CN101484102A - 内耳流体的远程传感和致动 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种与内耳连通的系统。声换能器在电能和机械能之间进行转换。内耳导管(202)具有与内耳的流体振动连通的远端，与声换能器振动连通的近端，以及充有导管流体的腔，用于耦合在远端和近端之间的振动信号。

Description

内耳流体的远程传感和致动

本申请要求2006年7月17日提交的美国临时专利申请60/831,351的优先权，其内容引用在此作为参考。

技术领域

本发明涉及植入式装置，以及更具体地涉及用于对内耳进行机械和电刺激以及流体传送的植入式装置。

背景技术

图1示出了正常人耳的解剖结构。正常的耳朵通过外耳101将声音传输到鼓膜102，鼓膜102使中耳103的三个骨动作，中耳103则又刺激耳蜗104。耳蜗或内耳104，包括名为前庭阶105的上通道和名为鼓阶106的下通道，该上下通道通过耳蜗管107连接。响应于接收到的声音，中耳103的骨，镫骨，经由卵圆窗(椭圆窗)114将振动传输到耳蜗104的外淋巴(内耳流体)。内耳流体中的振动从正圆窗(圆窗)外散布开。结果是，激动Corti器的毛细胞以启动电化学脉冲，该电化学脉冲被传输到耳蜗神经113，并最终传输到脑。

一些患者可能听力部分或完全受损，原因包括：长期暴露在环境噪声中、先天缺陷、疾病或病患导致的损害、使用某些药物诸如氨基糖苷类、或者物理创伤。听力受损可能是传导、感觉神经或组合类型。

有数种类型的中耳和内耳植入物能够恢复部分或全部听觉。植入物通常包括各种电磁换能器，这些电磁换能器可以用作致动器、传感器和/或转换器。具有电磁致动器的植入物的一个示例是机械驱动听骨链的中耳植入物，该听骨链是将鼓膜机械连接到卵圆窗的中耳的三个骨。具有电磁致动器的植入物的另一示例是机械驱动鼓膜的中耳植入物。

另一种类型的植入物依赖于对内耳中神经进行直接电刺激。例如，耳蜗内电极能够通过对电极接触附近的神经组织进行直接电刺激来恢复一些听觉。这些电极通常位于穿入耳蜗中的电极载体的端部上。这些电极连接到例如植入的信号处理器，该植入的信号处理器与外部的信号处理器通信，该外部的信号处理器产生电刺激信号以供植入电极刺激耳蜗神经。

为了治疗某些内耳病症，经常需要将治疗剂直接递送到耳蜗中。向内耳递送治疗剂的系统的一个示例是经正圆窗插入耳蜗中的导管。该导管的端部可以灌注治疗剂，该治疗剂将被释放到内耳流体中。该导管还可以包括治疗剂溶液的流体储液器，治疗剂溶液与内耳流体是流体连通的。或者，该导管可以包括流体填充腔，该流体填充腔包含与内耳流体是流体连通的治疗剂溶液。在2006年3月13日提交的美国专利申请11/374,505中进一步描述了将治疗剂递送到耳蜗中，其内容引用于此作为参考。

发明内容

在本发明的一个实施例中，与内耳连通的系统包括在电能和机械能之间进行转换的声换能器。内耳导管具有：与内耳的流体振动连通的远端；与声换能器振动连通的近端；以及填充有导管流体的腔，用于耦合远端和近端之间的振动信号。

在其它这样的实施例中，还可以具有壳室(housing chamber)，其装入声换能器，并填充有壳流体，该壳流体与内耳导管的近端是振动连通的。该声换能器可以是例如浮块换能器(floating masstransducer)。

腔的远端可以与内耳流体是流体连通的，而腔的近端可以与壳流体是流体连通的，并且壳可以进一步包括流体端口，用于接收治疗流体以递送到内耳。

在一个实施例中，壳室可以充有与导管的近端振动连通的壳流体，并且可以包括与壳流体振动连通的外部壳膜。声换能器可以位于壳室外部，并与壳体膜振动连通。

在这样的实施例中，腔的远端可以与内耳的流体是流体连通的，腔的近端可以与壳流体是流体连通的，并且壳可以进一步包括流体端口，用于接收治疗流体以递送到内耳。

实施例可以包括与壳膜连接的麦克风，用于感应与听觉结构相关的流体力学。腔的远端可以与内耳的流体是流体连通的。腔可以包括流体端口，用于接收治疗流体以递送到内耳。腔的远端可以包括与内耳的流体振动连通的远端膜。

声换能器可以适于用在使用者的外耳、中耳或内耳中，和/或可以适于固定到使用者的颅骨上。内耳导管的远端可以适于用在使用者的鼓阶中。

上述实施例的任何一个还可以包括：电子模块，用于为内耳产生电刺激信号；以及电极阵列，其在内耳导管的远端，且与电子模块进行电通信，用于利用该电刺激信号来刺激内耳的神经组织。

附图说明

本发明的前述特征通过参考以下详细描述，结合参考附图，将更容易理解：

图1示出正常人耳的结构。

图2A是本发明一个实施例的图示。

图2B是本发明的导管的剖视图。

图3是示出装入壳室内的换能器的图示。

图4是示出具有外部膜的壳室的图示，其中换能器与该膜接触；

图5是本发明一个实施例的图示，示出穿入耳蜗中的导管；

图6示出在耳蜗中植入本发明的一个实施例的正常人耳的结构。

具体实施方式

过去，曾经将内耳感应装置和放大器设置得尽可能最接近内耳结构。但是这种方法有很多问题，并且实际上难以实施。本发明的实施例通过使用导管建立在内耳与系统装置之间的流体连通，将装置结构设置在使用者内更宽裕和容易达到的位置处，而不是直接邻近内耳。导管能够通过端口和/或隔膜来填充振动传输液体。导管的远端穿入内耳，而近端则与声换能器连接。将流体封装到导管中使其与内耳的流体隔离开，以避免泄漏以及防止细菌污染，同时提供便利的内耳机械通路。该导管可以在远端处包括半渗透膜，通过使用适于跨膜迁移到内耳流体中的治疗药物，来提供药理通路。在一些实施例中，导管的近端还可以连接到自密封的半渗透隔膜，该隔膜允许治疗药物被引入到导管流体中。例如，近端膜可以位于中耳或乳突腔中，用于致动或感应导管流体。在一些实施例中，膜还可以被有效连接到麦克风，该麦克风感应与中耳和/或内耳的听觉结构相关联的流体力学。

由此，本发明的实施例在植入的假体系统与内耳的流体之间提供安全便利的渗漏防护和细菌阻挡界面。

图2A是本发明的一个实施例的图示，示出换能器-导管的布置。图2B是内耳导管一部分的剖视横截面图。在该实施例中，声换能器200连接到内耳导管202的近端。接线204可以将声换能器200连接到外部电路。流体端口206提供到内耳导管202中的导管腔210的通路。内耳导管202还能够包括沿着导管的长度延伸的电极线214。声换能器200将电能转换为机械振动，反之亦然。例如，声换能器200可以产生在人体听力范围内的振动。导管腔210填充有导管流体212(例如经隔膜端口206)，该导管流体212能够将由声换能器200产生的振动传输到内耳的流体。声换能器200连接到内耳导管202的近端，以便声换能器200产生的振动被传输到导管流体212。声换能器200、导管腔210和导管流体212之间是协作的，以便声换能器200产生足够且合适量的机械能，并由导管流体212传输到导管的远端以及内耳流体中，被内耳探查为声音。或者，利用镫骨运动在内耳中产生的流体运动可以通过导管流体212传输，并通过与声换能器200连接的敏感膜(例如麦克风振动膜)来探查。

当导管腔210对内耳的流体开放时，导管流体212可以是人工外淋巴或生理盐水。如果内耳导管202的远端将被置于中阶，则导管流体212可以用作人工内淋巴。导管流体212可以是促进或加强机械能传输的任何液体。内耳导管202可以至少部分是贯穿耳蜗植入电极的通道的形式。或者，内耳导管202可以是与耳蜗植入电极平行的分立导管。内耳导管202可以由不可压缩材料制成，以优化通过流体212的传输并使得能量损失最小。导管流体212的体积可以被有效最小化，从而在内耳导管200的远端与近端之间的导管流体中使机械运动的传输最大化。

导管腔210可以对内耳流体末端开放，或者它可以至少部分被诸如细菌滤膜的敏感膜封闭。所述膜还可以防止蛋白质从内耳流体运送通过导管210，以及抑制其他扩散过程。所述膜可以是自密封和/或半多孔的，以允许治疗药物的半渗透通路。

图3示出另一换能器布置，其中，声换能器200在填充有流体的壳室300内，并被布置为使得换能器200产生的振动传输到室流体。具有隔膜的隔膜端口302能够用于接通壳室300中的流体。隔膜端口302允许将壳室300和内耳导管202填充选择组成的液体。一个难题是能够利用导管液体填充内耳导管202，以便优化声换能器200与内耳流体之间的连接，并还提供在中耳与内耳之间的有效密封。内耳导管202连接到壳室300，以便声换能器200产生的机械振动将通过室流体传输到导管流体212。在壳室300内的流体可以与导管流体212流体连通。声换能器200产生的振动通过导管流体212传输到内耳流体。在该布置中，声换能器200可以是，例如浮块换能器，诸如振动FMT。

图4示出另一种也包括壳室300的换能器布置。如在图3的实施例中，内耳导管202连接到壳室300，以便机械振动将通过室流体传输到导管流体212。隔膜端口302能够用于以导管流体212填充内耳导管202，并通过隔膜端口302提供壳室300中的流体的通路。壳室300中的流体可以与导管流体212流体连通。在该实施例中，壳室300包括壳膜400，振动能够通过该壳膜400传输到室流体(图4)。声换能器200在壳室300外部，并相对于壳膜400布置和安装，以便声换能器200产生的机械振动将通过壳膜400经室流体传输到导管流体212。这些振动然后经导管流体212通过导管的远端传输到内耳流体。

图5是本发明的一般实施例的图示，示出穿入入患者使用者的耳蜗104中的内耳导管。在该实施例中，声换能器200可置于壳室300之内，如图3的实施例。声换能器200还能够在壳室300之外，并相对于壳膜400安装，如图4的实施例。当声换能器200置于壳室300之内时，壳膜400还能用于例如监测声换能器200的输出。壳膜400还可以是选择性多孔材料，以便可以将治疗药剂引入到壳流体，以经导管流体212递送到内耳。示出安装支架504，其能够用于将声换能器200安装到另一组件，或者在另一构造中，将声换能器200直接安装到骨头(诸如颅骨)或耳中的其他结构。在所示实施例中，内耳导管202还包括导管膜500和电极阵列502。导管膜500将声换能器200的振动从导管流体212传输到内耳流体。在其他实施例中，导管膜500可以是开放端口或选择性多孔膜，以允许将导管流体212内的治疗剂递送到内耳流体。电极阵列502连接到电极线214，并用于对内耳的神经组织进行电刺激。在该布置中，电极线214可以连接到使用者外耳附近皮肤下的植入音频处理器。

图6示出耳的结构连同在耳蜗中植入的本发明的实施例。内耳导管202经正圆窗115穿入到耳蜗104的鼓阶106中。显示声换能器200在中耳内。接线204能够用于将声换能器200和电极阵列502连接到其他电路。例如，电极阵列502可以经接线204连接到位于外耳附近皮肤下方的植入音频处理器600。音频处理器600接收音频信号，并产生电刺激信号，该电刺激信号经接线204传输到电极阵列502，以对内耳的神经组织进行电刺激。音频处理器600包含电子部件，用于从音频源接收音频输入。在各种实施例中，音频处理器600将接收模拟信号、数字信号或这两者。音频输入可以是但不局限于来自麦克风、电话、电视、立体音响系统、mp3播放器、无线电接收器或计算机的模拟或数字输出。可以经有线或无线连接来接收音频输入。

虽然已经具体示出和描述了本发明的系统，但是并不意味是穷举的，也不意图将本发明限制为所公开的实施例。对于本领域技术人员来说，显而易见能够对本发明做出修改而不偏离其范围和精神。例如，虽然示出的实施例一般性描述了将换能器产生的振动传输到内耳的系统，但换能器也能够用于通过导管流体探查内耳流体中的振动。虽然所示实施例包括连接各种部件的布线，但布线是任选的。该连接可以是无线的，或者部件可以是任选的。宗旨在于本发明的范围由所附的权利要求及其等效体来限定。

Claims (28)

1.与内耳连通的系统，包括：

声换能器，用于电能与机械能之间的转换；以及

内耳导管，具有：

i.与内耳的流体振动连通的远端，

ii.与所述声换能器振动连通的近端，以及

iii.充有导管流体的腔，用于耦合所述远端与近端之间的振动信号。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括：

壳室，装有所述声换能器并充有壳流体，该壳流体与所述内耳导管的近端振动连通。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述声换能器是浮块换能器。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述腔的远端与内耳的流体是流体连通的，而所述腔的近端与壳流体是流体连通的，以及所述壳还包括流体端口，用于接收治疗流体以递送到内耳。

5.根据权利要求1所述的系统，还包括：

壳室，充有与导管的近端振动连通的壳流体，并包括与所述壳流体振动连通的外部壳膜，

其中所述声换能器位于壳室外部，并与所述壳膜振动连通。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述腔的远端与内耳的流体是流体连通的，而所述腔的近端与壳流体是流体连通的，以及所述壳还包括流体端口，用于接收治疗流体以递送到内耳。

7.根据权利要求5所述的系统，还包括：

连接到所述壳膜的麦克风，用于感应与听觉结构相关联的流体力学。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述腔的远端与内耳的流体是流体连通的。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述腔还包括流体端口，用于接收治疗流体以递送到内耳。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述腔的远端包括与内耳的流体振动连通的远端膜。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述声换能器适于用在使用者的中耳中。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述声换能器适于用在使用者的外耳中。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述声换能器适于固定到使用者的颅骨。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述内耳导管的远端适于用在使用者的鼓阶中。

15.与内耳连通的系统，包括：

声换能器，用于电能与机械刺激信号之间的转换；

电子模块，用于产生供内耳用的电刺激信号；

内耳导管，具有：

i.远端，与内耳的流体振动连通，

ii.近端，与声换能器振动连通，以及

iii.充有导管流体的腔，用于耦合所述远端与近端之间的振动信号；以及

电极阵列，位于所述内耳导管的远端处，并且与所述电子模块电通信，以利用所述电刺激信号对内耳的神经组织进行刺激。

16.根据权利要求15所述的系统，还包括：

壳室，装有所述声换能器，并充有壳流体，所述壳流体与所述内耳导管的近端振动连通。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述换能器是浮块换能器。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述腔的远端与内耳的流体是流体连通的，所述腔的近端与壳流体是流体连通的，以及所述壳还包括流体端口，用于接收治疗流体以递送到内耳。

19.根据权利要求15所述的系统，还包括：

壳室，充有与所述导管的近端振动连通的壳流体，并且包括与所述壳流体振动连通的外部壳膜，

其中所述声换能器位于所述壳室外部，并且与所述外部膜振动连通。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述腔的远端与内耳的流体是流体连通的，所述腔的近端与所述壳流体是流体连通的，以及所述壳还包括流体端口，用于接收治疗流体以递送到内耳。

21.根据权利要求19所述的系统，还包括：

连接到所述壳膜的麦克风，用于感应与听觉结构相关联的流体力学。

22.根据权利要求15所述的系统，其中所述腔的远端与内耳的流体是流体连通的。

23.根据权利要求22所述的系统，其中所述腔还包括流体端口，用于接收治疗流体以递送到内耳。

24.根据权利要求15所述的系统，其中所述腔的远端包括与内耳的流体振动连通的远端膜。

25.根据权利要求15所述的系统，其中所述声换能器适于用在使用者的中耳中。

26.根据权利要求15所述的系统，其中所述声换能器适于用在使用者的外耳中。

27.根据权利要求15所述的系统，其中所述声换能器适于固定到使用者的颅骨。

28.根据权利要求15所述的系统，其中所述内耳导管的远端适于用在使用者的鼓阶中。

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