DE2811120A1

DE2811120A1 - Schaltung fuer eine hoerprothese

Info

Publication number: DE2811120A1
Application number: DE19782811120
Authority: DE
Inventors: Claude-Henry Prof Chouard; Leod Patrick Mac; Claude Fernand Felix Ricard
Original assignee: Bertin et Cie SA
Current assignee: Bertin Technologies SAS
Priority date: 1977-03-16
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1978-09-28
Also published as: FR2383657B1; JPS53117296A; DK155033C; DE2811120C2; US4207441A; JPS621726B2; CH627603A5; DK116078A; FR2383657A1; DK155033B

Description

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- 7 - Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Schaltungen für eine Hörprothese; sie befaßt sich insbesondere mit Schaltungen, die für vollständig Taube bestimmt ist und bei der Elektroden verwendet werden, die im Bereich des Schnekkennerves implantiert werden.

Die mechanischen Schwingungen, die die Töne bilden, erregen, nachdem sie durch die Anordnung aus Trommelfell und Gehörknöchelchen auf die Flüssigkeiten des inneren Ohres übertragen wurden, die Haarzellen oder Hörzellen der Schnecke. Diese Haarzellen formen die mechanischen Schwingungen in elektrophysiologische Signale um, die sie auf die Dendriten der Fasern des Schneckennerves übertragen.

Wenn es sich um vollständig Taube handelt, deren Haarzellen unzureichend sind, sind die klassischen Hörapparate unwirksam, da diese lediglich mehr oder weniger die in das Ohr gelieferte mechanische Energie erhöhen.

Die Ärzte EYRIES und DJOURNO haben in dem Artikel der Zeitschrift "Presse Medicale" 35 1417 von 1957 die Möglichkeit aufgezeigt, den Schneckennerv direkt durch einen elektrischen Strom zu reizen und auf diese Weise eine Geräuschempfindung auszulösen, die jedoch in diesem Stadium der Entwicklung konfus und für das Gehirn nicht

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verständlich war.

Im übrigen sind seither Apparate für Hörprothesen bekannt geworden, die in gewisser Weise das äußere Ohr und das defekte mittlere Ohr durch direkte Stimulierung des Schneckennerves kurzschließen. Bei diesen Apparaten wird die Schallinformation in elektrische Signale umgeformt und durch Drähte auf Elektroden übertragen, die in die Schnecke implantiert sind. Diese Apparate haben viele Nachteile; unter anderem durchqueren die Drähte, die mit den Elektroden verbunden sind, die Hautbarriere über ein Verbindungsstück aus Teflon, was von dem Patienten auf die Dauer nicht vertragen wird.

Man kennt auch Apparate für Hörprothesen, in denen die elektrischen Impulse zur Stimulierung des Schneckennerves von einem Empfänger geliefert werden, der unter der Haut eingepflanzt und durch Induktion mit einem äußeren Sender gekoppelt ist. Ein Apparat dieses Typs ist in der US-PS 3 449 768 beschrieben.

Der in der US-PS 3 449 768 beschriebene Apparat benutzt ein System aus η Elektroden, die in die Schnecke eingepflanzt sind. Durch Lokalisierung bestimmt man für Jede Elektrode eine von η aufeinanderfolgenden Gruppen aus Fasern des Schneckennerves. Die η Elektroden sind elektromagnetisch und jede für sich durch die Haut hindurch an η Ausgänge des Senders gekoppelt, der im wesentlichen ein Mikrofon, einen Verstärker und ein Netz aus η Toren aufweist, die für ein Signal, das für die Schallinformation repräsentativ ist, sequentiell durchlässig gemacht werden. Diese Anordnung wirkt sich in einer gruppenweisen Stimulierung der Fasern des Schneckennerves aus und innerhalb einer Gruppe wird eine umso größere Zahl erfaßt, Je größer die Amplitude des Schall-Informationssignales ist. Die Frequenz dieses Signales wird im Ge-

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him empfangen, ausgehend von der Rücklauf frequenz der Stimulierung einer gleichen Anzahl von Fasern in diesen Gruppen. Der vorstehend kurz beschriebene Apparat erfordert η elektromagnetische Kopplungsvorrichtungen, also gegebenenfalls η Übertragungsinduktivitäten, die durch die Haut an η Induktivitäten eines Empfängerimplantates gekoppelt sind. Wenn auch eine solche Konzeption theoretisch denkbar ist, so ist sie doch praktisch nur schwer akzeptabel: Es ist nicht leicht, eine Anordnung vorzusehen, die bei einem Minimum an Raum ein übersprechen zwischen den η Kanälen vermeidet und die nicht eine extrem genaue Plazierung auf der chirurgischen Ebene erfordert.

Jede Zone der Schnecke wird, in ihrer Längsrichtung gesehen, durch eine spezielle, ihr entsprechende Tonfrequenz wahlweise ins Spiel gebracht und gibt dem Gehirn eine Schallempfindung, die dieser Frequenz entspricht. Man kann also annehmen, daß es möglich ist, ein gewisses Niveau der Unterscheidung von Tönen, Worten und Musik dadurch wieder herzustellen, daß man gewisse Zonen der Schnecke durch Signale stimuliert, die ihrerseits gemäß den Haupt-Frequenzbändern der empfangenen Töne verschieden sind. Die physiologisch angepaßten Signale können dann jedes für sich elektromagnetisch übertragen werden, um eine spezielle Elektrode zu erregen, die in der Schnecke angeordnet ist. In unmittelbarer Nähe der erregten Elektrode kann eine Masseelektrode angeordnet werden; es ist jedoch durch einen Aufeatz in der Zeitschrift "La Recherche», Band 6, Nr. 56, Mai 1975, bekannt, daß man ebenso gut auch ohne eine in die Schnecke implantierte Masseelektrode auskommen kann, wenn man in der Schnecke dielektrische Trennwände anordnet, um elektrisch dichte Fächer zu bilden, was es ebensogut ermöglicht, fraktioniert und selektiv begrenzte Anteile des Hörnerves zu stimulieren.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für vollständig Taube eine Konversationsmöglichkeit wiederzuerlangen durch Wiederherstellung des Verstehens der Sprache mit Hilfe eines verbesserten Apparates, der so ausgebildet ist, daß in den Körper des Patienten eine elektronische Anordnung von kleinem Volumen und großer Zuverlässigkeit eingesetzt wird, ohne Unbequemlichkeit für den Patienten und ohne Komplikationen auf der chirurgischen Ebene.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für eine Hörprothese, mit in die Schnecke implantierten Elektroden, einem Empfängerimplantat und einem äußeren, durch die Haut induktiv an das Empfängerimplantat gekoppelten Sender.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist gekennzeichnet durch Elektroden oder Elektrodensätze, die an η verschiedenen Punkten der Schnecke implantiert sind, wobei die Punkte so gewählt sind, daß durch das Gehirn η verschiedene Frequenzen identifizierbar sind, die im hörbaren Frequenzbereich liegen, wobei der Sender im wesentlichen Mittel zur aufeinanderfolgenden Analyse mit der Frequenz F-- τ- von physiologischen Impuls Signalen, deren Mindest-Impulsdauer gleich t ist und die ausgehend aus η durch Zerlegung des von einem Mikrofon aufgefangenen Schall-Informationssignales gewonnen sind, in η Frequenzen, aufweist, die den vom Gehirn identifizierbaren η Frequenzen entsprechen, durch übertragungsmittel zur übertragung eines hochfrequen-ten Signals mittels einer einzigen Sender-Induktanz und einer einzigen Empfänger-Implantat-Induktanz, wobei das hochfrequente Signal durch Kurzsignale moduliert ist und jedes Kurzsignal wenigstens η Impulse hat, von denen jeder für eine der η Elektroden bestimmt ist und jeder

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Impuls durch die Energie charakterisiert ist, die auf die Elektrode zu übertragen ist, für die er bestimmt ist, und ' durch Zubehöreinrichtungen, mit denen das Empfängerimplantat durch die von ihm empfangenen Signale mit Energie speisbar ist»

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung hervorgehen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild des Senders,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild des Empfängerimplantats und

Fig. 3 verschiedene graphische Darstellungen von

bei der Sendung und beim Empfang vorkommenden Signalen.

In Fig. 1 sind die den Sender bildenden Schaltkreise dargestellt. Ein Mikrofon 1 ist an einen Verstärker 2 gekoppelt, dessen Ausgang an einen Dynamikregler 3 angekoppelt ist.

Die Aufgabe des Dynamikreglers 3 ist die Anpassung der Dynamik des Schall-Informationssignals an die Dynamik
des Ohres. Ein Geräusch, das z.B. zwischen 40 dB (Hörschwelle) und 100 dB (Schmerzgrenze) variiert, wird im Schaltkreis 3 abgeschwächt, um einen Bereich von 4 dB
zu erhalten. Diese Abschwächung ist in jedem Moment
derart proportional zu der empfangenen momentanen Lautstärke, daß der Empfindungsmaßstab im Gehirn nicht deformiert wird (eine derartige Abschwächung wird bei Personen mit normalem Gehör durch das Trommelfell und das Mittelohr bewirkt). Der Dynamikregler 3 enthält in bekannter Weise einen Analog-Detektor für die Größe der

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Amplitude, einen Rechner zur Ermittlung eines numerischen Steuersignals aufgrund des von dem Detektor gelieferten Analogwertes und einen analog-numerischen Multiplikator, der das von dem Verstärker 2 gelieferte Analogsignal in ein Amplitudensignal umwandelt, das durch das numerische Steuersignal moduliert ist (die inneren Schaltkreise des Dynamikreglers sind nicht dargestellt).

Der Dynamikregler 3 ist an den Eingang einer Auflösungsschaltung 4 für das verstärkte und durch den Dynamikregler abgeschwächte Schall-Informationssignal gekoppelt. Die Auflösungsschaltung zerlegt dieses Signal in η Signale, deren Frequenzen η Frequenzen entsprechen, die durch das Gehirn identiziert werden können. Zu diesem Zweck ist die Schaltung 4 mit η Filtern F1, F2, ... Fn ausgerüstet, die jeweils η korrespondierenden Frequenzen zugeordnet sind, die den η Frequenzen entsprechen, die durch das Gehirn mit Hilfe von η Elektroden im Empfängerimplantat identifizierbar sind. Zum Beispiel kann die Schaltung 4 minimal acht Filter (für acht implantierte Elektroden) enthalten. Diese Filter gestatten die Zerlegung eines Bandes, das die für das Verstehen nötige Information enthält und sich z.B. zwischen 300 und 3.000 Hz erstreckt, wobei die identifizierbaren Frequenzen mit Hilfe einer Transposition des Frequenzspektrums in einem Band zwischen 100 und 10.000 Hz liegen können.

Der Schaltkreis 4 ist mit seinem Ausgang an zwei Schaltkreise angeschlossen, nämlich einen Schaltkreis 5 zur Amplitudenmessung und einen Schaltkreis 8 zur Bildung physicLogischer Signale oder, anders ausgedrückt, jeder Filter des Schaltkreises 4 ist an seinem Ausgang an einen zugeordneten Energiebewerter SE des Schaltkreises 5 gekoppelt, sowie an einen zugeordneten Modu-

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lator GP des Schaltkreises 8.

Im übrigen sind die Schaltkreise SE1, SE2, ... SEn des Netzes 5 mit ihrem Ausgang an einen Multiplexer (Mehrkanal-Gerät) 6 angeschlossen, während die Schaltkreise GP1, GP2, ... GPn des Netzes 8 mit ihrem Ausgang an einen anderen Multiplexer 9 angekoppelt sind. Die vorher erwähnten Mittel zur Signalanalyse bestehen aus dem Multiplexer 9.

In dem Netz 5 bildet jeder Energiebewerter SE das analöge Mittel der Amplituden der Signale, die er von jedem Filter F erhält, an den er zwischen zwei durch die sequentiell arbeitenden, zugleich den Multiplexer 6 bildenden Analysemittel bewirkten Anwählvorgängen angeschlossen ist. Die analogen Signale, die der Multiplexer 6 bildet, werden in dem Analog-Digital-Umformer 7 in numerische Signale umgewandelt.

Jeder Schaltkreis GP des Netzes 8 wird durch das durch Auflösung gebildete Frequenzsignal aktiviert, das von dem Filter F kommt, an den er angeschlossen ist. Jeder "Modulator·· GP ist ein Generator für ein angepaßtes physiologisches Signal (mehrere solcher physiologischen Signale sind in Fig. 3 dargestellt). Die von den Schaltkreisen GP1, GP2, ... GPn gelieferten physiologischen Signale sind Impulssignale, wobei die Impulse eine Mindestdauer t haben und mit relativ langen Ruhezeiten r abwechseln. Die Werte t und r werden ausgehend von im Laboratorium durchgeführten physiologischen Untersuchungen genau bestimmt. Die Dauer der Impulse kann z.B. zwischen 0,2 und 0,4 ms liegen, während die Ruhezeit in der Größen-Ordnung von 0,5 ms liegen kann. Die Amplitude der Impulse des physiologischen Signals ist konstant und entspricht einem Maximalwert. Es wurde gesagt, daß jeder Schalt-

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kreis GP durch das Ausgangssignal des Filters F, mit dem er verbunden ist, aktiviert wird; tatsächlich weist der Multiplexer 9 im Verlauf der sequentiellen Analyse das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines hohen Niveaus am Ausgang des angewählten Schaltkreises GP nach entsprechend der Zusammensetzung des Schall-Informationssignals, das durch das Mikrofon aufgefangen wurde und entsprechend der Form des gebildeten physiologischen Signals.

Der Analog-Digital-Umformer 7 und der logische Multiplexer 9 sind an ihrem Ausgang mit einem logischen Schaltkreis 11 (L) gekoppelt, der im übrigen die sequentielle Analyse synchron steuert, die durch die beiden Multiplexer 6 und 9 ausgeführt wird (Steuerleitung cm). Gleichzeitig steuert der logische Schaltkreis 11 (Steuerleitung cm¹) die Justierungsblocks R1, R2, ... Rn des Anpassungsnetzes 10.

Die Funktion des Anpassungsnetzes 10 hängt von der speziellen VorJustierung für Jeden Patienten und Jede Ausrüstung ab. Tatsächlich hängt die Wirksamkeit einer in die Schnecke eines Patienten implantierten Elektrode von der Zahl der lebenden Zellen bei diesem Patienten und von der Art und Weise ab, in der die Elektrode implantiert wurde; es ist deshalb nötig, die gewonnenen und für eine spezielle Elektrode bestimmten Größen zu korrigieren. Man führt deshalb nach der Implantation zunächst eine Justierung der Blocks R1, R2 ... Rn unter Mitarbeit des Patienten durch. Wenn die Signale am Ausgang der zugeordneten Schaltkreise GP und SE analysiert sind, liefert der angewählte Ebck R eine Korrektur- bzw. Anpassungs-Multiplikationsgröße, die auf den logischen Schaltkreis 11 übertragen wird.

In dem logischen Schaltkreis 11 werden die von dem Multiplexer 9, dem Analog-Digital-Umformer 7 und dem Anpassungs-

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netz 10 gelieferten Größen behandelt, um ein aus Impulsen bestehendes Kurzsignal st zu bilden, z.B. ein Signal, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Impulse dieses Signales sind extrem kurz (der Impuls io entspricht der Analyse von sp1), wenn das analysierte physiologische Signal auf niedrigem Niveau liegt und werden hinsichtlich · ihrer Breite moduliert (der Impuls ic entspricht der Analyse von sp2), wenn das physiologische Signal auf hohem Niveau liegt. Die Breite eines Impulses, wie z.B.

des Impulses ic, ist eine Funktion des Wertes des numerischen Signals, das durch den Analog-Digital-Umformer geliefert wird und eine Funktion der Korrekturzahl, die durch das Anpassungsnetz 10 geliefert wird. Anders gesagt: Die in einem Impuls, wie z.B. dem Impuls ic, enthaltene Information ist eine Information mit korrigierter Amplitude.

Das Impulssignal st wird auf den Eingang eines Gatters 14 übertragen; es bildet die Bedingung für die übertragung des hochfrequenten, von dem Oszillator 13 gelieferten Signals "so" durch dieses Gatter. Die Trägerfrequenz der Schwingung liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 3 MHz. Das Gatter 14 ist an die Induktanz des Senders gekoppelt (Die Induktanz 15 ist in Form eines Kreises dargestellt; diese Form ist angepaßt an die Form der Antenne, die diese Induktanz bildet und die über einen flexiblen Draht mit einem tragbaren Senderkasten verbunden und auf dem Bügel einer vom Patienten getragenen Brille montiert ist; die exakte Lage dieser Antenne, die im Verlauf von postoperativen Versuchen ausgewählt wird, wird bestimmt vom Ort des Empfängerimplantgts, auf das sie sowohl die Energie als auch die zur Verständigung erforderliche Information überträgt).

Es wurde weiter oben angegeben, daß F^>i/t sein soll. Dies bedeutet, daß ein Impuls des physiologischen Signals

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während seiner Dauer mehrmals analysiert wird. Wenn beispielsweise für t der geringste Wert 0,2 ms beträgt, wird der Impuls von der Zeitdauer t viermal untersucht, wenn man eine Untersuchungfrequenz von 20 kHz verwendet. Diese Wahl wird in Abhängigkeit von der Integrationszeit des Ohres getroffen. In Fig. 1 ist auch ein Schaltkreis 12 dargestellt; es handelt sich hierbei um einen Hörbereitschaftskreis mit sehr geringem Verbrauch, dessen Aufgabe die Begrenzung des Energieverbrauches ist. Zu diesem Zweck ist der Hörbereitschaftskreis 12 an den Ausgang der Schaltkreise GP1, GP2 ... GPn angekoppelt und weist das Auftreten eines Ausgangssignals dieser Schaltkreise nach und erregt die Senderschaltkreise erst im Augenblick des Nachweises eines Signals. Anders gesagt ist die elektrische Speisung der Senderkreise normalerweise unterbrochen und diese treten erst in Tätigkeit, wenn der logische Schaltkreis in Abhängigkeit von einem Anwesenheitssignal p, das durch den Hörbereitschaftskreis 12 geliefert wird, eine Bedingung d anzeigt (in der Tat kommen selbst im Verlauf einer Unterhaltung zahlreiche Unterbrechungen vor, wobei das Geräuschniveau sehr häufig unter die Empfindlichkeitsschwelle der Mikrofon-Filter-Anordnung fällt; außerdem liegt aufgrund der Eigenschaften der Sprache und des physiologischen Signals die Dichtheit der zu übertragenden Impulse wesentlich unterhalb von 100 %).

Es wurde im Vorstehenden mehrmals auf die in Fig. 3 dargestellten Kurven eingegangen. Die Kurven sp1, sp2, sp3 und spn sind Beispiele für Signale, wie sie am Ausgang der Schaltkreise GP1, GP2, GP3 und GPn auftreten können. Gemäß diesen Beispielen ist nur der durch den Filter F1 und den Schaltkreis GP1 gebildete Kanal nicht aktiv. Zur Zeit tex einer Untersuchung (Analyse) wird

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sich die sequentielle Analyse am Ausgang des logischen Schaltkreises in eine Folge von Impulsen übersetzen, die das Kurzsignal st bilden, da ja:

sp1 auf niedrigem Niveau (1) liegt, was einen Impuls io von kurzer Dauer ergibt,

sp2 auf einem hohen Niveau (2) liegt, was einen langen Impuls ic gibt, dessen Dauer eine Funktion der Multiplikatoren ist, die von dem Umformer 7 und dem Netz 10 geliefert werden,

sp3 und spn auf niedrigem Niveau (3) und (n) liegen, was zwei Impulse vom Typ io ergibt.

Als Zahlenbeispiel sei angegeben, daß die Impulse io eine Dauer in der Größenordnung einer Mikrosekunde und die Impulse ic eine Dauer von 10/us haben können.

Das Kurzsignal st ist in Fig. 3 mit zwei zusätzlichen Impulsen if und ia dargestellt. Der Impuls if ist ein Impuls für das Ende der Übertragung und demgemäß für das Ende der Analysensequenz. Dieser Impuls spielt eine Rolle in dem Empfängerimplantat, die weiter unten erläutert werden wird und wird außerdem im Sender selbst benutzt, um den logischen Schaltkreis in der Wartestellung auf ein Anwesenheitssignal p, das von dem Hörbereitschaftskreis abgegeben wird, zu halten und um die anderen Schaltkreise des Senders in den Ruhezustand zu versetzen. Der andere Impuls ia von relativ großer Dauer dient dazu, den Anfang einer Analysensequenz zu markieren und erscheint demzufolge an der Sequenz, die derjenigen folgt, die in der Kurve dargestellt ist. Die Impulse if und ia werden von dem logischen Schaltkreis gebildet, dessen Taktgeber übrigens aus dem Oszillator 13 bestehen kann; wie es die entsprechende Verbindung is in Fig. 1 zeigt. Die Rolle des Impulses ia wird nachfolgend erläutert; die Zeit tr, die den Impuls ia von dem Impuls if trennt,

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der im Verlauf der vorhergehenden Analyse gebildet wurde, ist verhältnismäßig lang aus Gründen, die ebenfalls nachfolgend dargelegt werden.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des Empfängerimplantats dargestellt. Dieses Blockschaltbild ist sehr stark vereinfacht, da sich die wesentlichen Schaltkreise im Sender befinden. Das Empfängerimplantat enthält eine Eintrittsinduktanz 16, einen Wähler (S), dessen Ausgänge el, e2,

an
... en/n Elektroden angekoppelt sind, einen Kanal-Demodulator 18 (DV), einen auf Null zurückstellenden Integrator 19 (10) (Nullintegrator) und einen Filtergleichrichter 17 (RF) mit einem an seinem Ausgang angeordneten Speicherkondensator C.

Vorstehend wurde gesagt, daß Vorkehrungen getroffen sind, 15damit das Empfängerimplantat durch die von ihm aufgefangenen Signale gespeist wird. Es wurde auch erklärt, daß das übertragene Signal ein Signal hoher Frequenz ist, dessen Umhüllung durch das Kurzsignal st gegeben ist. Die Reste des empfangenen hochfrequenten Signales gestatten die Selbstspeisung des Empfängerimplantats durch Gleichrichtung und Filterung des hochfrequenten Signals und Speicherung des so gebildeten kontinuierlichen Signals im Kondensator C. Da es nötig ist, den Kondensator C vor jeder Demodulation des Kurzsignales aufzuladen, geht 25dem Kurzsignal der Impuls ia voraus, wie dies in Fig. 3 bei der Kurve st gezeigt ist. Es versteht sich von selber, daß alle Impulse der Kurzsignale für die Aufladung des Kondensators C genutzt werden.

Der Schaltkreis 18 ist ein Kanal-Demodulator. Anders ausgedrückt, steuert der Schaltkreis 18 die sequentielle Auswahl der in die Schnecke eingepflanzten Elektroden durch Phasensteuerung des Wählers S. Die Steuerung findet an der Vorderfront der Kurzimpulse statt: In der Kurve st nach

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Fig. 3 ist die Zeit (Wahlzelt) sei dargestellt _r in der die mit dem Leiter el am Ausgang des Wählers 20 verbundene Elektrode angewählt ist und die Zeit se2, in der die mit dem Leiter e2 verbundenen Elektrode angewählt ist. Der Demodulator 18 wird über den Leiter adv gespeist.

Wenn eine Elektrode ausgewählt ist, wird sie von dem Speicherkondensator C aus über einen Leiter ae gespeist. Die übertragene Energie, ist also eine Funktion der Dauer des Kurzimpulses, der in der Wahlzeit enthalten ist. Es sei bemerkt, daß alle nacheinander ausgewählten Elektroden gespeist werden, unabhängig von dem Resultat der im Sender stattfindenden sequentiellen Analyse. Es kann aber z.B. die Zeit sei, die die Analyse eines Impulses io von niedrigem Niveau einschließt, so sein, daß die auf die Elektrode übertragene Energie die Ansprechschwelle des Hörnerves nicht erreicht.

Der Wähler 20 (S) enthält einen Blindkanal und die Zeit tr, die dem Impuls if folgt und das Ende der Wahlzeit sen der nten-Elektrode markiert, wird durch den Nullintegrator (IO) vorgegeben, der den übergang des Wählers auf seinen Blindkanal steuert. Der Nullintegrator 19 wird über die Leitung aoi gespeist.

Die vorstehende Beschreibung dient lediglich nicht einschränkenden Erläuterungszwecken. Es können Änderungen vorgesehen werden, ohne daß deshalb der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentanwälte
Dipl.-Ing. Helmut Missling 6300 Glessen ¹^«3.1978

Dipl.-Ing. Richard Schlee Biemarcketrasse 43

_. , , _A ... ., Telefon: (0641) 71019

Dipl.-Ing. Arne Missling

S/B 13.42^8 -Hl

BERTIN & Cie, F-78370 Plaisir; Claude-Henri CHOUARD, F-75016 Paris; Patrick MAC LEOD, F-92290 Chatenay-Malabry (Frankreich)

Schaltung für eine Hörprothese

Ansprüche;

M. ι Schaltung für eine Hörprothese, mit in die Schnecke implantierten Elektroden, einem Empfängerimplantat und einem äußeren, durch die Haut induktiv an das Empfängerimplantat gekoppelten Sender, gekennzeichnet durch Elektroden oder Elektrodensätze, die an η verschiedenen Punkten der Schnecke implantiert sind, wobei die Punkte so gewählt sind, daß durch das Gehirn η verschiedene Frequenzen identifizierbar sind, die im hörbaren Frequenzbereich liegen, wobei der Sender im wesentlichen Mittel zur aufeinanderfolgenden Analyse mit einer Frequenz F;— τ- von physiologischen ImpulsSignalen, deren Mindestimpulsdauer gleich t ist und die ausgehend aus η durch Zerlegung des von einem Mikrofon aufgefangenen Schall-Informationssignales gewonnen sind, in η Frequenzen, aufweist, die den vom Gehirn identifizierbaren η Frequenzen entsprechen, durch Übertragungsmittel zur Übertragung eines hochfrequenten Signals mittels einer einzigen Sender-Induktanz und einer einzigen Empfänger-Implantat-

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Induktanz, wobei das hochfrequente Signal durch Kurzsignale (st) moduliert ist und Jedes Kurzsignal wenigstens η Impulse hat, von denen Jeder für eine der η Elektroden bestimmt ist und Jeder Impuls durch die Energie charakterisiert ist, die auf die Elektrode zu übertragen ist, für die er bestimmt ist, und durch Zubehöreinrichtungen, mit denen das Empfängerimplantat durch die von ihm empfangenen Signale mit Energie speisbar ist.
2. Schaltung für eine Hörprothese nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch im Sender (Fig. 1) außerdem enthaltene Mittel (SE) zur Messung der mittleren Energie eines Jeden der η durch Zerlegung des Schall-Informationssignales zwischen zwei durch die Mittel zur aufeinanderfolgenden Analyse durchgeführte aufeinanderfolgende Analysen gewonnenen Signale und durch Multiplikationsmittel, mit denen innerhalb eines Kurzsignales die Dauer des Impulses, der für die Elektrode bestimmt ist, deren Ort in der Schnecke die Identifizierung der Frequenz (fi) gestattet, auf einen Wert bringbar ist, der der mittleren Energie proportional ist, die für das von der durch Zerlegung des Schall-Informationssignales gewonnene Signal mit der Frequenz (fi) ermittelt wurde.
3. Schaltung für eine Hörprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfängerimplantat (Fig.2) unter anderem einen Gleichrichterfilter (17) aufweist, der an die einzige Eingangsinduktanz (16) gekoppelt ist und der mit seinem Ausgang an einen Speicherkondensator (C) gekoppelt ist, wobei die aus dem Gleichrichterfilter und dem Speicherkondensator bestehende Gesamtheit den Speisungskreis für die Bestandteile des Empfängerimplantates bildet, wobei dieser Schaltkreis seinerseits durch das hochfrequente Wechselstromsignal gespeist wird, das in vom Kurzsignal definierten Bestandteilen empfangen wird.

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4. Schaltung für eine Hörprothese nach den Ansprüchen 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender auch Mittel enthält, um in jedem Kurzsignal einen Startimpuls (ia) für die Übertragung zu bilden, dessen Dauer genügend groß ist, um durch Gleichrichtung und Filterung des hochfrequenten Wechselstromsignals, daser enthält, die Ladung des Speicherkondensators auf eine Höhe zu bringen, die für die anfängliche Speisung der Bestandteile des Empfängerimplantats ausreichend ist.
5. Schaltung für eine Hörprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfängerimplantat im wesentlichen einen Wähler (S) für die aufeinanderfolgende Verbindung mit den η Elektroden und einen Kanal-Demodulator enthält, der das Weiterschalten des Wählers steuert und damit die Erregung der η Elektroden in Abhängigkeit von der Information an mittlerer Energie, die in jedem der η Impulse des Kurzsignales enthalten ist.
6. Schaltung für eine Hörprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode der Ordnung i unter den η implantierten Elektroden durch die Schließung eines Schaltkreises in Abhängigkeit von dem Kanal-Demodulator des Empfängerimplantates erregt wird, welcher Schaltkreis im Wähler die Elektrode mit dem Ausgang des Speisungskreises verbindet, der aus dem Gleichrichterfilter und dem Speicherkondensator besteht, und zwar während der Dauer des Impulses von der Ordnung i unter den η charakteristischen Impulsen des Kurzsignales.
7* Schaltung für eine Hörprothese nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Sender befindlichen Mittel zur aufeinanderfolgenden Analyse im wesentlichen durch einen Multiplexer (9) gebildet sind, der in Abhängigkeit von einem logischen Schaltkreis (L)

angeordnet ist, welcher Multiplexer nacheinander die Ausgänge von η Signalbildnern (GP) für physiologische Signale mit dem logischen Schaltkreis verbindet, wobei jeder Signalbildner an den Ausgang eines von η Filtern (F) für die Zerlegung des durch das Mikrofon (1) aufgefangenen Schall-Informationssignales angeschlossen ist und diese Filter η Frequenzen zugeordnet sind, die in einer Tonleiter enthalten sind, die die für eine Verständigung nötige Information enthält und die den η Frequenzen entspricht, die mit Hilfe von η in die Schnecke implantierten Elektroden identifizierbar sind und daß Einrichtungen (3) vorgesehen sind, mit denen vor der Filterung die Dynamik des Schall-Informationssignales durch Abschwächung an die Dynamik des Ohres angepaßt wird.
8. Schaltung für eine Hörprothese nach den Ansprüchen 1, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Messung der mittleren Energie eines jeden der η durch Zerlegung des Schall-Informationssignales gewonnenen Signale im wesentlichen aus einem Netz (5) aus η Integratoren oder Energiebewertern (SE), von denen jeder an den Ausgang eines von η Filtern (F) angekoppelt ist und aus einem zweiten Multiplexer (6) besteht, der durch den logischen Schaltkreis (11) synchron mit dem ersten Multiplexer (9) gesteuert wird, wobei dieser zweite MuI-tiplexer (6) die Ausgänge der η Energiebewerter (SE) nacheinander mit diesem logischen Schaltkreis verbindet, und zwar über einen Analog-Digital-Umformer (7), der nacheinander η erste Multiplikationszahlen liefert, die eine Funktion der η ermittelten mittleren Energien sind, wobei die im logischen Schaltkreis (11) enthaltenen Multiplikationsmittel diese η Multiplikdions zahlen verwenden, um die Dauer der η Impulse zu modifizieren, die die nacheinander erfolgenden Analysen der η Signalbildner (GP) für die physiologischen Signale darstellen.

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9. Schaltung für eine Hörprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender außerdem ein Anpassungsnetz (10) aus Einregulierungsblocks (R) aufweist, die nacheinander und synchronisiert mit dem ersten (9) und dem zweiten Multiplexer (6) angewählt werden, wobei diese Blocks η zweite Multiplikationszahlen liefern, die eine Funktion der Wirksamkeit der η in die Schnecke implantierten Elektroden sind, wobei die Multiplikationsmittel diese η zweiten MuItiplikationszahlen benutzen, um die Dauer der η Impulse zu modifizieren, die die nacheinander erfolgenden Ermittlungen der η Signalbildner für die physiologischen Signale charakterisieren.
10. Schaltung für eine Hörprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel im wesentlichen aus einem Hochfrequenz-Oszillator (13) bestehen, der über ein Gatter (14) an die einzige Induktivität (15) des Senders gekoppelt ist, wobei die Durchlaßbedingung des Gatters durch die oberen Niveaus der Impulse des Kurzsignales (st) gebildet ist und wobei der Hochfrequenz-Oszillator eventuell als Quelle für die Bildung der Taktgebersignale benutzt wird, die für die Funktion des logischen Schaltkreises (11) nötig sind.
11. Schaltung für eine Hörprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender außerdem einen Hörbereitschafts-Schaltkreis (12) aufweist, dessen Eingang an den Ausgang der η Signalbildner (GP) für physiologische Signale gekoppelt ist und dessen Ausgang an den logischen Schaltkreis (11) gekoppelt ist, wobei dieser ab dem Zeitpunkt der Feststellung einer Aktivität am Ausgang eines der Signalbildner, welche Feststellung durch einen Anwesentheitsimpuls am Ausgang des Hörbereitschafts-Schaltkreises zum Ausdruck

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kommt, ein Startsignal liefert für eine Tätigkeit der Senderschaltkreise für eine Dauer, die einer einzigen Analysensequenz äquivalent ist und wobei der logische Schaltkreis am Ende des Kurzsignales ein Signal (if) für die Beendigung der übertragung bildet, das auf das Empfängerimplantat übertragen wird und in diesem benutzt wird, um die Funktion eines auf Null zurückstellenden Integrators (Nullintegrator) des Wählers (S) in Gang zu setzen und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um eine relativ lange Ruhezeit (tr) herbeizuführen zwischen dem Impuls (if) für das Ende der Übertragung eines Kurzsignales (st) vom Rang ρ und dem Impuls (ia) für den Anfang der Übertragung des Kurzsignales (st) vom Rang (p + 1), während der Hörbereitschafts-Schaltkreis (12) dauernd eine eventuelle Aktivität am Ausgang eines der Signalbildner (GP) für physiologische Signale überwacht und gegebenenfalls nachweist.

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