変換器60
は適当な構造要素例えば単安定マルチバイブレー
ターを有し、このマルチバイブレーターは信号5
9によりトリガーされ、信号59からのパルスと
同じ繰返し頻度をもつた同じパルス幅のパルスを
発生する。マルチバイブレーターの出力部は、パ
ルス繰返し頻度に比例する可変の直流電圧を発生
する低域波器に接続されている。
The limited signal 59 is transferred to a frequency to voltage converter 60
guided by. Converter 60 generates a variable DC voltage proportional to the frequency of signal 59. converter 60
has a suitable structural element, for example a monostable multivibrator, which receives the signal 5
9 and generates a pulse of the same pulse width with the same repetition frequency as the pulse from signal 59. The output of the multivibrator is connected to a low frequency generator that generates a variable DC voltage proportional to the pulse repetition frequency.

変換器60の出力部の電圧信号は、電圧制御さ
れる発振器である電圧周波数変換器62に供給さ
れる。変換器62の出力信号63は一連のパルス
からなり、これらのパルスは一定のパルス幅を有
し、そのパルス列周波数は発振器を制御する電圧
に対応している。
The voltage signal at the output of converter 60 is fed to a voltage-frequency converter 62, which is a voltage-controlled oscillator. The output signal 63 of the converter 62 consists of a series of pulses having a constant pulse width and whose pulse train frequency corresponds to the voltage controlling the oscillator.

信号63のパルス列周波数は、或る帯域内、例
えば40〜400Hzにあることができ、帯域波器5
0はそれより大きいか又は小さい周波数帯域を
去し得る。
The pulse train frequency of the signal 63 may be within a certain band, e.g.
0 may leave out larger or smaller frequency bands.

以下に更に説明するように、聴神経は、刺激信
号中の約400Hz以下の繰返し周波数を最もよく識
別できる。帯域波器50により波された周波
数帯域を聴神経に最もよく適合したより低い周波
数帯域に上述したように変換するのはこのためで
ある。この帯域は多くの場合400〜400Hzである
が、それより大きくしてもよい。
As explained further below, the auditory nerve is best able to discriminate repetition frequencies in the stimulation signal below about 400 Hz. This is why the frequency band waved by bandpass generator 50 is converted as described above into a lower frequency band that is best suited to the auditory nerve. This band is often 400-400Hz, but may be larger.

帯域波器50の出力部の信号は、整流器66
と対数増巾器68との直列回路にも導かれ、この
直列回路により、整流器66により整流された信
号の振幅の対数に依存する直流電圧が生ずる。
The signal at the output of the bandpass filter 50 is passed through the rectifier 66
and a logarithmic amplifier 68, which produces a DC voltage that depends on the logarithm of the amplitude of the signal rectified by the rectifier 66.

全部のチヤンネルは、相異なる帯域波器の後
方に同一の回路素子を備えている。各々のチヤン
ネルの単安定マルチバイブレーターは、蝸牛の刺
激に特に適した周波数帯域に対応して400〜400Hz
の範囲内で繰返し頻度が変化する可変パルス幅の
パルスからなる出力パルス列を発生させる。これ
らのパルス列は発信器74において搬送信号に重
畳される。
All channels have identical circuit elements behind different bandpass generators. The monostable multivibrator in each channel corresponds to a frequency range of 400-400Hz, which is particularly suitable for cochlear stimulation.
generates an output pulse train consisting of pulses of variable pulse width whose repetition frequency varies within a range of . These pulse trains are superimposed on the carrier signal at the transmitter 74.

4チヤンネルのこの実施例では、多重チヤンネ
ルの発信器74は、4つの搬送信号を使用し、そ
のうち2つは12MHz、他の2つは31MHzである。
チヤンネル1,3のパルス列は12MHzの搬送信号
の変調に用いられ、チヤンネル2,4のパルス列
は31MHzの搬送信号を変調する。チヤンネル1,
2の信号がその上に重畳される。搬送信号は、一
方の発信器コイルに、またチヤンネル3,4の信
号がその上に重畳される搬送波は第2の発信器コ
イルにそれぞれ印加される。従つて発信器コイル
に印加される両方の搬送周波数は不同になり、チ
ヤンネル間の相互作用は回避される。
In this four-channel embodiment, the multi-channel oscillator 74 uses four carrier signals, two at 12 MHz and the other two at 31 MHz.
The pulse trains of channels 1 and 3 are used to modulate a 12 MHz carrier signal, and the pulse trains of channels 2 and 4 modulate a 31 MHz carrier signal. Channel 1,
2 signals are superimposed on it. The carrier signal is applied to one transmitter coil and the carrier wave, on which the signals of channels 3 and 4 are superimposed, is applied to a second transmitter coil. Both carrier frequencies applied to the oscillator coil are therefore unequal and interaction between channels is avoided.

ただしこの発信器コイルを2つのチヤンネルに
用いることにより構造が簡略になる。しかし各々
のチヤンネルに専用の発信機コイルを用いること
も、別の理由から有利である。
However, by using this transmitter coil for two channels, the structure is simplified. However, using a dedicated transmitter coil for each channel is also advantageous for other reasons.

第3図に4チヤンネル用の多重チヤンネル受信
装置の好ましい構成例を示す。
FIG. 3 shows a preferred configuration example of a multichannel receiving apparatus for four channels.

各チヤンネルはコイル81〜84を有し、コイ
ル81,82は発信器コイル76に誘導結合さ
れ、コイル83,84は発信機コイル78に誘導
結合されている。コイル81〜84の各々にコン
デンサー85が並列に接続され、それにより12M
Hz、又は31MHzの共振周波数をもつた発振回路が
形成される。
Each channel has coils 81-84, with coils 81 and 82 inductively coupled to transmitter coil 76 and coils 83 and 84 inductively coupled to transmitter coil 78. A capacitor 85 is connected in parallel to each of the coils 81 to 84, so that 12M
An oscillation circuit with a resonant frequency of Hz or 31MHz is formed.

コイル81により受信された信号は、ダイオー
ド86とコンデンサー87と抵抗88とからなる
復調器に供給される。パルス幅変復調方式の場合
には、ゼナーダイオードを抵抗88と並列に接続
することにより、検出器出力部の電圧が制限され
る。それにより発信機コイルと受信器コイルとの
間の結合の変化による電圧変動を最小にすること
ができる。
The signal received by coil 81 is fed to a demodulator consisting of diode 86, capacitor 87 and resistor 88. In the case of pulse width modulation and demodulation, the voltage at the detector output is limited by connecting a zener diode in parallel with resistor 88. Voltage fluctuations due to changes in the coupling between the transmitter and receiver coils can thereby be minimized.

検出器出力部90の電圧は好ましくは0〜3V
の範囲内において移動し、変調信号に対応して40
〜400Hzの周波数を有する。
The voltage of the detector output section 90 is preferably 0 to 3V.
40 in response to the modulating signal.
It has a frequency of ~400Hz.

同時に複数の信号により付勢される互に独立し
た少数のチヤンネルを有する組織刺激のための装
置、特に2〜9チヤンネルを有する装置にとつて
は、次の方法が有利であり得る。それは複数の受
信器コイルの使用により生じた場所の需要を最小
にするために、受信器コイルを重ねて群別に配列
する方法である。
For devices for tissue stimulation with a small number of mutually independent channels activated by multiple signals at the same time, especially devices with 2 to 9 channels, the following method may be advantageous. It is a method of arranging receiver coils in stacked groups to minimize the space demands created by the use of multiple receiver coils.

或る1群の各々の受信号コイルが特定の1つの
周波数に同調されたとしても、単にコイルを重ね
合せに配列しただけでは、2個又は3個の受信器
コイルの相互インダクタンスにより、聞き取れな
いほど強い漏話を生ずることがある。対向する磁
束が補償されるようにコイル81,82を第4図
のように配列すると、相互インダクタンスは消失
する。これにより単一チヤンネルの場合に比べて
も占有場所がそれほど大きくなく、漏話も無視で
きる程度の、互に独立した2〜3チヤンネルが得
られる。この構想に対応して、第4図には、コイ
ル81,82及びコイル83,84が2つの互に
別々の群として配列されている。これら2つの群
は、相互インダクタンスを補償するために2個の
コイルを1つの群として配列する構成のいろいろ
の可能性を表わしている。85,86,87は相
互インダクタンスを補償するために1群にまとめ
た3つのコイルである。コイル85〜87の直径
は1.5〜2cm程度とし、2つのコイル群の間隔は、
その間の漏話を防止するために約3cmとする。
Even if each receive signal coil in a group is tuned to one particular frequency, simply arranging the coils in a superposed manner will not allow the signal to be heard due to the mutual inductance of the two or three receiver coils. Stronger crosstalk may occur. If the coils 81 and 82 are arranged as shown in FIG. 4 so that the opposing magnetic fluxes are compensated, mutual inductance disappears. As a result, two or three mutually independent channels can be obtained, which occupy less space than a single channel and have negligible crosstalk. Corresponding to this concept, coils 81, 82 and coils 83, 84 are arranged in two mutually separate groups in FIG. These two groups represent different possibilities for arranging two coils in a group to compensate for mutual inductance. 85, 86, and 87 are three coils grouped together to compensate for mutual inductance. The diameter of the coils 85 to 87 is approximately 1.5 to 2 cm, and the interval between the two coil groups is as follows:
To prevent crosstalk between them, the width should be approximately 3 cm.

コイル81,82は相異なる周波数(例えば
12、31MHzに同調されているため、各々の受信チ
ヤンネルは、それに所属された発信チヤンネルの
信号のみを受信し復調する。各々の受信チヤンネ
ルからの復調された信号は第5図に示すように多
重チヤンネル電極に導かれる。各々のチヤンネル
に1個以上の電極接点92が結合することがで
き、これらの電極接点は、このように規定された
蝸牛に沿う箇所を所期の音高知覚のために刺激す
るために、多重電極本体に沿い配設されている。
The coils 81 and 82 have different frequencies (e.g.
Since the channels are tuned to 12 and 31 MHz, each receive channel receives and demodulates only the signal of the transmit channel to which it is assigned. The demodulated signals from each receive channel are directed to multichannel electrodes as shown in FIG. One or more electrode contacts 92 can be coupled to each channel, and these electrode contacts can be used to stimulate multiple locations along the cochlea for the desired pitch perception. It is arranged along the electrode body.

いろいろの接続結線を用いる際に、バイポラー
刺激、遠隔のアース電極に対するユニポラー刺激
又は共通の分布されたアースに対する刺激を用い
ることができる。
When using various connection connections, bipolar stimulation, unipolar stimulation to remote ground electrodes or stimulation to a common distributed ground can be used.

多重電極はシリコンエラストマー例えば「シラ
ステイツク」製の成形体からなり、この成形体の
内部に多数の導線91が埋めこまれている。各々
の導線91は電極本体90の表面上の球状の電極
接点92に終端する。電極面上の接点本体の配列
により、蝸牛中の電極の植込みに従つて、各々の
蝸牛区域の選択的な刺激が可能になる。人の蝸牛
の略図である第6図からわかるように、高周波応
答域は根元の領域にあり、低周波の応答域は尖端
の領域にある。それにより蝸牛内の電極接点92
の配列に対応して所望の音高知覚が得られる。付
加的な刺激周波数の変更によつて音高の連続性が
実現される。
The multi-electrode is made of a molded body made of silicone elastomer, such as "Silastick", and a large number of conductive wires 91 are embedded inside this molded body. Each lead 91 terminates in a spherical electrode contact 92 on the surface of electrode body 90 . The arrangement of contact bodies on the electrode surface allows for selective stimulation of each cochlear region following implantation of the electrode in the cochlea. As can be seen from FIG. 6, which is a schematic diagram of the human cochlea, the high frequency response area is in the root area and the low frequency response area is in the apical area. Thereby the electrode contacts 92 in the cochlea
A desired pitch perception can be obtained in accordance with the arrangement of . Pitch continuity is achieved by additional stimulation frequency changes.

多重チヤンネル電極の略断面図である第7図に
は、電極内部の導線の配設状態が示されている。
図示を簡単にするために2本のみの導線93,9
4のみが示されている。導線93,94は引張り
負荷を除くために波形にしてあるが、これにより
蝸牛中に導入する際に電極を曲げ易くなる。
FIG. 7, which is a schematic cross-sectional view of the multi-channel electrode, shows the arrangement of conductive wires inside the electrode.
For simplicity of illustration, only two conductors 93,9 are shown.
Only 4 are shown. The conductors 93, 94 are corrugated to remove tensile loads, but this facilitates bending of the electrodes when introduced into the cochlea.

好ましい実施例によれば、導線93,94は、
直径26μmのテフロン絶縁された白金(90%)−
イリジウム(10%)線である。導線93,94の
先端の球体は直径0.3mmであり、導線93,94
を火炎溶融することにより形成される。
According to a preferred embodiment, the conductors 93, 94 are
Teflon-insulated platinum (90%) with a diameter of 26 μm
It is an iridium (10%) wire. The spheres at the tips of the conductors 93, 94 have a diameter of 0.3 mm.
It is formed by flame melting.

電極接点92は、電極本体90に沿つて互に対
向する2列に対として配設される。
The electrode contacts 92 are arranged in pairs along the electrode body 90 in two rows facing each other.

好ましい実施態様によれば、電極本体90の直
径は0.9mmであり、尖端の方にかけて0.5mmまで減
少する。電極本体90の全長は蝸牛中への20〜25
mmの電極導入に対応させねばならない。
According to a preferred embodiment, the diameter of the electrode body 90 is 0.9 mm, decreasing to 0.5 mm towards the tip. The total length of the electrode body 90 is 20 to 25 mm into the cochlea.
It must be compatible with the introduction of mm electrodes.

第8図には多重チヤンネル電極を制御するため
の2個の同一の半成形型のうちの1つの半成形型
96が示されている。半成形型96は所望の電極
形状とした徐々に狭くなる溝97を有し、溝97
中には全て1つの真空導管99と連通する多数の
通孔98が形成されている。多重チヤンネル電極
を製造する際には、半成形型の溝97中に導線9
3,94を配設する。その際に導線93,94の
球状の先端は真空作用により半成形型96の通孔
98中に位置させる。その後に型96を組立てて
溝97中に上記シラステイツク材料を圧入する。
通孔98を介した真空吸引により電極本体90の
表面上に電極接点92が正確に位置決めされる。
FIG. 8 shows one mold half 96 of two identical mold halves for controlling multi-channel electrodes. The semi-molding mold 96 has a groove 97 that gradually becomes narrower in a desired electrode shape, and the groove 97
A large number of through holes 98 are formed therein, all communicating with one vacuum conduit 99. When manufacturing multi-channel electrodes, the conductive wire 9 is inserted into the groove 97 of the semi-molded mold.
3,94 will be installed. At this time, the spherical tips of the conductive wires 93 and 94 are positioned in the through hole 98 of the half mold 96 by vacuum action. Thereafter, the mold 96 is assembled and the shirastick material is pressed into the groove 97.
Vacuum suction through the through holes 98 precisely positions the electrode contacts 92 on the surface of the electrode body 90 .

第9a図に示した変形例による電極本体100
は、螺牛の曲率に対応した曲率を有する。
Electrode body 100 according to the modification shown in FIG. 9a
has a curvature corresponding to that of a spiral.

第9b図には蝸牛中に電極本体100を導入す
る方法が示されている。真直なロツド例えば鋼線
は、電極本体100の内部にあり、電極本体10
0を蝸牛中に挿入する間に徐々に引出される。そ
れにより電極本体100は再びもとの形状にな
る。
Figure 9b shows the method of introducing the electrode body 100 into the cochlea. A straight rod, for example a steel wire, is inside the electrode body 100 and
0 is gradually withdrawn while being inserted into the cochlea. Thereby, the electrode body 100 returns to its original shape.

上述したもの以外の、外部に設けられるか又は
内部に植込まれるサブシステムの構造形態は次の
通りである。
Structural forms of externally provided or internally implanted subsystems other than those described above are as follows.

(イ) 4チヤンネルの内部装置及び1チヤンネルの
外部の音響処理発信装置と結合される、蝸牛中
に導入される4チヤンネル又は4以上のチヤン
ネルの電極。
(b) Four or more channels of electrodes introduced into the cochlea, combined with four channels of internal equipment and one channel of external sound processing and transmitting equipment.

この場合には、刺激のための1つの電極チヤ
ンネルを選出するか、又は所望数の電極接点を
相互に結合する。後者の場合には、別々の電極
接点のための相異なる闘値を対応の適合により
補償することができる。
In this case, one electrode channel for stimulation is selected or the desired number of electrode contacts are coupled together. In the latter case, different threshold values for the separate electrode contacts can be compensated for by corresponding adaptations.

(ロ) 大きなアース電極と結合して固定した、丸窓
のところ又はその近辺の単一チヤンネル電極。
アース電極は蝸牛の外側にも取付けできる。単
一チヤンネル電極は、単一チヤンネルの内部装
置及び単一チヤンネルの外部音響処理発信装置
と共に使用することができる。
(b) A single channel electrode at or near a round window, fixed in combination with a large earth electrode.
A ground electrode can also be attached to the outside of the cochlea. Single channel electrodes can be used with single channel internal devices and single channel external acoustic processing and transmitting devices.

(イ)の装置は数人の全ろうのボランテイアについ
て既に価値が確かめられており、補助的な読唇を
必要とせずに、電気的刺激だけで、未知の単語又
は文章について普通の会話の60〜70%の理解が得
られた。この人工手段が全ろう者にとつて有用な
聴覚の助けになると見てよいことがこれにより明
らかにされる。
The device in (b) has already proven its worth in several deaf volunteers, who can use electrical stimulation alone to learn 60 to 60 minutes of normal conversation about unknown words or sentences, without the need for supplementary lip reading. 70% understanding was obtained. This makes it clear that this prosthesis can be seen as a useful hearing aid for all deaf people.

(ロ)の装置は主に全ろうでない人、即ち離聴者及
び聴覚に支障のある小児用である。
The device (b) is mainly used for people who are not completely deaf, that is, people with hearing loss and children with hearing problems.

外部音響処理発信装置を単一チヤンネル方式に
した場合にも、多重チヤンネルにした場合にも、
音波をパルス列に変換する代りに、アナログ信号
を用いることができる。この場合には適当なダイ
ナミツクレンジ圧縮と音の強さの周波数依存性の
補償とが音響処理発信装置の非常に重要な特性に
なる。これらの特性が重要なのは次の理由によ
る。即ち限界的な聴感と高すぎる聴感とにそれぞ
れ必要な刺激値の間のダイナミツクレンジは、通
常の聴覚の人が耳で聞く場合に比べて非常に狭
く、また面倒なことに、多くの場合、限界的な音
と限界を越える音の強さの感覚は、刺激周波数に
大きく依存するものである。
Whether the external acoustic processing transmitter is a single channel system or a multi-channel system,
Instead of converting sound waves into pulse trains, analog signals can be used. In this case, suitable dynamic range compression and compensation of the frequency dependence of the sound intensity become very important characteristics of the acoustic processing transmitter. These characteristics are important for the following reasons. In other words, the dynamic range between the stimulus values required for marginal hearing and excessive hearing is much narrower than when a person with normal hearing hears, and, to make matters worse, in many cases , the perception of the threshold sound and the sound intensity that exceeds the threshold is highly dependent on the stimulus frequency.

ダイナミツクレンジ圧縮のためには特に非直線
性が利用される。この非直線性は対数関数又はべ
き関数でもよく、断続的な直線関数からなつてい
てもよく、その他適当な形態でもよい。
Non-linearity is particularly utilized for dynamic range compression. This non-linearity may be a logarithmic or power function, it may consist of an intermittent linear function, or it may take any other suitable form.

非直線性は、ダイオードとして結線されたトラ
ンジスター又はダイオード網状回路に結合された
適当な差動増巾器又は演算増巾器を用いることに
よつて得られる。
Nonlinearity is obtained by using suitable differential or operational amplifiers coupled to diode-wired transistors or diode networks.

ダイナミツクレンジ圧縮により不所望な周波数
が生じないように、周波数をずらせた信号により
非直線性を制御できる。この場合には偶数ひずみ
波成分を狭帯域の帯域波器により、周波数を上
方にずらせた信号において除去した後、その信号
を再び当初の可聴周波数範囲に下方にずらせて混
合するとができる。
Nonlinearity can be controlled by a frequency-shifted signal so that dynamic range compression does not produce undesired frequencies. In this case, the even-numbered distorted wave components can be removed by a narrow band transducer in the frequency-shifted signal, and then the signal can be mixed down-shifted back into the original audio frequency range.

ひずみ波成分を減少させる別の可能性は、複数
の非直線性をオクターブ幅の帯域内において使用
することである。
Another possibility to reduce the distorted wave content is to use multiple nonlinearities within an octave wide band.

2〜10m秒ないし100〜300m秒という十分低い
応答時定数ないしは下降時定数をもつた制御され
る増巾器を用いてもよい。信号経路に適当な非直
線性を付加して、この制御される増巾器の振巾特
性に所望の形状を与えることができる。
Controlled amplifiers with sufficiently low response or fall time constants of 2-10 msec to 100-300 msec may be used. Appropriate nonlinearities can be added to the signal path to give the desired shape to the amplitude characteristics of the controlled amplifier.

ダイナミツクレンジ圧縮回路は、周波数応答補
償回路に前置してもよい。この場合には必要とな
る周波数応答補償の量は比較的わずかであるが、
この補償は非常に正確に行なわねばならない。
The dynamic range compression circuit may precede the frequency response compensation circuit. Although the amount of frequency response compensation required in this case is relatively small,
This compensation must be done very precisely.

第10図に単一チヤンネル又は多重チネンネル
の音響処理発信装置をブロツク線図により示す。
多重チヤンネル刺激装置は、各々特定の高周波伝
送部を備えたほぼ同一の複数のチヤンネルからな
つている。各々のチヤンネルはそれぞれの帯域
波器により波される所定の可聴周波数帯域を分
担する。単一チヤンネルの刺激装置の場合には、
ただ1つのチヤンネルが用いられるため、帯域
波器103は不要になる。エレクトレートマイク
ロフオン104により受信された信号は、80dB
以上のダイナミツクレンジを有する。この大きな
ダイナミツクレンジを約10dBの許容刺激値の範
囲に変換することは、後に詳述するダイナミツク
圧縮回路107と、増巾器105に作用する入力
制御される反制御とのうちどちらか一方又は両方
によつて行なわれる。非直線性素子によるダイナ
ミツク圧縮に比べてこの制御は時間的にひき起こ
される非直線性のひずみが少ないという利点をも
つが、最終的な応答時間のため、高音の信号が突
然発生すると、じよう乱ピークも通過されるの
で、一般にはダイナミツク圧縮だけでなく制御も
使用される。
FIG. 10 shows a block diagram of a single channel or multichannel acoustic processing and transmitting device.
A multichannel stimulator consists of a plurality of substantially identical channels, each with a specific radio frequency transmission section. Each channel shares a predetermined audio frequency band that is waved by a respective bandpass waver. For single channel stimulators,
Since only one channel is used, the bandpass filter 103 is not required. The signal received by the electrate microphone 104 is 80 dB
It has the above dynamic range. Converting this large dynamic range to a range of permissible stimulus values of about 10 dB is accomplished by either a dynamic compression circuit 107, described in detail later, or an input-controlled inverse control acting on the amplifier 105. It is done by both. Compared to dynamic compression using nonlinear elements, this control has the advantage of less time-induced nonlinear distortion, but due to the final response time, the sudden occurrence of a high-frequency signal can cause Since the disturbance peaks are also passed through, control as well as dynamic compression is generally used.

予め測定した使用者の等音高曲線の予め測定さ
れた周波数依存性に周波数応答を適合させる適合
回路106は、周波数依存性の素子例えばRC素
子又はLC素子を有し、通常のように接続される。
適合回路106は原則としてダイナミツク圧縮回
路107に従つた構造を有するが、この場合には
非常にわずかな、しかし非常に正確な周波数作用
が必要とされる。伝送すべき信号は、出力回路1
09を有する振幅変調発信装置108を経て、同
調された植込み受信回路110及び復調器111
に、そこから更に電極112に伝送される。
The adaptation circuit 106, which adapts the frequency response to the pre-measured frequency dependence of the user's iso-pitch curve, comprises a frequency-dependent element, for example an RC element or an LC element, connected in the usual manner. Ru.
The adaptation circuit 106 has a structure that in principle follows the dynamic compression circuit 107, but in this case very small but very accurate frequency effects are required. The signal to be transmitted is output circuit 1
09, a tuned implant receiving circuit 110 and a demodulator 111.
and from there it is further transmitted to the electrode 112.

第11図に示したダイナミツク圧縮に用いる回
路は、集積回路112(TL441)に基づくもの
で、この集積回路112は、減衰度の異なる電圧
分割器を介し制御される4個の差動増巾器からな
り、これらの差動増巾器の出力部は互に並列に結
線されている。点122,123(y、)の間
の差電圧として得られる出力電圧は、点121の
入力電圧に対数関数的に依存する。この入力電圧
は、時に存在する直流電圧を抑止するためのコン
デンサー113を経て、集積回路112の入力部
となる点124に導かれる。抵抗120は回路1
12の点124の直流電圧レベルを固定するため
に用いられる。点122,123の間の差電圧
は、慣用されるように、抵抗115〜118と共
に減算回路を形成する演算増巾器114により、
非平衡電圧に変えられる。トリマーポテンシヨメ
ーター119はオフセツト電圧を平衡させるため
に用いられる。
The circuit used for dynamic compression, shown in FIG. The output parts of these differential amplifiers are connected in parallel with each other. The output voltage obtained as the differential voltage between points 122, 123 (y,) depends logarithmically on the input voltage at point 121. This input voltage is led via a capacitor 113 to a point 124 at the input of the integrated circuit 112 to suppress any DC voltage that may be present. Resistor 120 is circuit 1
It is used to fix the DC voltage level at 12 points 124. The differential voltage between points 122 and 123 is, as is conventionally used, by an operational amplifier 114 forming a subtraction circuit with resistors 115-118.
Can be changed to unbalanced voltage. Trimmer potentiometer 119 is used to balance the offset voltages.

第12図に振幅変調発信器の回路図を示す。発
信器は、搬送周波数12MHzを生ずる発振器120
と、出力段とを備えている。出力回路126は、
同じ周波数に同調された植込まれた受信回路12
7と共に、帯域波器を形成している。電流制御
される(従つて入力オーム抵抗の高い)帯域波
器は、所定の結合、いわゆる臨界結合において、
2次誘起電圧の最大値を示す。従つてこの固定点
の周辺では2次誘起電圧は結合にほとんど依存し
ない。従つてこの場合に使用される誘導結合によ
れば、臨界結合を生ずる送信コイルと受信コイル
との間の距離において発信コイルの位置移動に関
する公差特性は非常にゆるやかである。臨界距離
は、回路の品質を適切に選ぶことによつて、10〜
12mに保たれる。発信器コイル直径23mm、移動±
10mmの場合、2次電圧の変動量はわずか−5%で
ある。
FIG. 12 shows a circuit diagram of an amplitude modulation oscillator. The oscillator is an oscillator 120 producing a carrier frequency of 12 MHz.
and an output stage. The output circuit 126 is
Implanted receiver circuit 12 tuned to the same frequency
Together with 7, it forms a bandpass filter. Current-controlled (and therefore high input ohmic resistance) bandpass generators, at a given coupling, the so-called critical coupling,
Indicates the maximum value of secondary induced voltage. Therefore, around this fixed point, the secondary induced voltage hardly depends on the coupling. With the inductive coupling used in this case, therefore, the tolerance characteristics regarding the positional movement of the transmitting coil are very loose at the distance between the transmitting coil and the receiving coil that causes critical coupling. The critical distance can be set between 10 and 10 by choosing the quality of the circuit appropriately.
It is kept at 12m. Transmitter coil diameter 23mm, movement ±
In the case of 10 mm, the amount of variation in the secondary voltage is only -5%.

発信器回路について要求される回路の品質が高
いため、出力トランジスター128の飽和を回避
せねばならないことから、振幅変調のためにコレ
クター変調は使用できず、エミツター電流変調又
は(図示した例のように)ベース変調によらねば
ならない。変調電圧は、抵抗133、結合コイル
134及び抵抗130を経てベースに導かれる。
抵抗130は所要の出力の大きさに対応して選定
され、高周波制御出力の正確な値を可能にし、結
合コイル134の巻数の面倒な変更は不要にな
る。コンデンサー131,132は、変調入力部
及び動作電圧給与部と大地との高周波に従う結合
に用いられる。シヨツトキーダイオード127は
出力トランジスターの予期しない飽和に際して、
じよう乱性の発振をひき起こす不安定性の発生を
防止する。
Due to the high circuit quality required for the oscillator circuit and the need to avoid saturation of the output transistor 128, collector modulation cannot be used for amplitude modulation, and emitter current modulation or (as in the illustrated example) ) must be based on base modulation. The modulating voltage is led to the base via resistor 133, coupling coil 134 and resistor 130.
The resistor 130 is selected to correspond to the required output magnitude, allowing accurate values of the high frequency control output and eliminating the need for cumbersome changes in the number of turns of the coupling coil 134. Capacitors 131 and 132 are used for coupling the modulation input section and operating voltage supply section to the ground according to high frequencies. The Schottky diode 127, upon unexpected saturation of the output transistor,
This prevents the occurrence of instabilities that cause disruptive oscillations.

発信器の出力回路126は、プレクシガラス製
の耳片上にあるため、植込まれた受信コイルを経
て正確に位置決めすることができる。
The transmitter output circuit 126 is located on the Plexiglas earpiece so that it can be precisely positioned via the implanted receiver coil.

発信器全体は小形であり、やはり耳片上に取付
けできる。この場合、高周波回路の全長は2cm以
下であり、アンテナとしてはほとんど作用しない
ため、電磁波の放射が少ないという利点がある。
The entire transmitter is small and can also be mounted on an ear piece. In this case, the total length of the high-frequency circuit is 2 cm or less, and it hardly acts as an antenna, so it has the advantage of less radiation of electromagnetic waves.

本発明の多重周波数装置を用いて聴覚を電気的
に刺激する上述した方法により、全ろう者と難聴
者の聴覚が改善される。
The above-described method of electrically stimulating hearing using the multi-frequency device of the invention improves the hearing of deaf and hard of hearing individuals.

可聴信号を帯域別に分割し、蝸牛内のいろいろ
の箇所を選択的に刺激したことにより、聴感の質
及び分り易さが改善される。植込まれた受信回路
は受動性の電子素子のみからなるため、給電部は
必要ではなく、刺激信号のみを皮ふを通り身体内
部に伝送するだけでよい。
By dividing the audible signal into bands and selectively stimulating various locations within the cochlea, the quality and intelligibility of the auditory sensation is improved. Since the implanted receiver circuit consists only of passive electronic elements, no power supply is required and only the stimulation signal needs to be transmitted through the skin and into the body.

多重チヤンネルの蝸牛電極を含む人工手段とし
ての聴器は容易に製造でき、上述した製造方法に
よつて、蝸牛の刺激に際して所望の音高感を得る
ための電極接点の正確な位置決めが行なわれる。
上述した例ではパルス幅変調が用いられるが、他
の変調例えば振幅変調又は周波数変調を用いても
よい。
A hearing prosthesis containing multi-channel cochlear electrodes is easily manufactured, and the manufacturing method described above provides precise positioning of the electrode contacts to obtain the desired pitch sensation during stimulation of the cochlea.
Although pulse width modulation is used in the example described above, other modulations may be used, such as amplitude modulation or frequency modulation.

アナログ刺激信号を適当に電子的に処理した後
にパルス信号又はデジタル信号のように用いても
よい。上述したデジタル信号による例では可聴周
波数帯域が40〜400Hzの対応の信号帯域に変換さ
れるが、対応の信号帯域は、デジタル回路の場合
だけでなくアナログ回路においても、可聴周波数
と同一の周波数範囲を有していてもよい。
The analog stimulation signal may be used like a pulsed signal or a digital signal after appropriate electronic processing. In the above example using a digital signal, the audible frequency band is converted to a corresponding signal band of 40 to 400 Hz, but the corresponding signal band is the same frequency range as the audible frequency not only in digital circuits but also in analog circuits. It may have.

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