CN210186242U - 电子耳蜗植入体电路以及电子耳蜗 - Google Patents

Abstract

一种电子耳蜗植入体电路，通过加入传输模块和能量转换模块来更加准确以及低功耗的获取接收到的传输信号并从传输信号中提取能量并转为直流电压，通过加入控制模块和刺激电流产生模块实现了根据传输信号将直流电压转为刺激电流，通过加入反馈模块来将刺激电极阵列反馈的参数输送到控制模块进而通过传输模块输出到电子耳蜗体外机，解决了传统的技术方案中存在的功耗大、不能准确的获得来自电子耳蜗体外机的信号和能量、反馈信号弱以及不能准确的反馈植入体电路内部信号到电子耳蜗体外机的问题。

Description

电子耳蜗植入体电路以及电子耳蜗

技术领域

本实用新型属于电子耳蜗技术领域，尤其涉及一种电子耳蜗植入体电路以及电子耳蜗。

背景技术

电子耳蜗是一种由体外言语处理器将声音转换为一定编码形式的电信号，通过植入体内的电极直接刺激听神经来恢复、提高及重建听觉受损的人的听觉功能的电子装置。但是目前，传统的电子耳蜗的植入体电路一般仅包含线圈、信号解码芯片以及电极序列，往往是直接利用信号解码芯片产生刺激电流给电极序列，从而达到刺激听觉神经来恢复、提高及重建听觉受损的人的听觉功能的功能，但是直接利用复杂的信号解码芯片会造成功耗大且效果较差，不能准确的获得来自电子耳蜗体外机的信号和能量以及反馈植入体电路内部信号到电子耳蜗体外机。

因此，传统的技术方案中存在功耗大、不能准确的获得来自电子耳蜗体外机的信号和能量、反馈信号弱以及不能准确的反馈植入体电路内部信号到电子耳蜗体外机的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种电子耳蜗植入体电路以及电子耳蜗，旨在解决传统的技术方案中存在的功耗大、不能准确的获得来自电子耳蜗体外机的信号和能量、反馈信号弱以及不能准确的反馈植入体电路内部信号到电子耳蜗体外机的问题。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种电子耳蜗植入体电路，其特征在于，包括：设置为接收传输信号的传输模块；与所述传输模块连接的，设置为从所述传输信号提取能量并转为直流电压的能量转换模块；与所述传输模块连接的，设置为根据所述传输信号输出刺激参数的控制模块；与所述传输模块和所述控制模块连接的，设置为根据所述刺激参数产生调制所述直流电压产生刺激电流的刺激电流产生模块；与所述刺激电流产生模块连接的，设置为输出所述刺激电流的刺激电极阵列；以及与所述刺激电极阵列和所述控制模块连接，设置为将所述刺激电极阵列反馈的参数经放大并转换为数字信号后输送到所述控制模块的反馈模块。

在一个实施例中，所述传输模块包括：设置为接收所述传输信号的无线收发线圈；和与所述无线收发线圈连接的，设置为提取和放大的所述传输信号的射频前端单元。

在一个实施例中，所述射频前端单元包括：第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻以及第三电阻，所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端、所述第二电阻的第一端以及所述第三电阻的第一端共接作为所述射频前端单元的信号输入端，所述第一电容的第二端、所述第一电阻的第一端共接作为所述射频前端单元的信号输出端，所述第三电阻的第二端作为所述传输模块的第一输入输出端，所述第二电容的第二端、所述第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第二端共接作为所述传输模块的第二输入输出端。

在一个实施例中，所述能量转换模块包括：第三电容、第四电容、第五电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第四电阻以及第一开关管，所述第三电容的第一端与所述传输模块的第一输入输出端连接，所述第三电容的第二端与所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极连接，所述第四电容的第一端与所述传输模块的第二输入输出端连接，所述第四电容的第二端与所述第三二极管的负极和所述第四二极管的正极连接，所述第二二极管的负极、所述第四二极管的负极、所述第五电容的第一端、所述第五二极管的正极以及所述第一开关管的高电位端共接作为所述能量转换模块的输出端，所述第一开关管的控制端与所述第五二极管的负极和所述第四电阻的第一端连接，所述第一开关管的低电位端、所述第四电阻的第二端、所述第五电容的第二端、所述第一二极管的正极以及所述第三二极管的正极共接于地。

在一个实施例中，所述刺激电流产生模块包括：数模转换芯片、放大器、模拟多路复用器，所述数模转换芯片的电源端与所述能量转换模块的输出端连接，所述数模转换芯片的控制端与所述控制模块连接，所述数模转换芯片的第一输出端与所述放大器的第一输入端连接，所述数模转换芯片的第二输出端与所述放大器的第二输入端连接，所述放大器的输出端与所述模拟多路复用器的公共端子连接，所述模拟多路复用器的控制端与所述控制模块连接，所述模拟多路复用器的多个分端与所述刺激电极阵列连接。

在一个实施例中，所述控制模块包括：与所述传输模块和所述控制模块连接的，设置为将从所述传输模块获取的传输信号进行解调并输出解调信号的解调单元；与所述解调单元和所述刺激电流产生模块连接的，设置为根据所述解调信号产生所述刺激参数的控制单元；以及与所述控制单元和所述传输模块连接的，设置为将所述控制单元输出的反馈信号进行调制并输出调制信号的调制单元。

在一个实施例中，所述解调单元包括第六电容、第七电容、第八电容、第六二极管、第七二极管、第五电阻以及第二开关管，所述第六电容的第一端与所述传输模块连接，所述第六电容的第二端与所述第六二极管的负极和所述第七二极管的正极连接，所述第七二极管的负极、所述第第七电容的第一端、所述第五电阻的第一端以及所述第二开关管的高电位端共接作为所述解调单元的输出端，所述第五电阻的第二端与所述第八电容的第一端和所述第二开关管的控制端连接，所述第六二极管的正极、所述第七电容的第二端、所述第八电容的第二端以及所述第二开关管的低电位端共接于地。

在一个实施例中，所述控制单元包括单片机。

在一个实施例中，所述调制单元包括第九电容和第三开关管，所述第九电容的第一端与所述控制单元连接，所述第九电容的第二端与所述第三开关管的高电位端连接，所述第三开关管的低电位端接地，所述第三开关管的控制端与所述传输模块连接。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种电子耳蜗，包括体外机天线以及如上所述的电子耳蜗植入体电路，所述体外机天线和所述电子耳蜗植入体电路通过线圈耦合的方式传递信号和能量。

上述的电子耳蜗植入体电路，通过加入传输模块和能量转换模块来更加准确以及低功耗的获取接收到的传输信号并从传输信号中提取能量并转为直流电压，通过加入控制模块和刺激电流产生模块实现了根据传输信号将直流电压转为刺激电流，通过加入反馈模块来将刺激电极阵列反馈的参数输送到控制模块进而通过传输模块输出到电子耳蜗体外机，解决了传统的技术方案中存在的功耗大、不能准确的获得来自电子耳蜗体外机的信号和能量、反馈信号弱以及不能准确的反馈植入体电路内部信号到电子耳蜗体外机的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的电子耳蜗植入体电路的电路示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的电子耳蜗植入体电路的具体电路示意图；

图3为图2所示的电子耳蜗植入体电路中传输模块的示例电路原理图；

图4为图1所示的电子耳蜗植入体电路中能量转换模块的示例电路原理图；

图5为图1所示的电子耳蜗植入体电路中刺激电流产生模块的示例电路原理图；

图6为图2所示的电子耳蜗植入体电路中解调单元的示例电路原理图；

图7为图2所示的电子耳蜗植入体电路中调制模块的示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型第一实施例提供的电子耳蜗植入体电路的电路示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

本实施例中的电子耳蜗植入体电路，包括：传输模块100、控制模块200、能量转换模块600、刺激电流产生模块300、刺激电极阵列400以及反馈模块500，传输模块100与电子耳蜗体外机耦接，控制模块200与传输模块100连接，能量转换模块600的输入端与传输模块100连接，控制模块200的输出端与刺激电流产生模块300的控制端连接，刺激电流产生模块300与能量转换模块600连接，刺激电流产生模块300的输出端与刺激电极阵列400连接，刺激电极阵列400与反馈模块500的输入端连接，反馈模块500的输出端与控制模块200连接；传输模块100设置为接收传输信号；能量转换模块600设置为从传输信号提取能量并转为直流电压；控制模块200设置为将传输模块100输入的传输信号恢复为基带信号，并根据基带信号输出刺激参数到刺激电流产生模块300，刺激电流产生模块300设置为根据刺激参数调制直流电压产生刺激电流；刺激电极阵列400根据刺激电流开启刺激通道，即根据刺激电流启动对应的刺激电极工作，并反馈工作参数；反馈模块500设置为将刺激电极阵列400的反馈参数放大并转为数字信号，控制模块200将数字信号调整输出的刺激参数并输出反馈信号到传输模块100。

应理解，传输模块100可以由线圈以及射频前端器件构成，通过线圈与电子耳蜗外的线圈感应连接，并通过射频前端器件最大限度的提高线圈感应到的信号和能量；控制模块200可以由具备信号采集、信号调制、信号解调、信号编码、信号译码、信号译码、信号的参数、控制信号反馈信号以及控制反馈信号的发射等功能的单片机构成，例如型号为PIC16F877的单片机、型号为PIC16F887的单片机、STC12系列最小封装的单片微机或者STC15系列最小封装的单片微机；能量转换模块600由具备能够提取信号能量并转化为直流电压的芯片或者器件组合而成，例如由整流器件、稳压器件等组合而成；刺激电流产生模块300可以由具备根据控制端的输入信号将输入直流电压转换为目标电流的器件或者芯片组合而成，例如由数模转换芯片、放大器以及多路复用器等组合而成；刺激电极阵列400由多个刺激电极组合而成，刺激电极可以为直电极、弯电极或者预弯电极；反馈模块500可以由具备信号放大以及模数转换的器件或者芯片组合而成，例如放大器和模数转换芯片等。

应理解，刺激参数包括电流幅度、通道编号以及刺激速率等，其中，通道编号指的是刺激电极阵列400的刺激电极的编号。

本实施例中的电子耳蜗植入体电路，通过加入传输模块100和能量转换模块600来更加准确以及低功耗的获取接收到的传输信号并从传输信号中提取能量并转为直流电压，通过加入控制模块200和刺激电流产生模块300实现了根据传输信号将直流电压转为刺激电流，通过加入反馈模块500来将刺激电极阵列400反馈的参数输送到控制模块200进而通过传输模块100输出到电子耳蜗体外机，解决了传统的技术方案中存在的功耗大、不能准确的获得来自电子耳蜗体外机的信号和能量、反馈信号弱以及不能准确的反馈植入体电路内部信号到电子耳蜗体外机的问题。

请参阅图2，在一个实施例中，传输模块100包括：无线收发线圈110和射频前端单元120，无线收发线圈110与电子耳蜗体外机耦接，无线收发线圈110的第一端与射频前端单元120的信号输入端连接，无线收发线圈110的第二端与射频前端单元120的信号输出端连接，射频前端单元120与刺激电流产生模块300和控制模块200连接；无线收发线圈110设置为接收传输信号和发射反馈信号到电子耳蜗体外机；射频前端单元120设置为提取和放大无线收发线圈110接收的传输信号以及将控制模块200的反馈信号传输到无线收发线圈110。

请参阅图3，在一个实施例中，射频前端单元120包括：第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3，第一电容C1的第一端、第二电容C2的第一端、第二电阻R2的第一端以及第三电阻R3的第一端共接作为射频前端单元120的信号输入端，第一电容C1的第二端、第一电阻R1的第一端共接作为射频前端单元120的信号输出端，第三电阻R3的第二端作为传输模块100的第一输入输出端Output1，第二电容C2的第二端、第一电阻R1的第二端以及第二电阻R2的第二端共接作为传输模块100的第二输入输出端Output2。

本实施例中的射频前端单元120通过加入第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3，组成一个以并联结构为主的混联电路，最大限度地提高电子耳蜗植入体电路从外部线圈获得的耦合能量。无线收发线圈110与体外机线圈本身是靠近的，当无线收发线圈110进入由外部机器线圈产生的磁场区域时，无线收发线圈110上会产生感应电压，无线收发线圈110在获得能量后能使植入体电路工作。

请参阅图4，在一个实施例中，能量转换模块600包括：第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第四电阻R4以及第一开关管Q1，第三电容C3的第一端与传输模块100的第一输入输出端Output1连接，第三电容C3的第二端与第一二极管D1的负极和第二二极管D2的正极连接，第四电容C4的第一端与传输模块100的第二输入输出端Output2连接，第四电容C4的第二端与第三二极管D3的负极和第四二极管D4的正极连接，第二二极管D2的负极、第四二极管D4的负极、第五电容C5的第一端、第五二极管D5的正极以及第一开关管Q1的高电位端共接作为能量转换模块600的输出端，第一开关管Q1的控制端与第五二极管D5的负极和第四电阻R4的第一端连接，第一开关管Q1的低电位端、第四电阻R4的第二端、第五电容C5的第二端、第一二极管D1的正极以及第三二极管D3的正极共接于地。

应理解，在本实施例中的第一开关管Q1可以为PMOS管，其中，第一开关管Q1的控制端为PMOS管的栅极，第一开关管Q1的高电位端为PMOS管的源极，第一开关管Q1的低电位端为PMOS管的漏极，在其他实施例中，本实施例中的第一开关管Q1可以为NMOS管、IGBT晶闸管或者三极管等。

请参阅图5，在一个实施例中，刺激电流产生模块300包括：数模转换芯片U1、放大器U2以及模拟多路复用器U3，数模转换芯片U1的电源端与能量转换模块600的输出端连接，数模转换芯片U1的控制端与控制模块200连接，数模转换芯片U1的第一输出端与放大器U2的第一输入端连接，数模转换芯片U1的第二输出端与放大器U2的第二输入端连接，放大器U2的输出端与模拟多路复用器U3的公共端子连接，模拟多路复用器U3的控制端与控制模块200连接，模拟多路复用器U3的多个分端与刺激电极阵列400连接。

应理解，本实施例中的数模转换芯片U1可以采用常规的数模转换芯片U1，例如型号为MAX5594、MAX5595、MAX521、MAX5580或者MAX5581的芯片等；本实施中的放大器U2型号为MAX4330，在其他实施例中，也可以采用其他类型的放大器U2；本实施例中的模拟多路复用器U3采用的型号为ADG732，在其他实施例中，也可以采用其他类型的多路复用器。

本实施例中的刺激电流产生模块300通过加入数模转换芯片U1、放大器U2以及模拟多路复用器U3，实现了可以给刺激电极阵列400中的目标电极产生目标幅度的电流。

请参阅图2，在一个实施例中，控制模块200包括：解调单元210、控制单元220以及调制单元230，解调单元210的输入端与传输模块100连接，解调单元210的输出端与控制单元220连接，控制单元220与刺激电流产生模块300和反馈模块500连接，调制单元230的输入端与控制单元220连接，调制单元230的输出端与传输模块100连接；解调单元210设置为将从传输模块100获取的传输信号进行解调并输出解调信号；控制单元220设置为根据解调信号产生刺激参数以及根据数字信号产生反馈信号，控制单元220可以由单片机构成，例如型号为PIC16F877或者PIC16F887的单片机；调制单元230设置为将控制单元220输出的反馈信号进行调制并输出调制信号。

请参阅图6，在一个实施例中，解调单元210包括第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第六二极管D6、第七二极管、第五电阻R5以及第二开关管Q2，第六电容C6的第一端与传输模块100的第一输入输出端Output1连接，第六电容C6的第二端与第六二极管D6的负极和第七二极管的正极连接，第七二极管的负极、第第七电容C7的第一端、第五电阻R5的第一端以及第二开关管Q2的高电位端共接作为解调单元210的输出端，第五电阻R5的第二端与第八电容C8的第一端和第二开关管Q2的控制端连接，第六二极管D6的正极、第七电容C7的第二端、第八电容C8的第二端以及第二开关管Q2的低电位端共接于地。

应理解，在本实施例中的第二开关管Q2可以为PMOS管，其中，第二开关管Q2的控制端为PMOS管的栅极，第二开关管Q2的高电位端为PMOS管的源极，第二开关管Q2的低电位端为PMOS管的漏极，在其他实施例中，本实施例中的第二开关管Q2可以为NMOS管、IGBT晶闸管或者三极管等。

请参阅图7，在一个实施例中，调制单元230包括第九电容C9和第三开关管Q3，第九电容C9的第一端与控制单元220连接，第九电容C9的第二端与第三开关管Q3的高电位端连接，第三开关管Q3的低电位端接地，第三开关管Q3的控制端与传输模块100的第一输入输出端Output1连接。

应理解，在本实施例中的第三开关管Q3可以为PMOS管，其中，第三开关管Q3的控制端为PMOS管的栅极，第三开关管Q3的高电位端为PMOS管的源极，第三开关管Q3的低电位端为PMOS管的漏极，在其他实施例中，本实施例中的第三开关管Q3可以为NMOS管、IGBT晶闸管或者三极管等。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种电子耳蜗，包括体外机天线以及如上的电子耳蜗植入体电路，体外机天线和电子耳蜗植入体电路通过线圈耦合的方式传递信号和能量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子耳蜗植入体电路，其特征在于，包括：

设置为接收传输信号的传输模块；

与所述传输模块连接的，设置为从所述传输信号提取能量并转为直流电压的能量转换模块；

与所述传输模块连接的，设置为根据所述传输信号输出刺激参数的控制模块；

与所述传输模块和所述控制模块连接的，设置为根据所述刺激参数调制所述直流电压产生刺激电流的刺激电流产生模块；

与所述刺激电流产生模块连接的，设置为输出所述刺激电流的刺激电极阵列；以及

与所述刺激电极阵列和所述控制模块连接，设置为将所述刺激电极阵列反馈的参数经放大并转换为数字信号后输送到所述控制模块的反馈模块。

2.如权利要求1所述的电子耳蜗植入体电路，其特征在于，所述传输模块包括：

设置为接收所述传输信号的无线收发线圈；和

与所述无线收发线圈连接的，设置为提取和放大的所述传输信号的射频前端单元。

3.如权利要求2所述的电子耳蜗植入体电路，其特征在于，所述射频前端单元包括：第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻以及第三电阻，所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端、所述第二电阻的第一端以及所述第三电阻的第一端共接作为所述射频前端单元的信号输入端，所述第一电容的第二端、所述第一电阻的第一端共接作为所述射频前端单元的信号输出端，所述第三电阻的第二端作为所述传输模块的第一输入输出端，所述第二电容的第二端、所述第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第二端共接作为所述传输模块的第二输入输出端。

4.如权利要求1所述的电子耳蜗植入体电路，其特征在于，所述能量转换模块包括：第三电容、第四电容、第五电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第四电阻以及第一开关管，所述第三电容的第一端与所述传输模块的第一输入输出端连接，所述第三电容的第二端与所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极连接，所述第四电容的第一端与所述传输模块的第二输入输出端连接，所述第四电容的第二端与所述第三二极管的负极和所述第四二极管的正极连接，所述第二二极管的负极、所述第四二极管的负极、所述第五电容的第一端、所述第五二极管的正极以及所述第一开关管的高电位端共接作为所述能量转换模块的输出端，所述第一开关管的控制端与所述第五二极管的负极和所述第四电阻的第一端连接，所述第一开关管的低电位端、所述第四电阻的第二端、所述第五电容的第二端、所述第一二极管的正极以及所述第三二极管的正极共接于地。

5.如权利要求1所述的电子耳蜗植入体电路，其特征在于，所述刺激电流产生模块包括：数模转换芯片、放大器、模拟多路复用器，所述数模转换芯片的电源端与所述能量转换模块的输出端连接，所述数模转换芯片的控制端与所述控制模块连接，所述数模转换芯片的第一输出端与所述放大器的第一输入端连接，所述数模转换芯片的第二输出端与所述放大器的第二输入端连接，所述放大器的输出端与所述模拟多路复用器的公共端子连接，所述模拟多路复用器的控制端与所述控制模块连接，所述模拟多路复用器的多个分端与所述刺激电极阵列连接。

6.如权利要求1所述的电子耳蜗植入体电路，其特征在于，所述控制模块包括：

与所述传输模块和所述控制模块连接的，设置为将从所述传输模块获取的传输信号进行解调并输出解调信号的解调单元；

与所述解调单元和所述刺激电流产生模块连接的，设置为根据所述解调信号产生所述刺激参数以及根据所述数字信号产生反馈信号的控制单元；以及

与所述控制单元和所述传输模块连接的，设置为将所述控制单元输出的反馈信号进行调制并输出调制信号的调制单元。

7.如权利要求6所述的电子耳蜗植入体电路，其特征在于，所述解调单元包括第六电容、第七电容、第八电容、第六二极管、第七二极管、第五电阻以及第二开关管，所述第六电容的第一端与所述传输模块连接，所述第六电容的第二端与所述第六二极管的负极和所述第七二极管的正极连接，所述第七二极管的负极、所述第七电容的第一端、所述第五电阻的第一端以及所述第二开关管的高电位端共接作为所述解调单元的输出端，所述第五电阻的第二端与所述第八电容的第一端和所述第二开关管的控制端连接，所述第六二极管的正极、所述第七电容的第二端、所述第八电容的第二端以及所述第二开关管的低电位端共接于地。

8.如权利要求6所述的电子耳蜗植入体电路，其特征在于，所述控制单元包括单片机。

9.如权利要求6所述的电子耳蜗植入体电路，其特征在于，所述调制单元包括第九电容和第三开关管，所述第九电容的第一端与所述控制单元连接，所述第九电容的第二端与所述第三开关管的高电位端连接，所述第三开关管的低电位端接地，所述第三开关管的控制端与所述传输模块连接。

10.一种电子耳蜗，其特征在于，包括体外机天线以及如权利要求1-9任意一项所述的电子耳蜗植入体电路，所述体外机天线和所述电子耳蜗植入体电路通过线圈耦合的方式传递信号和能量。

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