CN102598716A - 可植入的信号传送系统 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于受体患者的可植入的听觉假体。可植入的接收线圈接收外部生成的通信数据信号。可植入的信号处理器与接收线圈通信以将通信数据信号转换为换能器刺激信号。可植入的封闭声换能器与信号处理器通信以将换能器刺激信号转换为声信号,用于生成患者的中耳中的一个或多个听觉结构的声学振动刺激。换能器可封闭在可植入的信号传送阻隔器中。探测器麦克风系统包括用于密封中耳结构的阻隔器,以减少环境噪音拾取。

Description

可植入的信号传送系统
相关申请的交叉引用
本申请要求提交于2009年10月30日的美国临时专利申请61/256,371、提交于2010年3月5日的美国临时专利申请61/310,742、以及提交于2010年3月31日的美国临时专利申请61/319,504的优先权,这些申请均以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及医用植入物,并且更具体而言涉及一种新型经皮听觉假体植入物系统。
背景技术
正常的耳朵如图1所示将声音通过外耳101传送至鼓膜102,鼓膜102移动中耳103的听小骨,听小骨振动耳蜗104的卵形窗106和圆形窗107的膜。耳蜗104是围绕其轴线螺旋盘绕大约二又二分之一圈的狭长管道。耳蜗包括称为前庭阶的上通道和称为鼓阶的下通道,该上通道和下通道由耳蜗管相连。耳蜗104形成直立的螺旋锥,其具有称为蜗轴的中心,耳蜗神经105的螺旋神经节细胞位于蜗轴上。响应于接收到的由中耳103传送的声音,流体填充的耳蜗104充当换能器以生成电脉冲,电脉冲被发送到耳蜗神经105,并最终发送到大脑。
当把外部声音转换为沿耳蜗104的神经基质的有意义的动作电位的能力存在问题时,听力受损。为了提高受损的听力,已经开发出听觉假体。例如,当损伤与中耳103的工作有关时,可使用常规的助听器或中耳植入物以放大的声音的形式向听觉系统提供声机械刺激。或者,当损伤与耳蜗104相关时,带有植入的刺激电极的耳蜗植入物可通过由沿电极分布的多个电极触头传送的小电流来电刺激听觉神经组织。
中耳植入物采用电磁换能器以将声音转换为中耳103的机械振动。线圈绕组通过附接到中耳103内的非振动结构而保持静止,并且麦克风信号电流被传送至该线圈绕组以生成电磁场。磁体附接到中耳103内的听小骨,以使得磁体的磁场与线圈的磁场相互作用。磁体响应于磁场的相互作用而振动,从而引起中耳103的骨骼的振动。参见以引用方式并入本文中的美国专利6,190,305。
发明内容
本发明的实施例旨在提供一种用于受体患者的可植入的听觉假体。可植入的接收线圈接收外部生成的通信数据信号。可植入的信号处理器与接收线圈通信以将通信数据信号转换为换能器刺激信号。可植入的封闭的声换能器与信号处理器通信以将换能器刺激信号转换为声信号,该声信号用于生成在患者的中耳中的一个或多个听觉结构的声学振动刺激。如本文所用,术语“声的”涉及声音通过空气的传播,而与固体材料中的机械振动不同。
在另外的实施例中,声换能器可具体地为漂浮质量换能器。声换能器可适于在工作位置中漂浮例如在栓系引线的末端处漂浮,而不直接附接到患者的鼓膜或颅骨。或者,声换能器可适于固定地附接到例如颅骨或鼓膜。
声换能器可具有用于生成声信号的柔性主体。在特定实施例中,声换能器可由生物相容性膜来密封封闭或封闭。
在特定实施例中,声换能器可产生单向声信号或多向(如双向)声信号。听觉结构可包括卵形窗膜、圆形窗膜和/或患者中耳中的一个或多个听小骨。
在本发明的各种实施例中,可植入的信号传送阻隔器被提供用于将声能和/或机械能导向至耳朵中的结构。信号传送阻隔器包含可植入的封闭换能器。阻隔器可以是在阻隔器壁中具有一系列褶皱的末端开口的圆柱体。阻隔器的结构和组成将由换能器生成的声能或机械能有效地耦合到所选的耳部结构,并且隔离残余能量,以免导致高逆向转换函数(“RTF”)水平。阻隔器可定制以适合耳朵的解剖结构。在特定实施例中,阻隔器由有机硅或钛制成,并且包括在阻隔器壁中的一系列褶皱,用于确定能量的传播模式。褶皱可以排布为垂直或平行于圆柱体的纵向轴线,或者可以围绕圆柱体的纵向轴线扭转。
在本发明的其它实施例中,提供了探测器麦克风系统,该系统可以显著减轻由诸如手术室的环境中的环境噪音带来的声音感测问题。校准后的声音刺激信号被馈送至换能器,换能器在中耳中生成声能和/或机械能。一次性阻隔器被提供用于封闭和密封中耳中的容积,例如耳蜗窗或整个中耳中的容积。麦克风管将来自阻隔器室的声音传导至麦克风。麦克风记录生成电信号的声压级,该电信号被放大和馈送至模数转换器。转换器的输出由诸如计算机的处理装置读取,并且与预期声级相比较。麦克风阻隔器用来显著降低环境噪音水平,从而允许准确测量。
附图说明
图1示出了典型人耳的解剖结构。
图2示出了本发明的一个特定实施例在植入受体患者的耳中时的实例。
图3示出了根据本发明的一个实施例的声换能器的进一步细节。
图4A、4B和4C示出了根据本发明的实施例的包括换能器的有机硅的可植入传送阻隔器。
图5A至5C示出了根据本发明的实施例的包括换能器的钛的可植入传送阻隔器。
图6是根据本发明的实施例的带有一次性阻隔器的探测器麦克风系统的图示。
图7示出了图6的探测器麦克风系统的进一步细节。
具体实施方式
本发明的各种实施例旨在提供用于使用可植入的封闭声换能器的受体患者的可植入的听觉假体。这将声信号作为振动能量导向到更靠近用于听觉的目标结构耳蜗。
图2示出了本发明的一个特定实施例在植入受体患者耳内时的实例,图3示出了这样的声换能器的进一步细节。外部信号处理器201生成表示附近声音的通信数据信号。外部发射线圈202置于患者皮肤的表面上,并位于恰在皮肤下方植入的对应接收线圈203上方。发射线圈202将通信数据信号通过皮肤耦合到植入的接收线圈203。可植入的信号处理器与接收线圈203(例如在共用的壳体中)通信并将通信数据信号转换为换能器刺激信号。来自可植入的信号处理器的换能器刺激信号通过植入物引线204耦合到可植入的封闭声换能器205,封闭声换能器205定位在中耳103和耳蜗104的听觉结构例如圆形窗107和/或卵形窗106膜附近。声换能器205将来自植入物引线204的换能器刺激信号转换为对应声信号,该声信号用于生成中耳103和/或耳蜗104中的附近听觉结构中的一个或多个的声学振动刺激。
在图2和3所示实施例中,在其靠近中耳103和/或耳蜗104中的听觉结构的工作位置中,声换能器205在植入物引线204的栓系端处漂浮,而不直接附接到患者的鼓膜102或颅骨。在这样的实施例中,声换能器可产生多向(如双向)声信号,该声信号能以振动方式刺激多个目标听觉结构,例如,中耳103中的听小骨、耳蜗104的圆形窗107和/或卵形窗106中的一个或多个。
然而在其它实施例中,声换能器205可适于固定地例如附接到颅骨或鼓膜102。在这样的实施例中,声换能器205可产生实际上为单向的声信号,该声信号可以振动方式仅仅刺激单个听觉结构,或者多个目标听觉结构。
声换能器205可具体地为漂浮质量换能器(FMT),其带有用于生成声信号的柔性主体。在一些实施例中,声换能器205可由生物相容性膜来密封封闭或封闭(例如,充当可植入的声学扬声器)。
可植入的信号传送阻隔器
在本发明的优选实施例中,可植入的信号传送阻隔器被提供用于将声能和/或机械能导向至耳朵中的结构。阻隔器可以是在阻隔器壁中具有一系列褶皱的末端开口的圆柱体。阻隔器包含可植入的封闭换能器。阻隔器的结构和组成将由换能器生成的声能或机械能有效地耦合到所选的中耳结构,并且隔离残余能量,以免导致高逆向转换函数(“RTF”)水平。阻隔器可定制以适合耳朵的解剖结构。
图4A示出了信号传送阻隔器400的一个实施例。阻隔器400是带有开口端405的柔性有机硅的圆柱体。阻隔器400的壁中的手风琴状褶皱有助于确定到耳部结构的声能或机械能的传递模式。阻隔器400的手风琴状褶皱也允许外科医生调节(“压扁”)阻隔器400以适合患者的解剖结构。外科医生可将阻隔器400沿其纵向轴线压缩或垂直于该轴线调整阻隔器400。图4B示出了安装在耳朵内的图4A的阻隔器400的剖视图。换能器410利用来自接收机420的信号刺激。该信号被外部发射机430发射。在该实例中,阻隔器400定位在邻近中耳的圆形窗440处。图4C示出了类似地定位在圆形窗440上的阻隔器400,并且示出了其它中耳结构450。当然,阻隔器400可以定位成将能量导向至各种耳部结构。
图5A示出了根据本发明的另一个实施例的可植入的信号传送阻隔器500。阻隔器500由钛制成,并且形成为末端开口的圆柱体。在优选实施例中,阻隔器500的直径可在从约1至约4mm的范围内变化,阻隔器500的长度同样地在从约1至约4mm的范围内变化。图5A的阻隔器500的壁内的褶皱围绕圆柱体的纵向轴线扭转。扭转的阻隔器利用沿阻隔器500的扭转的凸缘(rib)的初级模式耦合能量,同时沿阻隔器500的纵向轴线排布次级模式。图5B示出了钛阻隔器530的另一实施例的剖视图。阻隔器530封闭压电双作用换能器534。圆柱体具有焊接的钛端盖532。也示出了有凸缘的阻隔器530设计的另外的能量耦合模式。图5C示出了带有以凸缘形式褶皱的另外的钛阻隔器550,该凸缘平行于阻隔器圆柱体的纵向轴线。用于该阻隔器550的初级模式的能量传送平行于阻隔器的纵向轴线。
带一次性阻隔器的探测器麦克风
在本发明的优选实施例中,提供了探测器麦克风系统,该系统可以显著减轻由手术室中的高环境噪音水平带来的声音感测问题。校准后的声音刺激信号被馈送至在耳朵中生成声音的换能器。一次性的阻隔器被提供用于密封耳朵的窗或整个中耳。麦克风管将来自阻隔器室的声音传导至麦克风。麦克风记录生成电信号的声压级,该电信号被放大和馈送至模数转换器。转换器的输出由诸如计算机的处理装置读取,并且与预期声级相比较。阻隔器用来显著降低环境噪音水平,从而允许准确测量。
图6和7示出了根据本发明的另一个实施例的探测器麦克风系统。可由计算机620驱动的声音发生器610生成校准后的信号,以驱动换能器630。换能器将声能传送到中耳642的振动结构。换能器可以是漂浮质量换能器或本领域已知的其它换能器。中耳642中的麦克风阻隔器650在其中封闭包括将探测的耳部结构的容积,所述将探测的耳部结构例如在本实例中的耳蜗窗652,从而形成声室651。阻隔器壁显著衰减到达声室651的环境噪音。麦克风管660将来自阻隔器室的声音传导至麦克风670。麦克风670记录声压级并生成电信号,该电信号被放大680和馈送至模数转换器(未示出)。转换器的输出由诸如计算机620的处理装置读取,并且与预期声级相比较。麦克风阻隔器650用来显著降低记录麦克风670处的环境噪音水平,从而有利于准确测量声音。
在探测器麦克风系统的各种实施例中,阻隔器650可由柔软的医用级有机硅制成,并密封耳朵652的窗或整个中耳。其它实施例可采用用于阻隔器的其它材料。这些阻隔器可以是一次性或可重复使用的。麦克风探测器管660为无菌的,并且可以是一次性或可重复使用的。
虽然已经公开了本发明的各种示例性实施例,但对于本领域的技术人员应显而易见的是,在不脱离本发明的实质范围的情况下,可进行将实现本发明的一些优点的各种变化和修改。

Claims (31)

1.一种用于受体患者的可植入的听觉假体,该假体包括:
可植入的接收线圈,所述可植入的接收线圈用于接收外部生成的通信数据信号;
可植入的信号处理器,所述可植入的信号处理器与所述接收线圈通信以将所述通信数据信号转换为换能器刺激信号;和
可植入的封闭声换能器,所述可植入的封闭声换能器与所述信号处理器通信以将所述换能器刺激信号转换为声信号,用于生成在患者的中耳中的一个或多个听觉结构的声学振动刺激。
2.根据权利要求1所述的可植入的听觉假体,其中所述声换能器为漂浮质量换能器。
3.根据权利要求1所述的可植入的听觉假体,其中所述声换能器适于在工作位置处漂浮,而不直接附接到所述患者的鼓膜或颅骨。
4.根据权利要求3所述的可植入的听觉假体,其中所述声换能器在栓系引线的末端处漂浮。
5.根据权利要求1所述的可植入的听觉假体,其中所述声换能器为密封封闭的。
6.根据权利要求1所述的可植入的听觉假体,其中所述声换能器由生物相容性膜来封闭。
7.根据权利要求1所述的可植入的听觉假体,其中所述声换能器适于固定地附接到所述患者的颅骨。
8.根据权利要求1所述的可植入的听觉假体,其中所述声换能器适于固定地附接到鼓膜。
9.根据权利要求1所述的可植入的听觉假体,其中所述声换能器产生单向声信号。
10.根据权利要求1所述的可植入的听觉假体,其中所述声换能器产生多向声信号。
11.根据权利要求10所述的可植入的听觉假体,其中所述声换能器产生双向声信号。
12.根据权利要求1所述的可植入的听觉假体,其中所述声换能器具有用于生成所述声信号的柔性主体。
13.根据权利要求1所述的可植入的听觉假体,其中所述听觉结构包括所述患者的卵形窗膜。
14.根据权利要求1所述的可植入的听觉假体,其中所述听觉结构包括所述患者的圆形窗膜。
15.根据权利要求1所述的可植入的听觉假体,其中所述听觉结构包括在所述患者的中耳中的一个或多个听小骨。
16.一种用于受体患者的可植入的听觉假体,该假体包括:
可植入的接收线圈,所述可植入的接收线圈用于接收外部生成的通信数据信号;
可植入的信号处理器,所述可植入的信号处理器与所述接收线圈通信以将所述通信数据信号转换为换能器刺激信号;
可植入的声换能器,所述可植入的声换能器与所述信号处理器通信以用于将所述换能器刺激信号转换为声学振动刺激信号;和
可植入的信号传送阻隔器,所述可植入的信号传送阻隔器封闭所述声换能器并将所述声学振动刺激信号机械耦合到患者的中耳中的一个或多个听觉结构。
17.根据权利要求16所述的可植入的听觉假体,其中所述声换能器为漂浮质量换能器。
18.根据权利要求16所述的可植入的听觉假体,其中所述阻隔器由有机硅制成。
19.根据权利要求16所述的可植入的听觉假体,其中所述阻隔器由钛制成。
20.根据权利要求16所述的可植入的听觉假体,其中所述阻隔器为末端开口的圆柱体。
21.根据权利要求20所述的可植入的听觉假体,其中所述阻隔器的壁包括作为凸缘沿所述圆柱体的纵向轴线排布的多个褶皱。
22.根据权利要求20所述的可植入的听觉假体,其中所述阻隔器的壁包括作为凸缘围绕所述圆柱体的纵向轴线扭转地排布的多个褶皱。
23.根据权利要求20所述的可植入的听觉假体,其中所述阻隔器的壁包括垂直于所述圆柱体的纵向轴线排布的多个褶皱。
24.根据权利要求16所述的可植入的听觉假体,其中所述听觉结构包括所述患者的卵形窗膜。
25.根据权利要求16所述的可植入的听觉假体,其中所述听觉结构包括所述患者的圆形窗膜。
26.根据权利要求16所述的可植入的听觉假体,其中所述听觉结构包括在所述患者的中耳中的一个或多个听小骨。
27.一种用于监视患者的中耳的探测器麦克风系统,包括:
麦克风阻隔器,所述麦克风阻隔器适于封闭所述中耳的一定容积;
麦克风管,所述麦克风管在第一末端处以操作方式耦合到阻隔器;和
麦克风,麦克风以操作方式耦合到所述麦克风管的第二末端。
28.根据权利要求27所述的探测器麦克风系统,还包括耦合到耳朵的换能器。
29.根据权利要求28所述的探测器麦克风系统,其中所述换能器为漂浮质量换能器。
30.根据权利要求27所述的探测器麦克风系统,其中所述阻隔器适于覆盖整个中耳。
31.根据权利要求27所述的探测器麦克风系统,其中所述阻隔器包括医用级有机硅。
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