CN105498088B - 一种听性脑干刺激系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种听性脑干刺激系统，包括体外部分和植入部分，所述体外部分，包括可充电便携式电源、信号处理单元和无线遥控器，信号处理单元，包括信号处理板、无线控制板和发射线圈；植入部分，包括接收线圈、刺激控制单元和电极阵列，接收线圈与所述发射线圈对心连接，用于接收调制后的声音编码信号；所述刺激控制单元与所述接收线圈连接，将所述接收线圈的接收到的声音编码信号进行解调以及解码，并转化为电信号向所述电极阵列传输。本发明能直接刺激脑干蜗神经核神经细胞，使听力障碍人士重新感知到声音信息。

Description

一种听性脑干刺激系统
技术领域
本发明属于医疗器械领域，特别涉及一种听性脑干刺激系统。
背景技术
对于重度或极重度耳聋，电子耳蜗是目前世界公认的唯一有效的帮助聋残病人恢复听觉的装置,但是，很多疾病如2型神经纤维瘤病、鼓室气化不良、双侧听神经外伤性损伤，听觉神经发育不全或缺陷，耳蜗发育不全或老年性神经性耳聋等疾病，造成了听神经以上的听觉损害，我们称为蜗后聋患者。对于这些患者，无法通过人工耳蜗来恢复其听力。
电子听性脑干植入(Auditory Brainstem Implant，ABI)技术作为听觉神经修复和重建的最新技术，是目前认为治疗重度蜗后聋患者最先进、也是唯一有效的技术，通过绕过听神经直接刺激其脑干蜗神经核而使患者再次获得听力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是设计一套不借助外耳，听骨链以及耳蜗，而将声音信号直接转化为对应的电极刺激，用于刺激脑干蜗神经核神经细胞，从而使听力障碍人士感受到声音信息的听性脑干刺激系统。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种听性脑干刺激系统，包括体外部分和植入部分，其中，
所述体外部分，包括可充电便携式电源、信号处理单元和无线遥控器，其中，
所述可充电便携式电源包括电源模块、充电模块、和FM模块，其中，
所述电源模块与所述信号处理单元连接，为信号处理单元供电和为整个听性脑干刺激系统提供外部电源；所述充电模块在与外部充电器相连时能够对所述可充电便携式电源中电源模块的充电电池进行充电；所述FM模块由电源模块供电，接收无线FM信号，并将FM信号解调变为模拟声音信号输入给所述信号处理单元；
所述信号处理单元，包括信号处理板、无线控制板和发射线圈，其中，
所述信号处理板包括麦克风、模数转化模块、DSP模块、射频调制模块、Flash模块和电源管理模块；其中，所述麦克风与模数转化模块连接，用于将外界声音信号转化为模拟电信号；所述数模转化模块与所述麦克风、FM模块和DSP模块连接，用来将输入的模拟声音信号转化为数字声音信号，输入给所述DSP模块；所述DSP模块用来对输入的数字声音信号进行信号处理和编码，将声音编码信号输出给所述射频调制模块；所述Flash模块与所述DSP模块连接，用来对所述DSP模块中的数据进行存储，防止丢失；所述电源管理模块用于对所述信号处理板中各模块、无线控制板和发射线圈提供对应不同的供电电压；
所述无线控制板与所述DSP模块连接，与所述无线遥控器进行通信，将所述无线遥控器所发出的控制命令，发送给所述DSP模块，并将从所述DSP模块获取的所述信号处理单元和植入部分状态发送给所述无线遥控器；
所述发射线圈与所述射频调制模块连接，用来向所述植入部分发射调制后的声音编码信号；
所述无线遥控器包括触摸LED屏幕模块、ARM芯片控制模块和无线传输模块，其中，
所述触摸LED屏幕模块至少包括LED屏幕，与所述ARM芯片控制模块连接，将所述ARM芯片控制模块提供的用户界面与信息显示在LED屏幕上，并将触摸LED屏幕模块接收到的触摸屏信号输入所述ARM芯片控制模块；所述ARM芯片模块将收到的触摸屏信号转化为所述信号处理单元控制信号，输入所述无线传输模块；所述无线传输模块与所述无线控制板进行射频无线通信，并将所述ARM芯片控制模块输入的控制命令发送给所述无线控制板；
所述植入部分，包括接收线圈、刺激控制模块和电极阵列，其中，
所述接收线圈与所述发射线圈对心连接，接收所述发射线圈发射的调制后的声音编码信号；
所述刺激控制模块与所述接收线圈连接，将所述接收线圈的接收到的声音编码信号进行解调以及解码，并转化为电信号向所述电极阵列传输；
所述电极阵列包括形成阵列的若干个穿刺电极、与穿刺电极一一连接的电极丝和矩形纤维网，所述穿刺电极至少有一半表面积暴露在封装硅胶外，所述电极丝包裹在封装硅胶内，所述穿刺电极用来对脑干蜗神经核神经细胞进行刺激。
优选地，所述充电模块监视所述电源模块的充电电池电源电压，并在充电电池电源电压低于阈值时停止对整个系统供电。
优选地，所述无线遥控器将从所述无线控制板接收到的所述信号处理单元和植入部分状态输入所述ARM芯片控制模块，并最终通过所述触摸LED屏幕模块显示在LED屏幕上。
优选地，所述无线遥控器能够将触摸屏控制信号通过无线通信方式发送给所述信号处理单元，所述信号处理单元根据接收到的控制命令执行操作。
优选地，所述电极阵列的穿刺电极呈矩形阵列排列。
优选地，所述电极阵列的各个穿刺电极按高度排列。
优选地，所述电极阵列的穿刺电极个数为4-24个。
优选地，所述矩形纤维网贴在所述穿刺电极凸起的反面。
本发明的有益效果在于：体外部分体积小，重量轻，易于病患佩戴。无线遥控器功能使医生、病患及其监护人能够非常容易控制和检查整个系统的正常工作。大部分电子器件在体外，易于系统硬件和软件升级。由体外提供能量，通过耦合线圈传输进入植入部分，植入部分不需要电池，提高植入部分使用寿命，植入部分的电极阵列能够更好地更多地刺激脑干蜗神经核细胞。
附图说明
图1为本发明一具体实施例的听性脑干刺激系统的整体框图；
图2为本发明一具体实施例的听性脑干刺激系统的具体框图；
图3为本发明一具体实施例的听性脑干刺激系统的体外部分结构示意图；
图4为本发明一具体实施例的听性脑干刺激系统的结构示意图；
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
参见图1-图2，为听性脑干刺激系统整体框图和具体框图，包括体外部分10和植入部分20，其中，
所述体外部分10，包括可充电便携式电源110、信号处理单元120和无线遥控器140，其中，
所述可充电便携式电源110包括电源模块111、充电模块112、和FM模块113，其中，
所述电源模块111与所述信号处理单元120连接，为信号处理单元120和整个听性脑干刺激系统提供外部电源；所述充电模块112在与充电器相连时能够对所述可充电便携式电源110中电源模块111的充电电池进行充电；所述FM模块113能够接收无线FM信号，并将FM信号解调变为模拟声音信号输入给所述信号处理单元120；
所述信号处理单元120，包括信号处理板121、无线控制板131和发射线圈132，其中，
所述信号处理板121包括麦克风122、模数转化模块123、DSP模块124、射频调制模块125、Flash模块126和电源管理模块127；所述麦克风122与模数转化模块123连接，用于将外界声音信号转化为模拟电信号，将转化后的模拟声音信号输入到所述信号处理板120；所述数模转化模块123与所述麦克风122和DSP模块124连接，用来将输入的模拟声音信号转化为数字声音信号，输入给所述DSP模块124；所述DSP模块124用来对输入的数字声音信号进行信号处理和编码，将声音编码信号输出给所述射频调制模块125；所述Flash模块126与所述DSP模块124连接，用来对所述DSP模块124中的数据进行存储，防止丢失；所述电源管理模块127用于对所述信号处理板121中各模块、无线控制板131和发射线圈132提供对应不同的供电电压；
所述无线控制板131与所述DSP模块124连接，与所述无线遥控器140进行通信，将所述无线遥控器140所发出的控制命令，如音量调节等，发送给所述DSP模块124，并将从所述DSP模块124获取的所述信号处理单元120和植入部分20状态发送给所述无线遥控器140；
所述发射线圈132与所述射频调制模块125连接，用来发射调制后的声音编码信号；
所述无线遥控器140包括触摸LED屏幕模块141、ARM芯片控制模块142和无线传输模块143，其中，
所述触摸LED屏幕模块141至少包括LED屏幕，与所述ARM芯片控制模块142连接，将所述ARM芯片控制模块142提供的用户界面与信息显示在LED屏幕上，并将触摸LED屏幕模块141接收到的触摸屏信号输入所述ARM芯片控制模块142；所述ARM芯片模块142将收到的触摸屏信号转化为所述信号处理单元120控制信号，输入所述无线传输模块143；所述无线传输模块143与所述无线控制板131进行射频无线通信，并将所述ARM芯片控制模块142输入的控制命令发送给所述无线控制板131，具体实施例中，还将从所述无线控制板131接收到的所述信号处理单元120和植入部分20状态输入所述ARM芯片控制模块142，并最终通过所述触摸LED屏幕模块141显示在LED屏幕上；
所述植入部分20，包括接收线圈210、刺激控制模块220和电极阵列230，其中，
所述接收线圈210与所述发射线圈132对心连接，接收所述发射线圈132发射的调制后的声音编码信号；
所述刺激控制模块220与所述接收线圈210连接，将所述接收线圈的接收到的声音编码信号进行解调以及解码，并转化为电信号向所述电极阵列230传输；
所述电极阵列230包括形成阵列的若干个穿刺电极231、与穿刺电极一一连接的电极丝232和矩形纤维网233，所述穿刺电极231至少有一半表面积暴露在封装硅胶外，所述电极丝232包裹在封装硅胶内，所述矩形纤维网233贴在穿刺电极231凸起反面用于术后电极阵列固定在人体组织上，所述穿刺电极231用来对脑干蜗神经核神经细胞进行刺激。
参见图3-4，表明了听性脑干刺激系统的结构示意图，信号处理单元120直接钩于耳后，无线遥控器140可在一定距离内与信号处理单元120无线通信，发射线圈132与信号处理板121连接，可充电便携式电源110与信号处理单元120连接，将电能输入信号处理单元120，发射线圈132与接收线圈210相吸，中间的隔板150模拟人体的皮肤，接收线圈210将接收到声音编码信号传输到刺激控制模块220进行解码，并转化为电信号向所述电极阵列230传输，最后由电极阵列230直接对脑干蜗神经核神经细胞进行电刺激。
在具体实施例中，所述充电模块112监视电源模块111的充电电池电源电压，并在充电电池电源电压低于阈值时停止对整个听性脑干刺激系统供电，以保证系统的正常工作。所述无线遥控器140能够将触摸屏信号通过无线通信方式发送给所述信号处理单元120，所述信号处理单元120根据接收到的控制命令执行操作。电极阵列230的穿刺电极231呈矩形阵列排列，各个穿刺电极231高度高低排列，穿刺电极231个数为4-24个，矩形纤维网233贴在所述穿刺电极凸起的反面。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种听性脑干刺激系统，其特征在于，包括体外部分和植入部分，其中，
所述体外部分，包括可充电便携式电源、信号处理单元和无线遥控器，其中，
所述可充电便携式电源包括电源模块、充电模块、和FM模块，其中，
所述电源模块与所述信号处理单元连接，为信号处理单元直接供电和为整个听性脑干刺激系统提供外部电源；所述充电模块在与外部充电器相连时对所述可充电便携式电源中电源模块的充电电池进行充电；所述FM模块由电源模块供电，接收无线FM信号，并将FM信号解调变为模拟声音信号输入给所述信号处理单元；
所述信号处理单元，包括信号处理板、无线控制板和发射线圈，其中，
所述信号处理板，包括麦克风、模数转化模块、DSP模块、射频调制模块、Flash模块和电源管理模块；其中，所述麦克风与模数转化模块连接，用于将外界声音信号转化为模拟电信号；所述模数转化模块与所述麦克风、FM模块和DSP模块连接，用来将输入的模拟声音信号转化为数字声音信号，输入给所述DSP模块；所述DSP模块用来对输入的数字声音信号进行信号处理和编码，将声音编码信号输出给所述射频调制模块；所述Flash模块与所述DSP模块连接，用来对所述DSP模块中的数据进行存储，防止丢失；所述电源管理模块用于对所述信号处理板中各模块、无线控制板和发射线圈提供对应不同的供电电压；
所述无线控制板与所述DSP模块连接，与所述无线遥控器进行通信，将所述无线遥控器所发出的控制命令，发送给所述DSP模块，并将从所述DSP模块获取的所述信号处理单元和植入部分状态发送给所述无线遥控器；
所述发射线圈与所述射频调制模块连接，用来向所述植入部分发射调制后的声音编码信号；
所述无线遥控器包括触摸LED屏幕模块、ARM芯片控制模块和无线传输模块，其中，
所述触摸LED屏幕模块至少包括LED屏幕，与所述ARM芯片控制模块连接，将所述ARM芯片控制模块提供的用户界面与信息显示在LED屏幕上，并将触摸LED屏幕模块接收到的触摸屏信号输入所述ARM芯片控制模块；所述ARM芯片模块将收到的触摸屏信号转化为所述信号处理单元控制信号，输入所述无线传输模块；所述无线传输模块与所述无线控制板进行射频无线通信，并将所述ARM芯片控制模块输入的控制命令发送给所述无线控制板；
所述植入部分，包括接收线圈、刺激控制模块和电极阵列，其中，
所述接收线圈与所述发射线圈对心连接，接收所述发射线圈发射的调制后的声音编码信号；
所述刺激控制模块与所述接收线圈连接，将所述接收线圈的接收到的声音编码信号进行解调以及解码，并转化为电信号向所述电极阵列传输；
所述电极阵列包括形成阵列的若干个穿刺电极、与穿刺电极一一连接的电极丝和矩形纤维网，所述穿刺电极至少有一半表面积暴露在封装硅胶外，所述电极丝包裹在封装硅胶内，所述穿刺电极用来对脑干蜗神经核神经细胞进行刺激，各个穿刺电极按高度排列；所述充电模块监视所述电源模块的充电电池电源电压，并在充电电池电源电压低于阈值时停止对整个系统供电；所述无线遥控器将从所述无线控制板接收到的所述信号处理单元和植入部分状态输入所述ARM芯片控制模块，并最终通过所述触摸LED屏幕模块显示在LED屏幕上；所述无线遥控器能够将触摸屏信号通过无线通信方式发送给所述信号处理单元，所述信号处理单元根据接收到的控制命令执行操作。
2.根据权利要求1所述的听性脑干刺激系统，其特征在于，所述电极阵列的穿刺电极呈矩形阵列排列。
3.根据权利要求2所述的听性脑干刺激系统，其特征在于，所述电极阵列的穿刺电极个数为4-24个。
4.根据权利要求2所述的听性脑干刺激系统，其特征在于，所述矩形纤维网贴在所述穿刺电极凸起的反面。
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