CN101460219A - 用于人工耳蜗的扣式处理器 - Google Patents

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Abstract

一种人工耳蜗系统，具有外部壳体(301)，适于放置在使用者外部皮肤上的特定位置处。该外部壳体包括：(i)信号处理模块(302)，用于将进入的声音信号转换为代表性的电信息信号，和(ii)信号传输模块(303)，用于跨使用者的皮肤(304)传输代表电信息信号的电力信号。植入部分接收电力信号，并为使用者的听觉系统产生代表声音信号的电刺激信号。外部壳体与植入部分磁性协作以便将外部壳体保持在特定位置处而无需与使用者的外耳有结构上的相互作用。

Description

用于人工耳蜗的扣式处理器
本申请要求享有于2006年6月9日提交的美国临时专利申请60/812,431的优先权，其内容在这里引入作为参考。
发明领域
本发明大致涉及人工耳蜗系统，尤其是这类系统的外部结构。
背景技术
如附图1所示，正常的耳朵将声音通过外耳101传送至鼓膜102，该鼓膜102移动中耳103的骨，然后中耳103接着激励耳蜗104。耳蜗104包括被称为前庭阶105的上通道和被称为鼓阶106的下通道，两者通过蜗管107相连。响应于接收到的由中耳103传送而来的声音，填充有液体的前庭阶105和鼓阶106用作换能器，来传送波，以产生电脉冲，该电脉冲传送到耳蜗神经113，最后传送到大脑。
一些人患有正常感觉神经听力的部分或完全缺失。已经开发了人工耳蜗系统，以通过直接刺激使用者的耳蜗104来克服这一问题。典型的系统可包括外部麦克风，该外部麦克风提供音频信号输入到外部信号处理级(未显示于附图1中)，在该外部信号处理级处能够执行各种信号处理方案。处理后的信号随后被转换成数字数据格式，例如数据帧的序列，用于传送到接收器108。除了提取音频信息，接收器108还执行另外的信号处理，例如差错校正、脉冲形成等等，然后(基于提取的音频信息)产生刺激模式(stimulation pattern)，该刺激模式经由连接线109发送到植入的电极载体110。一般地，该电极载体110的表面上包括多个电极，该多个电极提供耳蜗104的选择性的刺激。
现有的人工耳蜗系统需要从体外经由皮肤传输电力以满足系统的植入部分的能量需求。附图1显示了典型的装置，该装置基于经皮感应耦合来传送所需要的电力和处理后的音频信息。如附图1所示，外部初级线圈111(耦合到外部信号处理器)，被置于与皮下次级线圈112(与接收器108相连)邻近的皮肤上。经常性地，外部线圈结构内的磁体与皮下次级线圈结构内相应的磁体相互作用。该装置感应地耦合射频(rf)电信号到接收器108。接收器108能够从射频信号中提取出用于系统的植入部分的音频信息和能量成分以对植入系统供能。
在之前的系统中，外部部件一般保持在分离的壳体中，因此外部初级线圈111不能处在与电力源或者外部信号处理器相同的物理壳体中。尽管某些系统在分开的外部部件之间使用无线链路，不过通常利用硬线来连接各种不同的物理部件。少数的系统建议能够将所有的外部部件布置在单个壳体中，但是各种所需要的部件的重量相当大，并且这类系统需要依赖于在外耳硬软骨上锚定这样的单个外部壳体，以提供足够的支持确保将壳体保持在可用的操作位置。
发明概述
本发明的一个具有代表性的实施例包括一人工耳蜗系统，该人工耳蜗系统具有外壳，该外壳适于放置在使用者外部皮肤上的特定位置处。外壳包括：(i)信号处理模块，用于将进入的音频信号转换成代表性的电信息信号，和(ii)信号传输模块，用于跨使用者皮肤传输代表电信息信号的电力信号。植入部分接收电力信号，并为使用者的听觉系统产生代表声音信号的电刺激信号。外部壳体和植入部分磁性协作以便将外部壳体保持在特定位置处而无需与使用者的外耳有结构上的相互作用。
在特定的实施例中，信号传输模块可以包括经皮传输(transdermaltransmission)线圈，用于经皮传输电力信号。类似地，植入部分可包括接收线圈，用于接收电力信号。电力信号可小于20mW，和/或外部壳体重量可小于10g。外部壳体可进一步包括至少一个电池，例如锂聚合物电池或锌空气电池(zinc air battery)。
实施例也包括一种操作人工耳蜗系统的方法。提供外部壳体，该外部壳体适于放置在使用者外部皮肤上的特定位置处。该外部壳体包括：(i)信号处理模块，用于将进入的声音信号转换成代表性的电信息信号，和(ii)信号传输模块，用于跨使用者皮肤传输代表电信息信号的电力信号。利用植入部分接收该电力信号。为使用者的听觉系统产生代表声音信号的电刺激信号。外部壳体和植入部分磁性协作以便将外部壳体保持在特定位置而无需与使用者的外耳有结构上的相互作用。
在更进一步特定的实施例中，传输电力信号可使用在外部壳体内的传输线圈装置。类似地，接收电力信号可使用与植入部分相关联的接收线圈布置。电力信号可小于20mW，和/或外部壳体重量可小于10g。电力信号源可为外部壳体内的至少一个电池，例如锂聚合物电池或锌空气电池。
附图说明
图1显示了人耳的耳朵结构和典型的人工耳蜗系统。
图2显示了根据本发明实施例的放置在使用者耳后的单个外部壳体的轮廓。
图3显示了本发明的一个具体的实施例的截面功能视图。
具体实施例详细说明
本发明的实施例的目的是提供一种人工耳蜗系统，该人工耳蜗系统具有在单个壳体内的外部部件。外部壳体保持在特定位置处以便与植入部件进行合适的电相互作用。不像现有技术中将所有外部部件整合到单个壳体中，本发明的实施例设计成足够轻以仅仅通过使用经皮磁性作用保持在适当位置，而无需与使用者的外耳有结构上的相互作用。
图2显示了这样的单个外部壳体201的轮廓，该单个外部壳体保持在使用者耳后皮肤上的适当位置处，而不用依赖于到耳朵的机械连接来提供支撑和对壳体的锚定。通过控制系统的植入部分的功耗需求，高效地产生经皮能量和信息信号到植入部分中，利用重量轻的高效的电池和结构材料，整个外部壳体足够轻以至于仅磁性耦合就能够支撑结构并将其保持在适当位置处。例如，在特定实施例中，外壳可重10g或更少。
与耳朵支撑的单个壳体系统形成对比，本发明的实施例对于使用者而言更舒适，因为它们不拖拽外耳。实施例也可更容易地隐藏在使用者的头发下，而使得使用者就使用人工耳蜗更释怀。
图3显示了本发明的一个特定实施例的截面功能视图。外部壳体301包括信号处理模块302，用于将进入的声音信号转换成代表性的电信息信号。信号处理模块302可包括麦克风和相关的输入信号处理电路，也可包括各种信号调节和功率调节信号电路。外部壳体301还包括信号传输模块303，该信号传输模块303由一个或多个电池305供电，以跨使用者的皮肤304传输代表电信息信号的电力信号。一个或多个电池305一般可为任何现代轻便高效的电池，例如锂聚合物电池或锌空气电池。
外部壳体301贴近皮肤304的部分包括初级传输线圈306和外部定位磁体307。皮肤304下且位于该初级传输线圈306和外部定位磁体307正下方的是相应的次级接收线圈308和内部定位磁体309。在外部定位磁体307与内部定位磁体309之间的磁性耦合强到足以将外部壳体301保持在次级接收线圈308正上方使用者皮肤304上的合适位置处。电力信号，包括代表输入声音信号的电信息，由初级传输线圈306增强(develop)并跨皮肤304耦合到次级接收线圈308。
由次级接收线圈308接收的电力信号例如通过植入电线310连接到植入信号处理器311，此植入信号处理器311产生代表声音信号的电刺激信号，以让植入刺激电极312用来刺激耳蜗的听觉神经。在另一个实施例中，接收线圈308也可集成在植入信号处理器311的壳体内。
利用高效的内部处理和刺激，植入部分的电力需求可被最小化。这使得能够使用相对低功率的电力信号，例如，电力信号可小于20mW。这样低的功率需求有助于使得外部壳体301尽可能的轻和高效，也足以能够将外部壳体301仅通过定位磁体保持在合适的位置而不依赖于来自外耳的物理支撑。
尽管公开了本发明大量的示范性的实施例，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，可作变化和修改以得到本发明的一些益处，而并不背离本发明真正的范围。

Claims (16)

1.一种人工耳蜗系统，包括：
外部壳体，适于放置在使用者外部皮肤上的特定位置处，所述外部壳体包括：
i：信号处理模块，用于将进入的声音信号转换成代表性的电信息信号，和
ii：信号传输模块，用于跨使用者皮肤传送代表电信息信号的电力信号；以及
植入部分，该植入部分接收所述电力信号，并为使用者的听觉系统产生代表声音信号的电刺激信号，
其中，所述外部壳体与所述植入部分磁性协作以便将所述外部壳体保持在特定位置处而无需与使用者的外耳有结构上的相互作用。
2.根据权利要求1的系统，其中，所述信号传输模块包括经皮传输线圈，用于传送所述电力信号。
3.根据权利要求1的系统，其中，所述植入部分包括接收线圈，用于接收所述电力信号。
4.根据权利要求1的系统，其中，所述电力信号小于20mW。
5.根据权利要求1的系统，其中，所述外部壳体重量小于10g。
6.根据权利要求1的系统，其中，所述外部壳体还包括至少一个电池。
7.根据权利要求6的系统，其中，所述至少一个电池是锂聚合物电池。
8.根据权利要求6的系统，其中，所述至少一个电池是锌空气电池。
9.一种操作人工耳蜗系统的方法，该方法包括：
提供外部壳体，该外部壳体适于置于使用者外部皮肤上的特定位置处，所述外部壳体包括：
i：信号处理模块，用于将进入的声音信号转换成代表性的电信息信号，和
ii：信号传输模块，用于跨使用者皮肤传送代表所述电信息信号的电力信号；和
利用植入部分接收所述电力信号，以及
为使用者的听觉系统产生代表所述声音信号的电刺激信号，
其中，所述外部壳体和所述植入部分磁性协作以便将所述外部壳体保持在特定位置处而无需与使用者的外耳有结构上的相互作用。
10.根据权利要求9的方法，其中，传输所述电力信号使用在所述外部壳体内的传输线圈装置。
11.根据权利要求9的方法，其中，接收所述电力信号使用与所述植入部分相关联的接收线圈装置。
12.根据权利要求9的方法，其中，所述电力信号小于20mW。
13.根据权利要求9的方法，其中，所述外部壳体重量小于10g。
14.根据权利要求9的方法，其中，所述电力信号的源是在所述外部壳体内的至少一个电池。
15.根据权利要求14的方法，其中，所述至少一个电池是锂聚合物电池。
16.根据权利要求14的方法，其中，所述至少一个电池是锌空气电池。
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