HRP20000641A2 - Multichannel implantable inner ear stimulator - Google Patents

Multichannel implantable inner ear stimulator Download PDF

Info

Publication number
HRP20000641A2
HRP20000641A2 HR20000641A HRP20000641A HRP20000641A2 HR P20000641 A2 HRP20000641 A2 HR P20000641A2 HR 20000641 A HR20000641 A HR 20000641A HR P20000641 A HRP20000641 A HR P20000641A HR P20000641 A2 HRP20000641 A2 HR P20000641A2
Authority
HR
Croatia
Prior art keywords
fibers
nerve
group
time
stimulus
Prior art date
Application number
HR20000641A
Other languages
Croatian (hr)
Inventor
James H Doyle Sr
Original Assignee
James H Doyle Sr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by James H Doyle Sr filed Critical James H Doyle Sr
Publication of HRP20000641A2 publication Critical patent/HRP20000641A2/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36036Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of the outer, middle or inner ear
    • A61N1/36038Cochlear stimulation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/18Internal ear or nose parts, e.g. ear-drums

Description

Pregled vezanih patentnih prijava Overview of related patent applications

Ovom prijavom se traži prioritet iz U.S. Privremene patentne prijave br. 60/080,268 podnijete 1. travnja 1998. This application claims priority from the U.S. Provisional patent application no. 60/080,268 filed Apr. 1, 1998.

Pozadina izuma Background of the invention

Predmetni izum se odnosi na sustav i postupak za elektro-stimulaciju unutrašnjeg uha. Točnije, predmetni izum se odnosi na implantacijski uređaj za električnu stimulaciju 8. živca. Još detaljnije, predmetni izum se odnosi na implantacijski uređaj za električnu stimulaciju 8. živca radi stvaranja osjeta sluha. The present invention relates to a system and procedure for electro-stimulation of the inner ear. More specifically, the present invention relates to an implantable device for electrical stimulation of the 8th nerve. In more detail, the present invention relates to an implantable device for electrical stimulation of the 8th nerve to create the sensation of hearing.

Dobro je poznato da mozak i nervni impulsi imaju električni karakter. Također je poznato da električni podražaji primijenjeni na receptorske centre poput živaca uzrokuju reakciju ovisnu o električnim karakteristikama podražaja. Mnogi uređaji koriste te karakteristike za kompenzaciju manjkavo djelovanje osjetilnih organa tijela. It is well known that the brain and nerve impulses have an electrical character. It is also known that electrical stimuli applied to receptor centers such as nerves cause a response dependent on the electrical characteristics of the stimulus. Many devices use these characteristics to compensate for the deficient functioning of the body's sensory organs.

Kod normalnog sluha, stanice kose su kritična veza u slušnom lancu. One podržavaju dvije funkcije zajedno s mozgom: (1) one ustanovljavaju pozadinsku nervnu aktivnost koja se opaža kao tišina ("aktivna tišina" kako je opisano u daljnjem tekstu); i (2) kada zvuk ulazi u uho, one proizvode potencijal koji varira i modulira tu pozadinsku nervnu aktivnost u odgovoru na zvuk. Rezultirajuća aktivnost živca je konstanta, plus derivacija atmosferskog tlaka. Ta derivacija ili intenzitet promjene tlaka nosi informaciju o zvuku. Za predmetni izum je važna spoznaja da se na intenzitet ili frekvenciju ili gustoću rezultirajuće aktivnosti živca može gledati kao na nosivu frekvenciju moduliranu zvukom. In normal hearing, hair cells are a critical link in the auditory chain. They support two functions together with the brain: (1) they establish background neural activity that is perceived as silence ("active silence" as described below); and (2) when sound enters the ear, they produce a potential that varies and modulates that background neural activity in response to the sound. The resulting nerve activity is a constant, plus the derivative of atmospheric pressure. This derivation or the intensity of the pressure change carries information about the sound. Important for the present invention is the realization that the intensity or frequency or density of the resulting nerve activity can be viewed as a carrier frequency modulated by sound.

Kod potpuno gluhih pacijenata, osnovni uzrok gluhoće je gubitak funkcije stanica kose. Kod 30% gluhih, gubitak nervnih vlakana od spiralnog ganglija do nefunkcionalnih stanica kose je uzrok koji doprinosi gluhoći. To može biti uzrokovano neaktivnošću nervnih vlakana od stanica kose do spiralnog ganglija. Stoga, kako bi se vratio sluh osobi s djelomičnim ili potpunim gubitkom sluha, potrebna je zamjena tih funkcija iza točke gubitka funkcije, što znači na višoj vezi s mozgom. In completely deaf patients, the root cause of deafness is loss of hair cell function. In 30% of deaf people, loss of nerve fibers from the spiral ganglion to non-functioning hair cells is a contributing cause of deafness. This may be caused by the inactivity of the nerve fibers from the hair cells to the spiral ganglion. Therefore, in order to restore hearing to a person with partial or total hearing loss, it is necessary to replace these functions beyond the point of loss of function, which means at a higher connection with the brain.

U slučaju uha i pridruženih slušnih funkcija, bili su izvedeni mnogi uređaji za električno stimuliranje slušnog živca ljudskog tijela, koji je poznat kao 8. (osmi) moždani živac. U svakom slučaju, ti uređaji rade na principima izvedenim iz neodgovarajuće ekstrapolacije određenih opažanja koja je proveo Beckesv tridesetih godina ovog stoljeća. Beckesvjeva razmatranja su bila vezana uz bazilarnu opnu uha, koja se proteže po cijeloj dužini kohlearnog aparata (pužnice uha). Ta promatranja su otkrila da bazilarna opna uha vibrira u odgovoru na vibracije zvuka koji ulazi u uho. Beckesv je opazio, što su i drugi potvrdili, da su vibracije zvuka uzrokovale vibriranje opne stojnim valom pri čemu se maksimalna amplituda stojnog vala pojavila na nekom mjestu opne ovisno o frekvenciji ulaznih vibracija zvuka. Aktivnost pojedinih stanica kose na tim mjestima je bila također posebno naglašena na mjestima maksimalne amplitude stojnog vala. Visoke frekvencije su rezultirale maksimalnom amplitudom na ulazu u pužnicu uha. Kako frekvencija opada, mjesto te maksimalne amplitude se pomiče prema samom kraju pužnice. In the case of the ear and associated auditory functions, many devices have been developed to electrically stimulate the auditory nerve of the human body, which is known as the 8th (eighth) cranial nerve. In any case, these devices work on principles derived from an inappropriate extrapolation of certain observations made by Beckes in the thirties of this century. Beckesv's considerations were related to the basilar membrane of the ear, which extends along the entire length of the cochlear apparatus (cochlea of the ear). These observations revealed that the basilar eardrum vibrates in response to the vibrations of sound entering the ear. Beckesv observed, which was also confirmed by others, that sound vibrations caused the membrane to vibrate with a standing wave, whereby the maximum amplitude of the standing wave appeared at some point of the membrane depending on the frequency of the incoming sound vibrations. The activity of individual hair cells in these places was also particularly emphasized in the places of maximum amplitude of the standing wave. High frequencies resulted in maximum amplitude at the entrance to the cochlea. As the frequency decreases, the location of this maximum amplitude moves towards the very end of the cochlea.

Dok je ta mehanička aktivnost točna te je pojedinačna aktivnost stanica kose pojačana na tim mjestima maksimalne amplitude, ostali su neadekvatno ekstrapolirali navedena opažanja da bi došli do zaključka kako je na sluh utjecalo reagiranje pojedinih nervnih vlakana uzduž kohlearnog aparata ovisno o frekvenciji. Dakle, razvila se teorija, poznata kao Place Theory of hearing (u daljnjem tekstu Lokacijska teorija sluha), da vlakna živca u pužnici uha provode različite frekvencije u mozak ovisno o njihovom mjestu u pužnici. Čudno je što izgleda da apsolutna dužina kanala kohlearnog aparata, koja varira od 5 mm kod kokoši do preko 100 mm kod kita, ne igra važnu ulogu u frekvencijskom opsegu pužnice uha, tj. kit ima samo malo veći opseg frekvencija od kokoši iako bi prema Lokacijskoj teoriji sluha, uz 20 puta dužu pužnicu uha, opseg frekvencija kod kita trebao biti 20 puta veći nego kod kokoši. While this mechanical activity is correct and the individual activity of the hair cells is enhanced at those places of maximum amplitude, the others inadequately extrapolated the above observations to reach the conclusion that hearing was affected by the response of individual nerve fibers along the cochlear apparatus depending on the frequency. Thus, a theory was developed, known as the Place Theory of hearing (hereinafter referred to as the Location Theory of Hearing), that nerve fibers in the cochlea transmit different frequencies to the brain depending on their location in the cochlea. It is strange that the absolute length of the canal of the cochlear apparatus, which varies from 5 mm in the chicken to over 100 mm in the whale, does not seem to play an important role in the frequency range of the cochlea, i.e. the whale has only a slightly larger frequency range than the chicken, although according to the Location according to the theory of hearing, with a 20 times longer cochlea, the range of frequencies in a whale should be 20 times greater than in a chicken.

Lokacijska teorija sluha zahtijeva da živci u kohlearnom aparatu djeluju na način različit od onoga na koji djeluju svi drugi živci u tijelu. Predmetni izum se bazira na modelu sluha koji je potpuno različit od Lokacijske teorije sluha. Ovaj izum, suprotno Lokacijskoj teoriji sluha, temelji se na primjeni principa obrade signala na funkciju nervnih vlakana 8. živca koji završavaju u vestibulumu uha (predvorju uha) i kohlearnom aparatu, vrlo slično radu modernih komunikacijskih prijemnika koji koriste digitalnu obradu signala za smanjenje šuma i obradu podataka. The locational theory of hearing requires that the nerves in the cochlear apparatus work in a different way than all other nerves in the body. The subject invention is based on a model of hearing that is completely different from the Locational Theory of Hearing. This invention, contrary to the Locational Theory of Hearing, is based on the application of the principle of signal processing to the function of the nerve fibers of the 8th nerve ending in the vestibule of the ear and the cochlear apparatus, very similar to the operation of modern communication receivers that use digital signal processing to reduce noise and data processing.

Živci koji završavaju u vestibulumu i/ili pužnici uha i koji prenose osjet zvuka su nespecifični i mogu okidati u nizu ili kao podržavana pozadinska nervna aktivnost jednostrukim impulsom koji, kada je moduliran, proizvodi osjet zvuka modulacije u danom vremenskom periodu. U skladu s tim, prema principima kojima se vodi ovaj izum, nervna vlakna 8. živca djeluju na način istovjetan onome po cijelom tijelu. Točnije, signal koji šalju živci je nespecifičan ali broj živaca koji okidaju signal i učestalost okidanja prenosi informaciju u mozak koju informaciju mozak prevodi u zvuk. Broj vlakana živca koji se istovremeno aktiviraju, ili s takvom brzinom ponavljanja da izgleda istovremeno, je funkcija stalnog intenziteta zvuka, varijacije te živčane aktivnosti se opažaju kao zvuk. Nerves terminating in the vestibulum and/or cochlea that transmit sound sensation are nonspecific and can fire in sequence or as sustained background neural activity with a single impulse that, when modulated, produces a sound sensation of modulation for a given time period. Accordingly, according to the principles guiding this invention, the nerve fibers of the 8th nerve act in a manner identical to that throughout the body. More precisely, the signal sent by the nerves is non-specific, but the number of nerves that trigger the signal and the frequency of the triggering transmits information to the brain, which information the brain translates into sound. The number of nerve fibers firing simultaneously, or at such a rate of repetition as to appear simultaneous, is a function of constant sound intensity, and variations in this nerve activity are perceived as sound.

Model sluha na kojem se predmetni izum temelji uočava da mnoga živčana vlakna pužnice uha imaju i druge funkcije osim provođenja zvuka. Ustanovljeno je da vrlo pravilan prostorni razmještaj osjetilnih elemenata u pužnici stvara predispoziciju za njen rad na prostornim principima ali ipak ne u skladu s Lokacijskom teorijom sluha. Opaženo je da stimulacija mnogih od tih vlakana ne proizvodi osjet zvuka. Mozak koristi pužnicu uha kao mehanizam za regulaciju varijacija zvučnog tlaka kao rezultat zvučnih vibracija i time služi kao sredstvo za regulaciju glasnoće (jačine zvuka). The model of hearing on which the present invention is based observes that many nerve fibers of the cochlea have other functions besides conducting sound. It was found that a very regular spatial arrangement of sensory elements in the cochlea creates a predisposition for its work on spatial principles, but still not in accordance with the Locational Theory of Hearing. It has been observed that stimulation of many of these fibers does not produce the sensation of sound. The brain uses the cochlea as a mechanism to regulate variations in sound pressure as a result of sound vibrations and thus serves as a means of regulating loudness (volume).

Na taj način, neke od vanjskih stanica kose pužnice uha osjećaju kretanje bazilarne opne, prenose tu informaciju u mozak koji zatim šalje povratne signale mnogim stanicama kose u pužnici da reguliraju krutost bazilarne opne i na taj način reguliraju mehaničku impedanciju na ulazu iz vestibuluma u kohlearni aparat. To omogućava automatsku regulaciju glasnoće (u mehaničkom području) te moguće sredstvo za regulaciju frekvencijskog odziva za poboljšanje jasnoće. Mijenjanje mehaničkih karakteristika bazilarne opne mijenja mehanički prijenos energije na stanice kose djelujući tako na osjetljivost i frekvencijski odziv. Pužnica uha može također doprinijeti postupku lokalizacije zvuka. In this way, some of the outer hair cells of the cochlea sense the movement of the basilar membrane, transmit this information to the brain, which then sends feedback signals to the many hair cells in the cochlea to regulate the stiffness of the basilar membrane and thus regulate the mechanical impedance at the entrance from the vestibule to the cochlear apparatus. . This allows for automatic loudness regulation (in the mechanical realm) and a possible means of frequency response regulation to improve clarity. Changing the mechanical characteristics of the basilar membrane changes the mechanical transmission of energy to the hair cells, thus affecting sensitivity and frequency response. The cochlea can also contribute to the sound localization process.

Ustanovljeno je da audio signali govora i glazbe imaju najveći dio svoje energije koncentriran u rasponima nižih frekvencija. Kako bi se postiglo poboljšanje odnosa signala prema buci (šumu), treba razmotriti predpovećanje (pojačanje signala prije prijenosa) visokih frekvencija te odgovarajuće smanjenje na mjestu detekcije u mozgu. U skladu s tim mišljenjem, Beksev je 1960. g. objavio da su uzorci vibracija pregrade pužnice kod leševa u slučaju različitih frekvencija pokazali predpojačanje visokih frekvencija u prvih 10 mm udaljenosti od stremena (srednjeg uha). God. 1974. Rhode je objavio grafikon ulazno-izlaznog odnosa, u decibelima, za čekić (srednjeg uha) i bazilarnu opnu (Slika 21A). Grafikon pokazuje povećanje od 6 dB po oktavi (ili 20 dB po dekadi) frekvencija između 200 Hz i 8 kHz. Isto tako i slika 21B pokazuje da širok raspon frekvencija stimulira stanice kose u tom području. Ta zapažanja podupiru koncept predpovećanja. Opažanja također sugeriraju da vanjske stanice kose pužnice uha prije imaju funkciju da daju informaciju mozgu da regulira glasnoću, dinamički opseg te imaju utjecaj na frekvencijski odziv, a ne da prenose osjet određenih frekvencija mozgu. It has been established that the audio signals of speech and music have most of their energy concentrated in the lower frequency ranges. In order to achieve an improvement in the signal-to-noise ratio, pre-amplification (amplification of the signal before transmission) of high frequencies and a corresponding reduction at the point of detection in the brain should be considered. In accordance with this opinion, Beksev published in 1960 that vibration patterns of the cochlear septum in cadavers at different frequencies showed a preamplification of high frequencies in the first 10 mm of the distance from the stapes (middle ear). Year In 1974, Rhode published a graph of the input-output relationship, in decibels, for the malleus (middle ear) and basilar membrane (Figure 21A). The graph shows an increase of 6 dB per octave (or 20 dB per decade) of frequencies between 200 Hz and 8 kHz. Likewise, Figure 21B shows that a wide range of frequencies stimulates the hair cells in that area. These observations support the concept of premagnification. Observations also suggest that the outer hair cells of the cochlea have the function of providing information to the brain to regulate volume, dynamic range, and have an effect on frequency response, rather than transmitting the sensation of specific frequencies to the brain.

Osim toga, uglavnom nije poznato da se nervna aktivnost koja proizvodi zvuk sastoji od zbroja nervne aktivnosti u odgovoru na vanjski zvuk ili podražaja koji moduliraju stalnu pozadinsku nervnu aktivnost. Tu stalnu pozadinsku nervnu aktivnost je opisao R. Lorente De No god. 1976 kako slijedi; "U odsutnosti periferne stimulacije, akustičke jezgre su područje kontinuirane aktivnosti održavane dolaskom nervnih impulsa spontano iniciranih u kohlearnom aparatu. Aktivnost je nužno praćena cirkulacijom impulsa u lancima neurona. In addition, it is largely unknown that the neural activity that produces sound consists of the sum of neural activity in response to external sound or stimuli that modulate ongoing background neural activity. This constant background nervous activity was described by R. Lorente De No god. 1976 as follows; "In the absence of peripheral stimulation, the acoustic nuclei are an area of continuous activity maintained by the arrival of nerve impulses spontaneously initiated in the cochlear apparatus. The activity is necessarily accompanied by the circulation of impulses in the chains of neurons.

Obzirom da ljudi spontanu aktivnost u pužnici i akustičkim centrima opažaju kao tišinu, mora se zaključiti da spontana aktivnost služi za određivanje pozadinskih stanja različitih pododjeljaka akustičkih jezgri, na koje se odnose devijacije uzrokovane zvukom. Drugim riječima, ono što mi čujemo je rezultat tih devijacija od osnovnih stanja ili baznog signala akustičkih jezgri, koje su uzrokovane vanjskim izvorima zvuka." On to pozadinske stanje naziva "aktivna tišina" na koju se odnosi opažanje zvuka. Considering that people perceive spontaneous activity in the cochlea and acoustic centers as silence, it must be concluded that the spontaneous activity serves to determine the background states of different subsections of the acoustic nuclei, to which deviations caused by sound refer. In other words, what we hear is the result of these deviations from the basic states or the base signal of the acoustic nuclei, which are caused by external sound sources." He calls this background state "active silence" to which the perception of sound refers.

Iako su drugi proučavali tu aktivnost, nitko ju nije prepoznao kao nosivu frekvenciju (nosača) koja je zbroj nespecifične živčane aktivnosti i modulirana vanjskim podražajima. Prepoznavanje tog principa je važan element predmetnog izuma. Ta spoznaja je u skladu s teoremom uzorkovanih podataka koji je razvio Hartley iz Bell Labs i Nyquist god. 1928, gdje se "aktivna tišina" uzima kao nosiva frekvencija. Although others have studied this activity, no one has recognized it as a carrier frequency (carrier) which is the sum of non-specific nerve activity and modulated by external stimuli. Recognition of this principle is an important element of the subject invention. This realization is consistent with the sampled data theorem developed by Hartley of Bell Labs and Nyquist et al. 1928, where "active silence" is taken as the carrier frequency.

Nije nužno da nervna aktivnost bude slijed aktivnosti pojedinog vlakna živca, već da je nervna aktivnost kod tako visoke frekvencije, da je izvan opsega čujnog zvuka, može se ustanoviti dvostruka ili višekratna simultana nervna aktivnost. Aktivna tišina se može usporediti s molekularnom aktivnošću plina kod danog tlaka (tišina) a modulacija te aktivnosti s varijacijama tlaka uslijed zvuka. It is not necessary that the nerve activity is a sequence of activity of a single nerve fiber, but that the nerve activity is at such a high frequency, that it is outside the range of audible sound, double or multiple simultaneous nerve activity can be established. Active silence can be compared to the molecular activity of a gas at a given pressure (silence), and the modulation of that activity to pressure variations due to sound.

Mehaničke karakteristike bazilarne opne na ulazu u pužnicu uha (vidi Sl. 21A i 21B) su takve, da je modulacija najveća za visoke frekvencije i smanjuje se brzinom od 6 dB po oktavi do nižih frekvencija. Ustanovljeno je da audio signali govora i glazbe imaju najveći dio njihove energije koncentriran u područjima nižih frekvencija. Pojačanje visokofrekventnih komponenti audio signala se uvodi prije nego je uveden šum nervne aktivnosti, do točke gdje one stvaraju stalnu devijaciju pozadinske nervne aktivnosti kao funkciju frekvencije. To izjednačenje, niskofrekventnih i visokofrekventnih dijelova čujnog spektra, omogućava signalu da sasvim zauzme širinu frekvencijskog pojasa neuronske komunikacijske veze. Spektar šuma (buke) uveden na sumacijskom izlazu živca zauzima cjelokupnu pojasnu širinu. Spektar snage šuma kod izlaznog zbroja se pojačava kod viših frekvencija. Na izlazu zbroja živčanih vlakana uvodi se inverzna funkcija, smanjenje, visokofrekventnim komponentama, što ponovno uspostavlja raspodjelu snage izvornog signala. Taj postupak smanjenja također smanjuje visokofrekventne komponente šuma i tako efikasno povećava odnos signala prema šumu. The mechanical characteristics of the basilar membrane at the entrance to the cochlea (see Fig. 21A and 21B) are such that the modulation is greatest for high frequencies and decreases at a rate of 6 dB per octave to lower frequencies. Audio signals of speech and music have been found to have most of their energy concentrated in lower frequency areas. Amplification of the high-frequency components of the audio signal is introduced before the neural activity noise is introduced, to the point where they create a constant deviation of the background neural activity as a function of frequency. This equalization of low-frequency and high-frequency parts of the audible spectrum enables the signal to completely occupy the width of the frequency band of the neural communication link. The spectrum of noise (noise) introduced at the summation output of the nerve occupies the entire bandwidth. The noise power spectrum of the output sum is amplified at higher frequencies. At the output of the sum of nerve fibers, an inverse function is introduced, the reduction of high-frequency components, which restores the power distribution of the original signal. This reduction process also reduces high-frequency noise components and thus effectively increases the signal-to-noise ratio.

Ta funkcija predpovećavanja visokih frekvencija kompenzira inverznu funkciju na udaljenom kraju snopa živca u mozgu. To je slično predpojačavanju visokih frekvencija kod FM (frekvencijski moduliranog) predajnika (odašiljača) i zatim prigušivanju visokih frekvencija na prijemniku. Rezultat je, uz kompenzaciju "prijemne" funkcije mozga bazilarnom opnom, poboljšani odnos signala prema šumu. Sekundarna karakteristika pužnice uha je ta, da u stvari sve frekvencije stimuliraju vlakna živca u blizini predvorja uha (vestibuluma) s pred pojačanjem. Visoke frekvencije prevladavaju na ulazu, a na drugom kraju prevladavaju niske frekvencije. Ipak, osjet frekvencije se ne odnosi na to koja vlakna živca su stimulirana, već na promjenu u ukupnoj aktivnosti nervnog vlakna kada se promatra zbroj ukupne aktivnosti nervnog vlakna, (vidi Sl. 20). This high-frequency preamp function compensates for the inverse function at the far end of the nerve bundle in the brain. This is similar to preamplifying the high frequencies in an FM (frequency modulated) transmitter and then attenuating the high frequencies in the receiver. The result, along with the compensation of the "receiving" function of the brain by the basilar membrane, is an improved signal-to-noise ratio. A secondary characteristic of the cochlea is that, in fact, all frequencies stimulate the nerve fibers near the ear vestibule (vestibulum) with pre-amplification. High frequencies predominate at the input, and low frequencies predominate at the other end. However, the sense of frequency does not refer to which nerve fibers are stimulated, but to the change in the total activity of the nerve fiber when the sum of the total activity of the nerve fiber is observed (see Fig. 20).

Prethodna funkcija pužnice se može usporediti sa sustavom niskofrekvencijskih, srednjepojasnih i visokofrekvencijskih zvučnika. Kada zvukovi dođu do uha, pojedinac čuje zbroj aktivnosti svakog od zvučnika. Na sličan način, mozak prima signale koji čine zbroj aktivnosti i signala poslanih od stanica kose i pridružene aktivnosti živca. U svakom slučaju je važno da nervna aktivnost koja se odnosi na svaku pojedinu stimuliranu stanicu kose doprinosi sumiranoj nervnoj aktivnosti potpuno neovisno o doprinosu koji čini nervna aktivnost ostalih stimuliranih stanica kose, ali na nju utječe druga nervna aktivnost. Dakle često, kada se promatrala izolirano, izgledalo je da je nervna aktivnost frekvencijski selektivna. Ipak, kada se pobliže promatralo u smislu prepoznavanja spontane ili pozadinske aktivnosti stanica kose kao nosive frekvencije za primljene zvučne podražaje, postaje jasan predmetni izum da je modulacija pozadinske ili spontane nervne aktivnosti ono što se "čuje", a ne nervna aktivnost povezana s pojedinim stanicama kose. The previous function of the cochlea can be compared to a system of low-frequency, mid-range and high-frequency loudspeakers. When the sounds reach the ear, the individual hears the sum of the activity of each speaker. Similarly, the brain receives signals that are the sum of the activity and signals sent from the hair cells and the associated nerve activity. In any case, it is important that the nerve activity related to each individual stimulated hair cell contributes to the summed nerve activity completely independently of the contribution made by the nerve activity of the other stimulated hair cells, but is influenced by other nerve activity. So often, when viewed in isolation, neural activity appeared to be frequency selective. However, when viewed more closely in terms of recognizing spontaneous or background hair cell activity as a carrier frequency for received sound stimuli, the subject invention becomes clear that it is the modulation of background or spontaneous neural activity that is "heard" and not the neural activity associated with individual cells hair.

lako je točno da različite frekvencije mogu povećati aktivnost živčanih vlakana u različitim područjima pužnice uha, to ne utječe na prijenos zvuka. Sumirana promjena u nervnoj aktivnosti iz predvorja i pužnice uha se čuje kao zvuk, a ne koje nervno vlakno je aktivirano u bilo kojem trenutku ili kada se čuje dana frekvencija. Taj koncept je prvi predložio Rinne 1865. g., ali on nije imao formalnu teoriju koja bi to podupirala. God. 1880. Rutherford je dao vjerodostojno objašnjenje, TELEFONSKU TEORIJU. Ipak, u to vrijeme se malo znalo o karakteristikama živčanih vlakana i to je bilo skoro 50 godina prije Hartleyjevog i Nyquistovog TEOREMA UZORKOVANIH VRIJEDNOSTI. it is easily true that different frequencies can increase the activity of nerve fibers in different areas of the cochlea, this does not affect the transmission of sound. The summed change in nerve activity from the vestibule and cochlea is heard as sound, not which nerve fiber is activated at any given time or when a given frequency is heard. This concept was first proposed by Rinne in 1865, but he had no formal theory to support it. Year In 1880 Rutherford gave a plausible explanation, THE TELEPHONE THEORY. However, at that time little was known about the characteristics of nerve fibers and this was nearly 50 years before Hartley and Nyquist's SAMPLED VALUE THEOREM.

Fiziološke karakteristike osmog (8.) slušnog živca su jednako važne u u projektiranju svakog sustava koji se bazira na gore prihvaćenoj teoriji sluha. Točnije, pet karakteristika igra važnu ulogu u projektiranju svih takvih sustava: jakost-trajanje, strujanje, latentnost, regenerativnost i zamor (gubljenje svojstava zbog vanjskih efekata). Karakteristike jakost-trajanje vlakana ljudskog živca su grafički prikazane krivuljom jakost-trajanje prikazanom na slici 1A. Krivulja jakost-trajanje izražava odnos između najmanje snage struje (podražaj) primijenjene na vlakno živca i najkraće vrijeme u kojem struja (podražaj) mora teći da postigne prag uzbude. Drugim riječima, krivulja jakost-trajanje je grafički prikaz praga intenziteta upravo dovoljnog za uzbudu aksona i njegovog odnosa prema vremenu trajanja struje podražaja. Stvarno, nervna vlakna neće reagirati uzbudom na gustoće struje ispod nekog minimuma. Krivulja jakost-trajanje je nadalje opisana u Medical Physiology and Biophysics (Medicinska fiziologija i biofizika), Ruch i Fulton, 18. izdanje, W.B. Saunders &Co. Ruch i Fulton oblikuju to ponašanje živca prema kapacitivnom strujnom krugu s jednostrukim otporom. Trajanje snage u kombinaciji s gradijentom električnog polja određuje raspon dužine impulsa za impuls podražaja uzrokovan "strujanjem". Physiological characteristics of the eighth (8th) auditory nerve are equally important in the design of any system based on the above accepted theory of hearing. More precisely, five characteristics play an important role in the design of all such systems: strength-duration, flow, latency, regeneration and fatigue (loss of properties due to external effects). The strength-duration characteristics of human nerve fibers are graphically represented by the strength-duration curve shown in Figure 1A. The strength-duration curve expresses the relationship between the smallest amount of current (stimulus) applied to a nerve fiber and the shortest time in which the current (stimulus) must flow to reach the excitation threshold. In other words, the strength-duration curve is a graphic representation of the intensity threshold just sufficient for axon excitation and its relationship to the duration of the stimulus current. Indeed, nerve fibers will not respond with excitation to current densities below some minimum. The strength-duration curve is further described in Medical Physiology and Biophysics, Ruch and Fulton, 18th ed., W.B. Saunders &Co. Ruch and Fulton model this nerve behavior according to a capacitive circuit with a single resistance. The power duration in combination with the electric field gradient determines the pulse length range for the stimulus pulse caused by the "current".

Strujanje je uzastopno (sekvencijalno) aktiviranje (okidanje) nervnih vlakana unutar grupe nervnih vlakana ili ganglija koje je stimulirano jednoimpulsnim podražajem. Kod stimulacije jednoimpulsnim podražajem kao što je jednostruki pravokutni val putem gradijenta električnog polja koje djeluje na grupu nervnih vlakana ili ganglija, pojedina nervna vlakna unutar grupe će svako primiti podražaj koji opada po intenzitetu kako se pojedino nervno vlakno unutar grupe udaljava od elektrode izvora. Taj fenomen je prikazan na Sl. 1B. Ta učestalost okidanja pojedinog živčanog vlakna će odgovarati onoj koja je prikazana na krivulji jakost-trajanje sa Sl. 1A. Dakle, kada započne okidanje pojedinih nervnih vlakana unutar stimulirane grupe živaca, ona vlakna koja su bliže izvoru gradijenta polja će okidati (odašiljati) signale većom brzinom, dok će ona udaljenija okidati sporije. Current is the sequential (sequential) activation (triggering) of nerve fibers within a group of nerve fibers or ganglia that is stimulated by a single-pulse stimulus. When stimulated with a single-pulse stimulus such as a single square wave via a gradient electric field acting on a group of nerve fibers or ganglia, the individual nerve fibers within the group will each receive a stimulus that decreases in intensity as the individual nerve fiber within the group moves away from the source electrode. This phenomenon is shown in Fig. 1B. This firing frequency of a single nerve fiber will correspond to the one shown on the strength-duration curve from Fig. 1A. So, when firing of individual nerve fibers within the stimulated group of nerves begins, those fibers that are closer to the source of the field gradient will fire (transmit) signals at a faster rate, while those further away will fire more slowly.

Dakle, nervna grupa će prenijeti seriju signala, tj. struju nervne aktivnosti, u nekom vremenu. Točnije, to "strujanje" je naznačeno time, da će neki živci u grupi okidati signale u slijedu, jedan iza drugog, pri čemu će kasnije okidanje biti s manjom brzinom od prethodnog. So, a nerve group will transmit a series of signals, i.e. a stream of nerve activity, over a period of time. More precisely, this "flowing" is indicated by the fact that some nerves in the group will trigger signals in sequence, one after the other, whereby the later triggering will be with a lower speed than the previous one.

Strujanje se pojavljuje za vrijeme zadnjeg dijela impulsnog podražaja pojedinog živca. Dužina strujanja grupe nervnih vlakana je ograničena kašnjenjem početka strujanja na početku impulsa (ne prije od 0.1 milisekunde prema krivulji jakost-trajanje sa Sl. 1A) i vremenom koje preostaje do kraja impulsa podražaja. To ponašanje je prikazano na gornjem dijelu grafikona sa Sl. 1A linijom označenom kao "Učestalost okidanja živca". Latentni stadij je kašnjenje između starta impulsa podražaja i reagiranja (aktiviranja) nervnog vlakna. The current appears during the last part of the impulse stimulus of an individual nerve. The length of the current of the group of nerve fibers is limited by the delay of the start of the current at the beginning of the pulse (not earlier than 0.1 millisecond according to the strength-duration curve from Fig. 1A) and the time remaining until the end of the stimulus pulse. This behavior is shown in the upper part of the graph from Fig. 1A line labeled "Frequency of Nerve Firing". The latent stage is the delay between the start of the stimulus impulse and the reaction (activation) of the nerve fiber.

Slika 1A pokazuje da je latentno vrijeme za svaki živac različito kako je definirano krivuljom jakost-trajanje i gradijentom polja. U praksi je poželjno da početak strujanja kasni više od 0.2 ms. Obzirom da se latentno vrijeme skraćuje povećavanjem amplitude podražaja, kompenzacijska komponenta koja je potrebna da se diferencijalna vremena latentnosti održe stalnim za vrijeme strujanja zahtijeva povećanja podražaja do prekomjerne amplitude za sustav s dugim vremenom strujanja (kao kod 4 kanalnog sustava). Minimalno vrijeme latentnosti također određuje preklapanje vremena za susjedne kanale, tj. vrijeme u kojem se susjedno ili druga nervna vlakna moraju stimulirati kako bi se nastavio prijenos ukupnog signala nakon što je kanal osnovnog (originalnog) nervnog vlakna ušao u fazu regeneracije (vraćanja u početno stanje). Figure 1A shows that the latency for each nerve is different as defined by the strength-duration curve and the field gradient. In practice, it is desirable that the start of streaming is delayed by more than 0.2 ms. Since the latency is shortened by increasing the stimulus amplitude, the compensatory component required to keep the differential latencies constant during streaming requires increasing the stimulus to excessive amplitude for a system with a long streaming time (as in a 4-channel system). The minimum latency time also determines the time overlap for neighboring channels, i.e. the time in which the neighboring or other nerve fibers must be stimulated in order to continue the transmission of the total signal after the channel of the underlying (original) nerve fiber has entered the regeneration phase (returning to the initial state ).

Osim toga, pojedina vlakna 8. živca ne mogu beskonačno prenositi podražaj. Nakon primitka i prijenosa podražaja, živac mora proći period regeneracije. Ako to propusti, doći će do zamora živca (izgubiti će svoja svojstva) i prestat će prenositi. Karakteristike regeneracije živca ograničavaju brzinu ponavljanja stimulacije pojedinog kanala. Konačno, živci se oštećuju produženim podražajem prosječnom komponentom istosmjerne struje (DC). Svi takvi podražaji moraju biti izvršeni izmjeničnom strujom (AC). In addition, individual fibers of the 8th nerve cannot transmit the stimulus indefinitely. After receiving and transmitting stimuli, the nerve must undergo a period of regeneration. If it fails, the nerve will fatigue (lose its properties) and stop transmitting. The characteristics of nerve regeneration limit the rate of repetition of stimulation of an individual channel. Finally, nerves are damaged by prolonged stimulation with the average component of direct current (DC). All such stimuli must be performed with alternating current (AC).

Kada električno polje djeluje na slušne osjetilne ogranke 8. živca uključujući moždano deblo ili spiralni ganglij, kut dolaska proizvodi gradijent polja po cijeloj grupi živaca, što može uzrokovati sekvencijalno okidanje živaca. To je prikazano na Sl. 1C, koja pokazuje kako jakost električnog polja slabi po presjeku grupe nervnih vlakana, između katode i anode. Zbog tog slabljenja snage električnog polja, nervna vlakna se aktiviraju (okidaju) jedno iza drugog. Dodatno tome, uslijed kombinacije električnog polja i karakteristika jakost-trajanje nervnih vlakana, kako se udaljenost od katode povećava, vrijeme između uzastopnih okidanja signala živca se također povećava. Nasuprot tome, kod rasporeda prikazanog na slici 1D, na sva nervna vlakna djeluje uglavnom isti električni potencijal i stoga će se aktivirati uglavnom istovremeno. When an electric field acts on auditory sensory branches of the 8th nerve including the brainstem or spiral ganglion, the angle of arrival produces a field gradient across the entire nerve group, which can cause sequential nerve firing. This is shown in Fig. 1C, which shows how the strength of the electric field weakens across the cross-section of a group of nerve fibers, between the cathode and the anode. Due to this weakening of the electric field, the nerve fibers are activated (triggered) one after the other. Additionally, due to the combination of the electric field and the strength-duration characteristics of nerve fibers, as the distance from the cathode increases, the time between successive firings of the nerve signal also increases. In contrast, in the arrangement shown in Figure 1D, all nerve fibers are subjected to essentially the same electrical potential and will therefore fire largely simultaneously.

Ako je amplituda podražaja mala, tako da ne proizvodi dovoljno visoku nosivu frekvenciju koja bi bila iznad čujnog opsega, frekvencija strujanja se može čuti. Njegova frekvencija je funkcija mjesta podražaja na krivulji jakost-trajanje u odnosu na stimulirano vlakno živca i nagiba krivulje. To se mijenja s vremenom i amplitudom podražaja. Kako je prije spomenuto, signal koji šalju živci je nespecifičan, ali broj živaca koji ga odašilju i učestalost okidanja prenosi u mozak informaciju, a mozak je prevodi u zvuk. Na primjer, kako se povećava amplituda, povećava se brzina uzastopnog okidanja živčanog vlakna. Ako je kut podražaja skoro okomit, doći će do velike brzine uzastopnog odašiljanja jer pojedina nervna vlakna kanala primaju skoro isti podražaj. Ako je kut malen, uzastopno okidanje je kod niže frekvencije jer će razlika stimulacije po presjeku pojedinih stimuliranih živčanih vlakana imati veći raspon. If the amplitude of the stimulus is small, so that it does not produce a carrier frequency high enough to be above the audible range, the streaming frequency can be heard. Its frequency is a function of the location of the stimulus on the intensity-duration curve relative to the stimulated nerve fiber and the slope of the curve. This changes with time and stimulus amplitude. As mentioned before, the signal sent by the nerves is non-specific, but the number of nerves sending it and the frequency of firing transmits the information to the brain, and the brain translates it into sound. For example, as the amplitude increases, the rate of successive firing of the nerve fiber increases. If the angle of the stimulus is almost vertical, there will be a high speed of successive transmission because individual nerve fibers of the channel receive almost the same stimulus. If the angle is small, successive triggering is at a lower frequency because the difference in stimulation across the section of individual stimulated nerve fibers will have a larger range.

Poznati uređaji koji su izvedeni za pomoć potpuno gluhim osobama pomoću električne stimulacije 8. živca i to na principima vođenim Lokacijskom teorijom funkcioniraju primarno zbog te ovisnosti kuta i podražaja, ali s rezultatima koji nisu predvidivi, ponovljivi ili optimirani. U U.S. Patentu 3,449,768 kojeg je izdao James Doyle, sustav nije bio projektiran (izveden) na osnovi principa Lokacijske teorije sluha, već je bio projektiran da proizvede nosač nervne aktivnosti baziran na uzastopnoj stimulaciji više kanala brzinom dovoljnom velikom da rezultira nosivom frekvencijom nervne aktivnosti prikladnom za modulaciju informacijom zvuka. Taj patent otkriva uređaj za primjenu električnih stimulansa na 8. moždani živac i uključuje sustav elektroda za postavljanje u blizini slušnog živca, elemente (sredstva) za dovođenje impulsa u veći broj transmisijskih kanala i modulator koji modulira integral vrijeme-amplituda svakog od impulsa. Well-known devices designed to help completely deaf people by means of electrical stimulation of the 8th nerve and based on principles guided by the Location Theory function primarily because of this angle and stimulus dependence, but with results that are not predictable, repeatable or optimized. In the U.S. In patent 3,449,768 issued to James Doyle, the system was not designed (implemented) based on the principles of the Locational Theory of Hearing, but was designed to produce a carrier of neural activity based on sequential stimulation of multiple channels at a rate high enough to result in a carrier frequency of neural activity suitable for modulation by information sound. That patent discloses a device for applying electrical stimuli to the 8th cranial nerve and includes a system of electrodes to be placed near the auditory nerve, elements (means) for delivering pulses to a number of transmission channels and a modulator that modulates the time-amplitude integral of each pulse.

Taj sustav je ograničen zbog, na primjer, potrebnog broja kanala i stoga što je dozvoljeno vrijeme za regeneraciju svakog kanala bilo prekratko kako bi se omogućio produženi podražaj bez uzrokovanja zamora živca. Nije obraćena pažnja na karakteristike latentnosti nervnih vlakana (kašnjenje između početka podražajnog impulsa i reagiranja /okidanja/ nervnog vlakna). Osim toga, raniji Doyleov sustav nije uspio omogućiti kompenzaciju u snazi impulsa kako bi se održao stalni intenzitet okidanja i izbjeglo prisutno slabljenje uslijed strujanja, kako je prije opisano. Na kraju, prijašnji Doyleov patent nije priznao ili uputio na to da je nosiva frekvencija (frekvencija ili gustoća pozadinske nervne aktivnosti) neovisna o intenzitetu (brzini) kojim se pojedini kanali okidaju i o broju pojedinih kanala. Ta ograničenja ili nedostaci su rezultirali sustavom s niskom jasnoćom zvuka, odnosom signala prema zvuku koji je niži od onog koji se inače može postići te stalnim fonom struje (zujanjem) ili tonom koji je primao pacijent. This system is limited by, for example, the number of channels required and because the time allowed for regeneration of each channel is too short to allow prolonged stimulation without causing nerve fatigue. No attention was paid to the characteristics of the latency of nerve fibers (the delay between the start of the stimulus impulse and the reaction /triggering/ of the nerve fiber). Additionally, the earlier Doyle system failed to provide compensation in pulse strength to maintain a constant trigger intensity and avoid the current attenuation present, as previously described. Finally, the previous Doyle patent did not acknowledge or indicate that the carrier frequency (frequency or density of background neural activity) is independent of the intensity (rate) at which individual channels fire and the number of individual channels. These limitations or deficiencies have resulted in a system with poor sound clarity, a signal to sound ratio that is lower than otherwise achievable, and constant current background (hum) or tone received by the patient.

Sažetak izuma Summary of the invention

Cilj predmetnog izuma je da poboljša sustave za stimulaciju slušnog živca ljudskog tijela. The object of the present invention is to improve systems for stimulating the auditory nerve of the human body.

Slijedeći cilj predmetnog izuma je da poboljša sustav otkriven u U.S. Patentu br. 3,449,768, koji je izdao James Doyle. Another object of the present invention is to improve the system disclosed in the U.S. Patent no. 3,449,768, issued by James Doyle.

Daljnji cilj ovog izuma je da proizvede stalnu nervnu aktivnost koja oponaša spontanu nervnu aktivnost prisutnu kod normalnog sluha i da modulira tu aktivnost audio signalom kako bi se postigla čujnost. A further object of the present invention is to produce sustained neural activity that mimics the spontaneous neural activity present in normal hearing and to modulate that activity with an audio signal to achieve audibility.

Daljnji cilj ovog izuma je da se dobije novi sustav za stimulaciju grupa snopova nervnih vlakana 8. moždanog živca na način da se uzrokuje strujanje u kanalu stalnim intenzitetom (brzinom). A further object of this invention is to provide a new system for stimulating groups of bundles of nerve fibers of the 8th cranial nerve in such a way as to cause flow in the channel at a constant intensity (speed).

Još jedan cilj cilj predmetnog izuma je da se taj stalni intenzitet strujanja postigne na način koji važi za karakteristike jakost-trajanje živaca. Another goal of the present invention is to achieve this constant flow intensity in a way that applies to the strength-duration characteristics of the nerves.

Slijedeći cilj ovog izuma je da modulira to strujanje u kanalu s audio informacijom da proizvede osjet sluha kod potpuno gluhih osoba ili kod onih s drugim smetnjama sluha. A further object of the present invention is to modulate this flow in the channel with audio information to produce a sense of hearing in the totally deaf or in those with other hearing impairments.

Predmetni izum omogućava novi sustav za stimuliranje grupa ili snopova nervnih vlakana 8. moždanog živca na način, da postigne strujanje u kanalu stalnog intenziteta. S preporučenom izvedbom ovog izuma koja je ovdje detaljno opisana, različito od svakog dosadašnjeg uređaja, to strujanje stalnim intenzitetom je postignuto na način koji odgovara karakteristikama jakost-trajanje živaca. Nadalje, sustav modulira to strujanje kanalom audio informacijom da se proizvede osjet sluha kod potpuno gluhih osoba ili onih s drugim smetnjama sluha. Predmetni izum osigurava nadalje postupak za stimulaciju tih grupa ili snopova nervnih vlakana. The subject invention enables a new system for stimulating groups or bundles of nerve fibers of the 8th cranial nerve in such a way as to achieve a flow in the channel of constant intensity. With the recommended embodiment of the present invention described in detail herein, unlike any prior device, this constant intensity flow is achieved in a manner that matches the strength-duration characteristics of the nerves. Furthermore, the system modulates this channel flow with audio information to produce the sensation of hearing in the totally deaf or those with other hearing impairments. The subject invention further provides a method for stimulating these groups or bundles of nerve fibers.

U skladu s preporučenom izvedbom ovog izuma, primjenjuje se električni podražaj za aktiviranje živca da okida signal konstantnim intenzitetom. Povećanje snage podražaja koje omogućava uređaj prema ovom izumu je upravljano karakteristikama jakost-trajanje ili ponašanjem vlakana živca ili ganglija. Podešavanjem gradijenta polja kojeg proizvode elektrode postavljene u blizini 8. živca za karakteristike živca prikazane krivuljom jakost-trajanje, pojedina vlakna živca smještena unutar gradijenta polja ne moraju okidati istovremeno kada su stimulirana, kako je to do sada bilo tumačeno, već će okidati signal u slijedu nervne aktivnosti kako vrijeme odmiče. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, an electrical stimulus is applied to activate the nerve to fire a signal at a constant intensity. The increase in stimulus strength enabled by the device according to the present invention is controlled by the strength-duration characteristics or the behavior of the nerve fibers or ganglia. By adjusting the field gradient produced by the electrodes placed near the 8th nerve for the nerve characteristics shown by the strength-duration curve, individual nerve fibers located within the field gradient need not fire simultaneously when stimulated, as has been interpreted so far, but will fire in sequence neural activity as time progresses.

Po mogućnosti, podražaj se ne pojavljuje u krajnjim točkama krivulje jakost-trajanje. To je stoga što visoki napon potreban za održavanje vrlo kratkog latentnog stadija može proizvesti neželjene elektromehaničke reakcije. Isto tako, dugačak latentni stadij rezultira prekomjernim preklapanjem kanala i smanjuje raspoloživo vrijeme po kanalu za strujanje. Preporuča se, na primjer, odražanje latentnog stadija između 0.1 i 4.0 milisekunde; još povoljnije, latentni stadij se može održavati između 2 i 3 milisekunde. Treba naglasiti da preporučeni latentni stadij može varirati ovisno o specifičnom subjektu ili pacijentu, te kod nekih pojedinaca može odgovarati ili biti preporučljivo raditi izvan prije opisanih opsega. Preferably, the stimulus does not appear at the endpoints of the intensity-duration curve. This is because the high voltage required to maintain a very short latent stage can produce unwanted electromechanical reactions. Likewise, a long latent stage results in excessive channel overlap and reduces the available time per channel for streaming. It is recommended, for example, to reflect the latent stage between 0.1 and 4.0 milliseconds; more preferably, the latent stage can be maintained between 2 and 3 milliseconds. It should be emphasized that the recommended latent stage may vary depending on the specific subject or patient, and in some individuals it may be appropriate or advisable to work outside the previously described ranges.

Dok je u toku to strujanje nervne aktivnosti, uređaj prema ovom izumu modulira impuls podražaja radi mijenjanja intenziteta nervne aktivnosti i uzrokovao prijenos signala u mozak putem 8. živca ili ganglija koji se opaža kao sluh. On također modulira kombinirani impuls podražaja i njegovu audio modulaciju kako bi se postiglo da strujanje ostane stalno kada nema zvuka. Iz toga slijedi da kod povećavanja amplitude impulsa podražaja postotak modulacije zbog zvuka ostaje konstantan. Drugim riječima, kako se povećava amplituda podražaja, tako se povećava i audio modulacijska komponenta. While this flow of nerve activity is in progress, the device according to this invention modulates the stimulus pulse in order to change the intensity of the nerve activity and cause the signal to be transmitted to the brain via the 8th nerve or ganglion, which is perceived as hearing. It also modulates the combined stimulus pulse and its audio modulation to ensure that the stream remains constant when there is no sound. It follows that when increasing the amplitude of the stimulus pulse, the percentage of modulation due to sound remains constant. In other words, as the amplitude of the stimulus increases, so does the audio modulation component.

U izvedbama predmetnog izuma u kojima se koristi više od jednog kanala, susjedni kanali se preklapaju zbog karakteristika latentnosti i regenerativnosti živca. To se čini tako, da se prenosi stalno strujanje sumiranih kanala. Uređaj u skladu s predmetnim izumom stoga osigurava stalno strujanje nervne aktivnosti neovisno o audio modulaciji koja djeluje kao nosivi val, ali to mozak neće opaziti kao zvuk već samo kao "aktivnu tišinu" u smislu naziva prihvaćenog u ovom području nauke. Dodatno stimulaciji nervnih vlakana na način da se stvori val nosive frekvencije, predmetni izum nadalje koristi taj nosivi val za poticanje osjeta sluha modulirajući ga u odgovarajućim trenucima za vrijeme trajanja signala podražaja i odziva nervnih vlakana. In embodiments of the present invention in which more than one channel is used, adjacent channels overlap due to the latency and regenerative characteristics of the nerve. This is done by transmitting a constant stream of summarized channels. The device according to the present invention therefore provides a constant flow of nervous activity independent of the audio modulation acting as a carrier wave, but this will not be perceived by the brain as sound but only as "active silence" in the sense of the name accepted in this field of science. In addition to stimulating the nerve fibers in such a way as to create a wave of carrier frequency, the subject invention further uses this carrier wave to stimulate the sensation of hearing by modulating it at appropriate moments during the duration of the stimulus signal and the response of the nerve fibers.

Uređaji izrađeni u skladu s uputama predmetnog izuma uključuju sredstva za generiranje pozadinske nervne aktivnosti koju mozak opaža kao tišinu. Takvi uređaji koriste tu pozadinsku nervnu aktivnost kao nosač audio informacija i moduliraju tu nervnu aktivnost audio informacijom. Ta modulacija uzrokuje varijacije gustoće pozadinske nervne aktivnosti koju mozak opaža kao zvuk. Važno je, u svakom slučaju, da se takva modulacija izvrši na takav način je frekvencija ili gustoća pozadinske nervne aktivnosti neovisna o broju kanala koji uređaj koristi (sve dok je taj broj veći od jedan) i intenzitetu kojim se bilo koji dani kanal stimulira. Dakle, intenzitet kojim se neki podražaj primjenjuje na neki kanal, te trajanje bilo kojeg impulsa, je sekundarno u funkciji prema glavnom cilju ovog izuma. Doista, sumirana nosiva frekvencija živca tada može imati više od 1000 ciklusa (titraja) u sekundi, neovisno o frekvenciji modulacije. Devices made in accordance with the instructions of the present invention include means for generating background neural activity that the brain perceives as silence. Such devices use this background neural activity as a carrier of audio information and modulate that neural activity with audio information. This modulation causes variations in the density of background neural activity that the brain perceives as sound. It is important, in any case, that such modulation be performed in such a way that the frequency or density of background neural activity is independent of the number of channels used by the device (as long as that number is greater than one) and the intensity with which any given channel is stimulated. Thus, the intensity with which a stimulus is applied to a channel, and the duration of any pulse, is secondary in function to the main goal of this invention. Indeed, the summed carrier frequency of the nerve can then have more than 1000 cycles (oscillations) per second, independent of the modulation frequency.

Otkriven je postupak kojim se potiče struja aktivnosti nervnog vlakna koja rezultira pozadinskim stanjem nervne aktivnosti na audio transmisijskom ogranku 8. živca da poteče u mozak i modulacija te struje (pseudo nosača) audio informacijom. Opisan je uređaj za stimulaciju auditornog transmisijskog ogranka 8. živca. On koristi elektrode izvedene tako da ograničavaju električno polje na zonu njima odgovarajuće grupe nervnog vlakna i da stvore takav gradijent polja za svaki kanal da latentne karakteristike nervnih vlakana u danom kanalu uzrokuju sekvencijalno okidanje (strujanje) nervnih vlakana za vrijeme dijela podražajnog impulsa kanala. U analognom sustavu kanali nervnog vlakna su stimulirani uzastopno, ali pri tome njihov podražaj se preklapa s njihovim prethodnim kanalom za iznos jednak najkraćem latentnom periodu kanala. A procedure was discovered that stimulates the current of nerve fiber activity that results in the background state of nerve activity on the audio transmission branch of the 8th nerve to flow into the brain and the modulation of this current (pseudo carrier) with audio information. A device for stimulating the auditory transmission branch of the 8th nerve is described. It uses electrodes designed to limit the electric field to the zone of their corresponding nerve fiber group and to create such a field gradient for each channel that the latent characteristics of nerve fibers in a given channel cause sequential firing (current) of nerve fibers during part of the channel's stimulus pulse. In the analog system, nerve fiber channels are stimulated sequentially, but their stimulus overlaps with their previous channel by an amount equal to the shortest latent period of the channel.

U periodu u kojem podražaj uzrokuje strujanje nervnog vlakna, amplituda impulsa je modulirana audio informacijom. Dodatno tome, za vrijeme strujanja nervnog vlakna bilo električni element ili u obliku ticala ili oba kompenziraju, putem snage podražaja, karakteristike Jakost-trajanje pojedinih nervnih vlakana tako da, kada zvuk nije prisutan, intenzitet strujanja je uglavnom konstantan što rezultira "aktivnom tišinom", tj. minimumom osjeta zvuka. During the period in which the stimulus causes the nerve fiber to flow, the amplitude of the impulse is modulated by the audio information. In addition, during the current of the nerve fiber, either an electrical element or in the form of a tentacle or both compensate, through the strength of the stimulus, the Strength-Duration characteristics of individual nerve fibers so that, when sound is not present, the intensity of the current is mostly constant, resulting in "active silence". i.e. with a minimum of sound perception.

Dakle, impuls podražaja je podijeljen u dva perioda. U prvom periodu živci, kojima se impuls dovodi, ne šalju (ne okidaju) impulse. Sva okidanja živaca se događaju u drugom periodu impulsa podražaja. Može se napomenuti da ta dva perioda, obično, nisu jednaka po dužini; u stvari, uz specifične primjere ovdje detaljno opisane, drugi period je uglavnom duži od prvog perioda. To željeno strujanje - to znači, stalna nervna aktivnost uz jednolik intenzitet - se može inicirati promjenom impulsa podražaja za vrijeme drugog perioda, ili za vrijeme oba, prvog i drugog perioda. U svakom slučaju, audio modulacija strujanja se vrši samo u drugom periodu impulsa podražaja. Thus, the stimulus pulse is divided into two periods. In the first period, the nerves, to which the impulse is delivered, do not send (do not trigger) impulses. All nerve firings occur in the second period of the stimulus impulse. It may be noted that the two periods are usually not equal in length; in fact, with the specific examples detailed here, the second period is generally longer than the first period. This desired flow - that is, constant nerve activity with uniform intensity - can be initiated by changing the stimulus impulse during the second period, or during both the first and second periods. In any case, the audio modulation of the stream is performed only in the second period of the stimulus pulse.

U digitalnom sustavu, ne postoji strujanje jer postoji samo jednostruko okidanje nervnih vlakana u kanalu. Preklapanje kanala postoji preko više kanala i audio modulacija je u obliku frekventne modulacije frekvencije strujanja i neovisna je o frekvenciji redoslijeda kanala. In a digital system, there is no current because there is only single firing of the nerve fibers in the channel. Channel overlap exists over multiple channels and the audio modulation is in the form of frequency modulation of the streaming frequency and is independent of the frequency of the channel order.

Jedan aspekt predmetnog izuma uključuje proizvodnju ili pojačanje nosive frekvencije pozadinske nervne aktivnosti koja se opaža kao tišina i modulaciju pozadinske nervne aktivnosti (pseudo nositelj) za stvaranje osjeta zvuka i ponovno uspostavljanje određenog stupnja sluha kada je slušni organ potpuno oštećen. One aspect of the present invention involves producing or amplifying a carrier frequency of background neural activity that is perceived as silence and modulating the background neural activity (pseudo carrier) to create the sensation of sound and restore some degree of hearing when the auditory organ is completely damaged.

Drugi aspekt preporučene izvedbe ovog izuma uključuje sustav koji pretvara zvuk u odgovarajući električni signal i ima uređaj za kodiranje pretvaranje analognog signala u slijed impulsa nervnog podražaja koji se primjenjuje simultano na najmanje 2 grupe živčanih kanala. Osim toga, preporučeni sustav uključuje element veze predajnika, element veze prijemnika, višekanalna sonda gradijenta za dovođenje električnog podražaja do nervnog snopa, te elemente za neovisno podešavanje amplitude podražaja svakog kanala. Another aspect of the preferred embodiment of the present invention includes a system that converts sound into a corresponding electrical signal and has an encoding device to convert the analog signal into a sequence of nerve stimulus pulses that is applied simultaneously to at least 2 groups of nerve channels. In addition, the recommended system includes a transmitter link element, a receiver link element, a multi-channel gradient probe for delivering the electrical stimulus to the nerve bundle, and elements for independently adjusting the stimulus amplitude of each channel.

Daljnji aspekt preporučene izvedbe predmetnog izuma uključuje sustav elektroda unutar predvorja uha (vestibuluma) i/ili pužnice uha (kohlearnog aparata) za stimulaciju pojedinih nervnih vlakana slušnog živca u njima, generiranjem aktivnosti nervnog vlakna koje prenosi u mozak uzorak jednostavnog impulsa, pri čemu se pozadinska nervna aktivnost (pseudo nosiva frekvencija) modulira audio informacijom, a modulacija gustoće pozadinske nervne aktivnosti se opaža kao zvuk. Vidi Sl. 20. A further aspect of the recommended embodiment of the subject invention includes a system of electrodes inside the ear vestibule (vestibulum) and/or ear cochlea (cochlear apparatus) for stimulating individual nerve fibers of the auditory nerve in them, by generating the activity of the nerve fiber that transmits a simple impulse pattern to the brain, whereby the background neural activity (pseudo carrier frequency) is modulated by audio information, and the modulation of the background neural activity density is perceived as sound. See fig. 20.

Dodatni aspekt predmetnog izuma uključuje generiranje nosive frekvencije pozadinske aktivnosti koja ne ovisi o broju kanala podražaja i omogućavanje aktiviranim nervnim vlaknima dovoljno vremena za regeneriranje, tako da na dođe do zamora stimuliranih nervnih vlakana. An additional aspect of the present invention involves generating a carrier frequency of background activity that does not depend on the number of stimulus channels and allowing activated nerve fibers sufficient time to regenerate, so that fatigue of the stimulated nerve fibers does not occur.

Daljnji aspekt predmetnog izuma uključuje stimuliranje bilo kojeg broja (N) različitih grupa vlakana ili dijelova spiralnog ganglija osjetilnog ogranka 8. živca, fazno pomaknutih u N razmaknutih vremenskih intervala s preklapanjem dijela svake susjedne grupe. Vremenski interval između ponavljanja podražaja bilo koje grupe je uglavnom duži od vremena prirodne regeneracije jednog nervnog vlakna ili dijela spiralnog ganglija nakon električne stimulacije. U preporučenim izvedbama je izabrano pet milisekundi za izbjegavanje zamora živčane grupe nakon primjene podražaja. To predstavlja oko 5 vremenskih konstanti regeneracijskog perioda živca, uz ostatak od oko 1 % od prethodnog podražaja. A further aspect of the present invention involves stimulating any number (N) of different fiber groups or portions of the spiral ganglion of the sensory branch of the 8th nerve, phase-shifted at N spaced time intervals with an overlap of a portion of each adjacent group. The time interval between repetitions of stimuli of any group is generally longer than the time of natural regeneration of one nerve fiber or part of a spiral ganglion after electrical stimulation. In the recommended embodiments, five milliseconds are chosen to avoid fatigue of the nerve group after the application of the stimulus. This represents about 5 time constants of the regeneration period of the nerve, with a remainder of about 1% from the previous stimulus.

Prednost predmetnog izuma je u tome da je omogućeno dovoljno dugo vrijeme za regeneraciju živčanih vlakana od prethodnog podražaja, tako da ne dolazi do zamora živčanih vlakana. Daljnja prednost je u tome što predmetni izum osigurava kontinuirano strujanje aktivnosti živčanog vlakna koje nije direktno vezano na brzinu ponavljanja kanala, izbjegavajući ograničenja sustava opisanog u U.S. Patentu br. 3,449,768 u kojem je bila potrebna brzina kanala koja je bila nametnuta kriterijima teorije uzorkovanih podataka. The advantage of the subject invention is that it allows a long enough time for the regeneration of the nerve fibers from the previous stimulus, so that the fatigue of the nerve fibers does not occur. A further advantage is that the present invention provides a continuous stream of nerve fiber activity that is not directly related to channel repetition rate, avoiding the limitations of the system described in U.S. Pat. Patent no. 3,449,768 in which a channel rate was required that was imposed by the criteria of sampled data theory.

Povoljno je što je jakost potrebna za nervni podražaj smanjena zbog blizine podražajnih elektroda živcima audio transmisijskog ogranka 8. živca. Potencijali manji od jednog volta su dovoljni za okidanje nervnog vlakna bez uzrokovanja elektrokemijskih reakcija metal/tkivo. It is advantageous that the strength required for nerve stimulation is reduced due to the proximity of the stimulation electrodes to the nerves of the audio transmission branch of the 8th nerve. Potentials of less than one volt are sufficient to trigger a nerve fiber without causing metal/tissue electrochemical reactions.

Primjena jednocikličkih podražajnih impulsa s prosječnom vrijednošću istosmjerne struje (DC) 0, smanjuje mogućnost elektrokemijskih reakcija metal/tkovi. U daljnjem tekstu, termin "dvofazni" se koristi za označavanje impulsa podražaja koji ima prosječnu vrijednost istosmjernog napona 0. U.S. Patent br. 5,674,264 navodi da proizvođači sustava za implantaciju u kohlearni aparat moraju paziti da kontroliraju napone elektroda kako bi ih se održalo u zoni u kojoj se sve elektrokemijske reakcije događaju kod brzine premale da uzrokuju štetu. Povoljno je što izvedbe u skladu s predmetnim izumom efikasno eliminiraju te reakcije. Application of single-cycle stimulus pulses with an average direct current (DC) value of 0, reduces the possibility of metal/tissue electrochemical reactions. Hereinafter, the term "biphasic" is used to refer to a stimulus pulse having an average DC voltage of 0. U.S. Patent no. 5,674,264 states that manufacturers of cochlear implant systems must be careful to control electrode voltages to maintain them in the zone where all electrochemical reactions occur at rates too slow to cause damage. It is advantageous that the embodiments according to the present invention effectively eliminate these reactions.

Postoje dva ograničenja za upotrebu krivulje jakost-trajanje. Ako je latentni period prekratak, amplituda podražaja će biti velika, ali, što je važnije, kompenzacija za održavanje konstantnog strujanja u produženom vremenskom periodu će zahtijevati vrlo visok podražaj. To može dovesti do opasnosti da elektrode uzrokuju elektrokemijske reakcije. Kako je broj kanala povećan, taj efekt je manje naglašen. There are two limitations to the use of the strength-duration curve. If the latent period is too short, the stimulus amplitude will be large, but, more importantly, compensation to maintain a constant current over an extended period of time will require a very high stimulus. This can lead to the danger of the electrodes causing electrochemical reactions. As the number of channels is increased, this effect is less pronounced.

Predmetni izum osigurava konstantnu pozadinsku aktivnost za vrijeme strujanja jednog nervnog vlakna. Predmetni izum to rješava poništavanjem nelinearnih karakteristika strujanja nervnog vlakna, kako je prikazano vremenskom konstantom krivulje jakost-trajanje. Takvo poništavanje može biti izvršeno na jedan, ili oba slijedeća načina: (a) modulacijom impulsa podražaja sa sličnom poništavajućom vremenskom konstantom; ili (b) oblikovanjem gradijenta polja koji potječe od elektroda na takav način, da se poništi krivulja jakost-trajanje. The present invention provides constant background activity during the course of a single nerve fiber. The subject invention solves this by canceling the non-linear characteristics of the nerve fiber current, as shown by the time constant of the strength-duration curve. Such cancellation may be accomplished in one or both of the following ways: (a) by modulating a stimulus pulse with a similar canceling time constant; or (b) shaping the field gradient originating from the electrodes in such a way as to cancel out the strength-duration curve.

Izvedbe predmetnog izuma omogućavaju normalan osjet zvuka primatelju. Za one koji su u prošlosti čuli, nisu potrebne posebne vježbe za interpretaciju zvuka. The embodiments of the subject invention enable the receiver to experience normal sound. For those who have heard in the past, no special exercises are needed to interpret the sound.

Predmetni izum će također proizvesti osjet zvuka za one osobe, čije su stanice kose i nervne stanice bile uništene. Često, uzrok gluhoće ili manjkavog sluha je uništenje stanica kose u uhu. U takvim okolnostima, stimulacija živaca na ovdje opisani način će stvoriti osjet zvuka. U svakom slučaju, u nekim okolnostima, živci koji idu u stanice kose u uhu potpuno gluhih pacijenata ili pacijenata s manjkavim sluhom su također uništeni. U takvim slučajevima, predmetni izum će proizvesti osjete zvuka električnim stimuliranje spiralnog ganglija na ovdje ustanovljen način, ili stimuliranjem na višem nivou kao na moždanom deblu. The subject invention will also produce the sensation of sound for those persons whose hair cells and nerve cells have been destroyed. Often, the cause of deafness or hearing loss is the destruction of hair cells in the ear. Under such circumstances, nerve stimulation in the manner described here will create a sensation of sound. However, in some circumstances, the nerves that go to the hair cells in the ear of totally deaf or hearing-impaired patients are also destroyed. In such cases, the subject invention will produce sound sensations by electrically stimulating the spiral ganglion in the manner established herein, or by stimulating it at a higher level such as the brainstem.

Kao sažetak, predmetni izum stvara kontinuiranu nervnu aktivnost koja oponaša spontanu nervnu aktivnost kod normalnog sluha i modulira tu nervnu aktivnost audio signalom kako bi se postigao osjet sluha. In summary, the present invention generates continuous neural activity that mimics spontaneous neural activity in normal hearing and modulates that neural activity with an audio signal to achieve the sensation of hearing.

Kratak opis crteža Brief description of the drawing

Slika 1A predstavlja grafikon krivulje jakost-trajanje i ilustrira gradijent električnog polja koje djeluje na linearnu matricu završetaka živčanih vlakana i efekt karakteristika krivulje Jakost-trajanje na živac u vremenu kada se svako živčano vlakno okida u odnosu na snagu primljenog podražaja. Slika 1A također prikazuje logaritamsku brzinu okidanja živca ili strujanje; Figure 1A is a plot of the strength-duration curve and illustrates the gradient of the electric field acting on the linear matrix of nerve fiber terminals and the effect of the strength-duration curve characteristics on the nerve in the time each nerve fiber fires in relation to the strength of the received stimulus. Figure 1A also shows the logarithmic nerve firing rate or current;

Slika 1B je grafikon koji ilustrira u dvije dimenzije jedan kanal sonde gradijenta i gradijent polja koje djeluje na završetke živca u blizini sonde. Figure 1B is a graph illustrating in two dimensions one channel of a gradient probe and the field gradient acting on nerve endings near the probe.

Slike 1C i 1D prikazuju električna polja pod dva različita kuta u odnosu na grupu živčanih vlakana. Figures 1C and 1D show electric fields at two different angles relative to a group of nerve fibers.

Slika 2 je shematski prikaz generatora takta, modulatora i četverofaznog generatora signala za 16-kanalni sustav. Figure 2 is a schematic representation of the clock generator, modulator and four-phase signal generator for a 16-channel system.

Slika 3 je shematski prikaz generatora pilastih signala za 16-kanalni sustav. Figure 3 is a schematic view of the sawtooth signal generator for a 16-channel system.

Slika 4 je shematski prikaz 16-kanalnog multipleksora (uređaja za višestruko prenošenje). Figure 4 is a schematic view of a 16-channel multiplexer.

Slika 5 je dijagram koji prikazuje vremenski odnos između 16 kanala, oblike električnih valova uključujući kompenzaciju jakost-trajanje i kontinuiranu nervnu aktivnost slušnog ogranka 8. živca. Figure 5 is a diagram showing the temporal relationship between the 16 channels, electrical waveforms including amplitude-duration compensation, and continuous nerve activity of the auditory branch of the 8th nerve.

Slika 6A je dijagram koji prikazuje povećanje snage podražaja za kompenzaciju karakteristika živca jakost-trajanje kako bi se proizveo konstantni intenzitet nervne aktivnosti. Figure 6A is a diagram showing increasing stimulus strength to compensate for the strength-duration characteristics of the nerve to produce a constant intensity of nerve activity.

Slika 6B prikazuje audio modulaciju primijenjenu na zadnji dio impulsa podražaja. Figure 6B shows the audio modulation applied to the last part of the stimulus pulse.

Slika 7 je jedna konfiguracija multikanalne sonde gradijenta kod 16-kanalnog sustava. Figure 7 is one configuration of a multichannel gradient probe in a 16-channel system.

Slika 8 je blok dijagram 4-kanalnog sustava. Figure 8 is a block diagram of a 4-channel system.

Slika 9 je shematski prikaz 4-kanalnog generatora takta, uređaja za određivanje redoslijeda i modulatora. Figure 9 is a schematic representation of a 4-channel clock generator, sequencer and modulator.

Slika 10 je shematski prikaz jednog od četiri kompenzacijska kruga krivulje jakost-trajanje. Figure 10 is a schematic representation of one of the four compensation circuits of the strength-duration curve.

Slika 11 je blok dijagram međuspoja između Slike 8 i Slike 9. Figure 11 is a block diagram of the interface between Figure 8 and Figure 9.

Slika 12 je shematski prikaz logičkog sklopa latentnog perioda. Figure 12 is a schematic representation of the logic circuit of the latent period.

Slika 13 je shematski prikaz izlaznog prigušnika 4-kanalnog sustava i jednog od četiri pretvarača digitalnog u analogni signal korištenog za podešavanje pojačanja kanala. Figure 13 is a schematic representation of the output attenuator of the 4-channel system and one of the four digital-to-analog converters used to adjust the channel gain.

Slika 15A je crtež 4-kanalne sonde koja koristi elektrode okomite na sondu i uvećani pločasti uzemljivač. Figure 15A is a drawing of a 4-channel probe using electrodes perpendicular to the probe and an enlarged ground plate.

Slika 15B je crtež 4-kanalne sonde na kojem je prikazana njena usklađenost s oblikom Scala-e tympany - dijela pužnice uha ispod spiralne pločice - i njen položaj u odnosu na spiralni ganglij. Figure 15B is a drawing of a 4-channel probe showing its conformation to the shape of the scala tympany - the part of the cochlea below the spiral plate - and its position relative to the spiral ganglion.

Slika 16 je blok dijagram digitalnog sustava. Figure 16 is a block diagram of the digital system.

Slika 17 je shematski prikaz vanjskog izvora napajanja, mikrofona, frekventnog modulatora i RF elementa veze digitalnog sustava. Figure 17 is a schematic representation of the external power source, microphone, frequency modulator and RF link element of the digital system.

Slika 18 je shematski prikaz unutrašnje jedinice digitalnog sustava. Figure 18 is a schematic view of the internal unit of the digital system.

Slika 19 je dijagram valnih oblika kanala digitalnog sustava. Figure 19 is a diagram of digital system channel waveforms.

Slika 20 je dijagram koji prikazuje promjene aktivnosti VIII živca kao rezultat akustičkog pomaka bazilarne opne uha. (Honrubia V, Strelioff D, Stiko S; Ann Otol Rhinol Larvngol 85:697-701, 1976) Figure 20 is a diagram showing changes in nerve VIII activity as a result of acoustic displacement of the basilar eardrum. (Honrubia V, Strelioff D, Stiko S; Ann Otol Rhinol Larvngol 85:697-701, 1976)

Slika 21A grafički prikazuje odnos ulaz-izlaz, u decibelima, za čekić i bazilarnu opnu uha. (Rhode WS: Ann Otol Rhinol Larvngol 86: 610-6126. 1974) Figure 21A graphically shows the input-output relationship, in decibels, for the malleus and basilar eardrum. (Rhode WS: Ann Otol Rhinol Larvngol 86: 610-6126. 1974)

Slika 21B prikazuje uzorke vibracija pregrade pužnice za uzorak s lesa kod različitih frekvencija. (Beckesv: Experiments in Hearing, NewYork, McGraw-Hill, 1960.) Figure 21B shows the vibration patterns of the cochlear septum for the loess sample at different frequencies. (Beckesv: Experiments in Hearing, NewYork, McGraw-Hill, 1960.)

Slika 22 prikazuje blok dijagram sustava. On uključuje implantat koji koristi mikroprocesor, vanjsku jedinicu za pacijenta, ispitno računalo i prikaz ekrana računala. Figure 22 shows the block diagram of the system. It includes an implant that uses a microprocessor, an external patient unit, a test computer and a computer screen display.

Slika 22A prikazuje sposobnost neovisnog podešavanja amplitude svakog kanala podražaja, kako amplitude tako i pojačanja, te izbora frekvencije kanala. Figure 22A shows the ability to independently adjust the amplitude of each stimulus channel, both amplitude and gain, and select the channel frequency.

Slika 22B prikazuje sposobnost podešavanja kompenzacije jakost-trajanje za svaki kanal, izbora inicijalnog vremena konstantnog za sve kanale i sposobnost finog podešavanja kompenzacije jakost-trajanje za svaki kanal posebno. Figure 22B shows the ability to adjust the strength-duration compensation for each channel, to choose a constant initial time for all channels, and the ability to fine-tune the strength-duration compensation for each channel separately.

Slika 22c prikazuje mogućnost da se optimalni kanali od sonde spoje na stimulator, mogućnost podešavanja razine podražaja za svaki kanal, kontroliranja intenziteta mekog starta, te unošenja identifikacijskog broja stimulatora za trajnu evidenciju u karton pacijenta. Figure 22c shows the ability to connect the optimal channels from the probe to the stimulator, the ability to adjust the stimulus level for each channel, control the intensity of the soft start, and enter the identification number of the stimulator for permanent records in the patient's record.

Detaljan opis preporučene izvedbe Detailed description of the recommended performance

Živčana vlakna u 8. živcu koji prenosi audio informaciju u mozak su podijeljeni u N zasebnih sekcija. Svaka sekcija se sastoji od određenog broja živčanih vlakana ili dijelova spiralnog ganglija. Svaka sekcija se neovisno stimulira električnim impulsom koji je podijeljen u dva vremenska perioda. Za vrijeme prvog perioda, amplituda podražaja svake sekcije se održava konstantnom, tako da prva aktivirana živčana vlakna imaju latentni period uglavnom jednake vremenske dužine kao ostale sekcije. Za vrijeme drugog perioda, amplituda impulsa će varirati na način da potakne neka od preostalih živčanih vlakana u toj sekciji da se aktiviraju sa stalnom brzinom do kraja impulsa podražaja. Ta kompenzacija se može također pojaviti za vrijeme prvog perioda, obzirom da ona ostaje fiksirana i ne sadržava audio komponentu. Za vrijeme drugog perioda dodaje se audio modulacija uz mijenjanje brzine okidanja živaca. The nerve fibers in the 8th nerve that transmits audio information to the brain are divided into N separate sections. Each section consists of a certain number of nerve fibers or parts of a spiral ganglion. Each section is independently stimulated with an electrical impulse that is divided into two time periods. During the first period, the stimulus amplitude of each section is kept constant, so that the first activated nerve fibers have a latent period of approximately the same time length as the other sections. During the second period, the amplitude of the impulse will vary in such a way as to induce some of the remaining nerve fibers in that section to fire at a constant rate until the end of the stimulus impulse. This compensation can also occur during the first period, since it remains fixed and does not contain an audio component. During the second period, audio modulation is added while changing the speed of nerve firing.

Ako kompenzacija amplitude impulsa uključuje prvi period, ipak je važno razumjeti da se audio modulacija nameće samo u drugom periodu, tj. kada se pojavljuje strujanje u grupi nervnih vlakana. Sekcije se stimuliraju ciklički. Stimulacija sekcije N+1 počinje u vremenu određenom tako da njegov 2. period započne na kraju impulsa podražaja sekcije N. Za vrijeme drugog perioda impulsa podražaja svakog kanala, audio informacija modulira impuls podražaja. Obzirom da 2. (drugi) period svakog slijedećeg kanala započinje bez vremenskog razmaka između njih, tok audio modulacijske informacije je kontinuiran. Električna sonda korištena za stimuliranje sekcije nervnih vlakana je tako oblikovana da je amplituda stimulacije različita za različita nervna vlakna u toj sekciji. To dovodi do toga da su periodi latencije različiti za različita nervna vlakna, uzrokujući time okidanje nervnih vlakana pravilnim redoslijedom za vrijeme 2. perioda. If the compensation of the amplitude of the pulse includes the first period, it is still important to understand that the audio modulation is imposed only in the second period, i.e. when the flow appears in the group of nerve fibers. Sections are stimulated cyclically. The stimulation of section N+1 begins at a time determined so that its 2nd period begins at the end of the stimulus pulse of section N. During the second period of the stimulus pulse of each channel, the audio information modulates the stimulus pulse. Since the 2nd (second) period of each subsequent channel begins without a time gap between them, the flow of audio modulation information is continuous. The electrical probe used to stimulate a section of nerve fibers is shaped so that the amplitude of stimulation is different for different nerve fibers in that section. This causes the latency periods to be different for different nerve fibers, thereby causing the nerve fibers to fire in the correct order during period 2.

Slika 1A daje grafički prikaz gradijenta električnog polja 12 nametnutog na linearnu matricu završetaka nervnog vlakna. Grafikon ilustrira krivulju jakost trajanje 14 u (relativno) voltima po milisekundi. Krivulja jakost-trajanje je grafički prikaz praga intenziteta upravo dovoljnog za uzbudu jednog aksona i njegov odnos prema trajanju struje podražaja. Krivulja jakost trajanje izražava odnos između najmanje snage nametnute struje i najmanjeg vremena u kojem struja mora teci kako bi dostigla prag za uzbudu. Postoji minimalna gustoća struje ispod koje ne dolazi do uzbude. Krivulja jakost trajanje ne prikazuje utjecaj podražaja ispod praga na sposobnost uzbude. Struja ispod navedenog praga se može povoljno iskoristiti u preporučenoj izvedbi predmetnog izuma kao sredstvo za preklapanje susjednih kanala ili za pojačanje pozadinskog stanja nervne aktivnosti. Figure 1A provides a graphical representation of an electric field gradient 12 imposed on a linear array of nerve fiber terminals. The graph illustrates the strength duration curve 14 in (relative) volts per millisecond. The intensity-duration curve is a graphic representation of the intensity threshold just sufficient for the excitation of one axon and its relationship to the duration of the stimulus current. The strength-duration curve expresses the relationship between the minimum power of the imposed current and the minimum time in which the current must flow to reach the excitation threshold. There is a minimum current density below which no excitation occurs. The strength-duration curve does not show the influence of subthreshold stimuli on excitability. The current below the specified threshold can be advantageously used in the recommended embodiment of the present invention as a means for overlapping adjacent channels or for amplifying the background state of nerve activity.

Slika 1A nadalje prikazuje na (skali) 16 redoslijed okidanja grupe nervnih vlakana kada se primijeni impuls podražaja s potencijalom gradijenta takvim da stvara amplitudu podražaja na svakom nervnom vlaknu različitu od one na njemu susjednim vlaknima. Figure 1A further shows (to scale) 16 the firing order of a group of nerve fibers when a stimulus pulse is applied with a gradient potential such that it produces a stimulus amplitude on each nerve fiber different from that on its adjacent fibers.

Slika 1B daje dvodimenzionalni grafikon koji prikazuje jedan kanal sonde gradijenta i gradijenta polja. Slika 1B prikazuje lokaciju aktivne i elektrode uzemljenja 20 i 22 za jedan podražajni kanal. Aktivna elektroda i svaka njoj pridružena elektroda uzemljenja stvara gradijent polja između elektroda i na maloj udaljenosti iznad elektroda. Sonda gradijenta je postavljena tako da su živci koje treba stimulirati ili između elektroda ili neposredno uz elektrode. Slika 1B također pokazuje gradijent polja 24 u smislu napona. Prikazani opseg za napon je dan kao primjer i ne predstavlja stvarno korišteni napon. Stručnjaci na ovom polju će cijeniti što se nervna vlakna mogu stimulirati i s vrlo niskim naponom kao što je 100 milivolta. Figure 1B provides a two-dimensional plot showing one channel of the gradient probe and the field gradient. Figure 1B shows the location of active and ground electrodes 20 and 22 for one stimulus channel. The active electrode and any associated ground electrode create a field gradient between the electrodes and at a short distance above the electrodes. The gradient probe is placed so that the nerves to be stimulated are either between the electrodes or directly next to the electrodes. Figure 1B also shows the gradient of the field 24 in terms of voltage. The voltage range shown is given as an example and does not represent the actual voltage used. Those skilled in the art will appreciate that nerve fibers can be stimulated with very low voltages such as 100 millivolts.

SKLOP 16-KANALNOG STIMULATORA 16-CHANNEL STIMULATOR ASSEMBLY

16-kanalni sustav koji koristi brzinu ponavljanja 200 Hz proizvodi uklopnu frekvenciju kanala od 3,200 Hz. Njemu je potreban prosjek od 7.5 strujanja nervnog vlakna po kanalu da se postigne neuronska nosiva frekvencija od 24 kHz. Modulacija amplitude podražajnog impulsa (da se postigne osjet zvuka) se pretvara u modulaciju frekvencije neuronske nosive frekvencije. Ne traži se preciznost u praćenju krivulje jakost-trajanje, obzirom da se koristi samo mali dio krivulje jakost-trajanje. Uz taj broj kanala, vrijeme strujanja po kanalu je samo 0.25 ms i promjena nagiba u tom vremenu je mala. A 16-channel system using a repetition rate of 200 Hz produces a channel cut-off frequency of 3,200 Hz. It requires an average of 7.5 nerve fiber currents per channel to achieve a neural carrier frequency of 24 kHz. Amplitude modulation of the stimulus pulse (to achieve sound perception) is converted into frequency modulation of the neural carrier frequency. Precision is not required in following the strength-duration curve, considering that only a small part of the strength-duration curve is used. With that number of channels, the streaming time per channel is only 0.25 ms and the slope change in that time is small.

Slika 2 je shematski prikaz davača takta, modulatora i generatora signala. Njegova funkcija je da generira slijed dvo-faznih impulsa i odgovarajuću modulaciju dijela dvo-faznih impulsa. Figure 2 is a schematic view of the clock transmitter, modulator and signal generator. Its function is to generate a sequence of two-phase pulses and a corresponding modulation of part of the two-phase pulses.

Na lijevoj strani Slike 2 nalaze se stezaljke (priključci) 30a i 30b za izvor napajanja +6 volti i -6 volti. Na oba + i - priključka nalaze se kondenzatori C1 i C2 kako bi se osigurali stabilni naponi bez pomaka zbog promjena u potrebi za strujom. Schmittov okidač (Schmittov bistabilni okidni spoj) IC1 (1/6 od 74C14) zajedno s R1 i C3 tvori oscilator, koji osigurava takt (ritam) sustava. Vrijednosti R1 i C3 određuju frekvenciju takta. Izlaz iz Schmittovog okidača pokreće (integrirani krug) IC2, 4 bitni binarni brojač (74C93). Taj brojač dijeli signal takta sa 16. On the left side of Figure 2 are the terminals (connectors) 30a and 30b for the +6 volt and -6 volt power source. Both + and - terminals have capacitors C1 and C2 to ensure stable voltages without drifting due to changes in current demand. Schmitt trigger IC1 (1/6 of 74C14) together with R1 and C3 form an oscillator, which provides the clock (rhythm) of the system. The values of R1 and C3 determine the clock frequency. The output from the Schmitt trigger drives (integrated circuit) IC2, a 4-bit binary counter (74C93). That counter divides the clock signal by 16.

Dvije najmanje značajne znamenke izlaza iz brojača IC2 šalju najmanje značajne ulaze (ulazne podatke) od 4028 BCD (binarno kodirane decimalne znamenke) u decimalni dekoder IC3. 2 najznačajnija ulaza su uzemljena tvoreći 4028 u stvari 2 znamenkasti binarni dekoder. Četiri izlazna signala koji predstavljaju logičke vrijednosti O do 3 (4 zasebna stanja) pobuđuju 4001 četverostruko upleteni vodič (Quad) 2-ulazni NILI-sklop IC4. 4 izlaza NILI-sklopa su dvo-fazni signali koji se zakreću između energetskih dovoda +6V i -6V te su međusobno fazno pomaknuti za 90° (vidi Sl. 2). Ti izlazi pobuđuju 220K otpornike R2, 3, 4 i 5. Ti izlazi će biti zbrojeni s modulacijskim signalom. The two least significant digits of the output from counter IC2 send the least significant inputs (input data) of 4028 BCD (binary coded decimal digits) to the decimal decoder IC3. The 2 most significant inputs are grounded making the 4028 effectively a 2 digit binary decoder. Four output signals representing logic values 0 to 3 (4 separate states) drive the 4001 Quad 2-input NOR circuit IC4. The 4 outputs of the NILI circuit are two-phase signals that rotate between the +6V and -6V power supplies and are phase-shifted by 90° from each other (see Fig. 2). These outputs drive 220K resistors R2, 3, 4 and 5. These outputs will be summed with the modulation signal.

U donjem desnom dijelu Slike 2, modulacijski ulaz ide kroz 10K otpornik R14 na ulaz jedna polovina od 4052 dvojnog 4-kanalnog analognog multipleksora IC5. Ulazni signali za izbor kanala integriranog kruga IC5 su paralelni s ulazima sa 4028 IC3. Izlazi iz IC3 su modulacijski signali s kašnjenjem za 90° od izlaza iz IC4. Izlazi integriranog kruga IC5 pobuđuju 220K otpornike R 6, 7, 8 i 9 koji se zbrajaju s izlazima iz R 2, 3, 4 i 5. Odabir vremena (takt) uzrokuje da se modulacija nameće samo na drugu polovinu dvo-faznih impulsa. In the bottom right of Figure 2, the modulation input goes through a 10K resistor R14 to input one half of the 4052 dual 4-channel analog multiplexer IC5. The channel select input signals of integrated circuit IC5 are paralleled with the inputs of 4028 IC3. The outputs from IC3 are modulation signals delayed by 90° from the output from IC4. The outputs of IC5 drive 220K resistors R 6, 7, 8 and 9 which are summed with the outputs of R 2, 3, 4 and 5. Timing (clock) selection causes modulation to be imposed on only the second half of the two-phase pulses.

R14 je otpornik u seriji s modulacijskim signalom. On daje 10K ulazni otpor u IC5 iz izvora modulacije. R14 is a resistor in series with the modulating signal. It provides a 10K input resistance to IC5 from the modulation source.

Izlazi iz 4052 također idu kroz otpornike R 10, 11, 12 i 13 na električno uzemljenje. Njihova funkcija uključujući R14 je da održavaju impedanciju uglavnom konstantnom na ulazu u otpornike R 6, 7, 8 i 9, tako da vrijednost zbrojenih izlaza ostane uglavnom neovisna o tome koji kanal je IC5 izabrao. Postoje tri izlaza iz tog kruga. Dolje lijevo je 4-znamenkasta ADRESNA SABIRNICA (ADDRESS BUS) na koju dolaze izlazi iz IC2. S desne strane je SIGNALNA SABIRNICA (SIGNAL BUS) koja sadrži 4 fazno pomaknuta dvo-fazna analogna signala podražaja uključujući njihovu modulaciju, a u sredini dolje su signali za upravljanje (kontrolu) linearnog porasta. U donjem dijelu desno od sredine su izlazi KONTROLE LINEARNOG PORASTA (RAMP CONTROL). The outputs from the 4052 also go through resistors R 10, 11, 12 and 13 to electrical ground. Their function, including R14, is to keep the impedance roughly constant at the input to resistors R 6, 7, 8, and 9, so that the value of the summed outputs remains largely independent of which channel IC5 has selected. There are three ways out of that circle. At the bottom left is the 4-digit ADDRESS BUS (ADDRESS BUS) to which the outputs from IC2 arrive. On the right side is the SIGNAL BUS, which contains 4 phase-shifted two-phase analog stimulus signals including their modulation, and in the middle below are signals for the management (control) of the linear increase. In the lower part to the right of the middle are the LINEAR INCREASE CONTROL (RAMP CONTROL) outputs.

Slika 3 je shematski prikaz generatora pilastih signala. Na lijevoj strani slike su tri upravljačka signala koji dolaze iz sklopa za regulaciju linearnog porast sa slike 2. Linija A pobuđuje upravljački vod dvosmjerne sklopke 4066, kruga IC7 i preko pretvarača IC6 ide u drugi upravljački vod kruga IC7. Signali faze A i faze B koji dolaze sa slike 2 nabijaju kondenzatore C4 i C5 preko otpornika R32 i R15. Kada su sklopke IC7 otvorene, dolazi do linearnog porasta napona. IC8 i IC9 su radna pojačala od kojih svako ima pozitivno pojačanje od 11 uslijed negativne povratne veze kroz otporničke mreže R16 i R17 te R18 i R19. Otpornici R20 i R21 uvode pozitivnu povratnu vezu koja uzrokuje linearni porast na C4 ili C5 kako bi se na izlazu iz pojačala dobio linearni porast s uzlaznom krivuljom slično krivulji jakost-trajanje. R22 i R23 zbrajaju te izlazne pilaste signale iz IC8 i IC9 na SIGNALNOJ SABIRNICI sa signalima A i B sa Slike 3. IC10 i IC11 su radna pojačala spojena s pojačanjem od -1. To određuju otpornici R24 i R25 te R26 i R27. Otpornici R28 i R29 smanjuju otklon istosmjerne struje održavajući dva ulaza svakog pojačala na istoj impedanciji. R30 i R31 zbrajaju izlazne signale iz IC10 i IC11 na vodove C i D SIGNALNE SABIRNICE. Otpornici R22 i R23 zbrajaju izlazne signale iz IC8 i IC9 na vodove A i B SIGNALNE SABIRNICE. Figure 3 is a schematic view of the sawtooth signal generator. On the left side of the picture are the three control signals coming from the linear gain control circuit of Figure 2. Line A excites the control line of the bidirectional switch 4066, circuit IC7 and through the converter IC6 goes to the second control line of circuit IC7. Phase A and Phase B signals coming from Figure 2 charge capacitors C4 and C5 through resistors R32 and R15. When the IC7 switches are open, there is a linear rise in voltage. IC8 and IC9 are operational amplifiers each having a positive gain of 11 due to negative feedback through resistor networks R16 and R17 and R18 and R19. Resistors R20 and R21 introduce positive feedback which causes a linear gain to C4 or C5 to produce a linear gain at the output of the amplifier with a rising curve similar to the power-duration curve. R22 and R23 sum these sawtooth output signals from IC8 and IC9 on the SIGNAL BUS with signals A and B from Figure 3. IC10 and IC11 are operational amplifiers connected with a gain of -1. This is determined by resistors R24 and R25 and R26 and R27. Resistors R28 and R29 reduce the DC deflection by keeping the two inputs of each amplifier at the same impedance. R30 and R31 sum the output signals from IC10 and IC11 to lines C and D of the SIGNAL BUS. Resistors R22 and R23 sum the output signals from IC8 and IC9 to lines A and B of the SIGNAL BUS.

Slika 4 je 16-kanalni multipleksor. Vodovi ADRESNE SABIRNICE sa Slike 2 se spajaju na ulaz adresne sabirnice u donjem lijevom dijelu slike. ADRESNA SABIRNICA pobuđuje adresne ulazne vodove kruga IC12, koji je 74C154 4-linijski do 16-linijski dekoder. Izlaz iz dekodera IC12 ima 16 vodova (0 do 15) koji se ciklički uključuju u slijedu jedan iza drugoga. Prve četiri linije O do 3 idu na ulaz 4-ulaznog NI-logičkog sklopa IC13A (1/2 od 4012 dvostrukog 4-ulaznog NI-sklopa IC13). Izlaz iz NI-sklopa kruga IC13A je visok na prve 4 pozicije 16-linijskog dekodera. Na sličan način linije 1 do 4 kruga IC12 idu na ulaze NI-sklopa IC13B. Njegov izlaz će kasniti za jedan otkucaj brojila iz kruga IC13A i tako kroz osam integriranih krugova 4012, IC13 do IC20. Treba napomenuti da se to radi ciklički, tako da izlaz iz logičkog sklopa IC20B započinje jedan taktni impuls prije izlaza iz IC13A. Ti izlazi koji traju 4 taktna impulsa i preklapaju ih tri taktna impulsa iz trostrukog 2-kanalnog analognog multipleksora integriranih krugova 21A, B, C za kontrolu susjednog kanala preko IC26A. Figure 4 is a 16-channel multiplexer. The ADDRESS BUS lines from Figure 2 are connected to the address bus input in the lower left part of the picture. The ADDRESS BUS drives the address input lines of circuit IC12, which is a 74C154 4-line to 16-line decoder. The output from the decoder IC12 has 16 lines (0 to 15) which are cyclically switched on one after the other. The first four lines O to 3 go to the input of the 4-input NI logic IC13A (1/2 of the 4012 dual 4-input NI-circuit IC13). The output from the NI circuit IC13A is high in the first 4 positions of the 16-line decoder. Similarly, lines 1 to 4 of circuit IC12 go to the inputs of NI circuit IC13B. Its output will be delayed by one counter beat from circuit IC13A and so through the eight integrated circuits 4012, IC13 to IC20. It should be noted that this is done cyclically, so that the output from logic circuit IC20B starts one clock pulse before the output from IC13A. These outputs which last 4 clock pulses and are overlapped by three clock pulses from the triple 2-channel analog multiplexer integrated circuits 21A, B, C to control the adjacent channel via IC26A.

Multipleksor, kada je uključen, odabire dvofazni signal A za spajanje na njegov izlaz kada je uključen a signal uzemljenje kada je isključen. Na sličan način krug IC21B uklapa signal B, IC21C uklapa signal C, IC22A uklapa signal D, IC24B uklapa signal A i tako dalje do IC26A i zatim natrag do IC21A. Kada sklopke nisu spojene na jednu od linija signala A, B, C, D, one su spojene na masu (uzemljenje) kako bi se spriječile smetnje (dijafonija) i propuštanje struja. Izlazi sklopki multipleksora imaju malu impedanciju i osiguravaju naponski izlaz. Otpornici R33 do R48 mijenjaju naponski izlaz u struju za pogon (pobudu) nervne sonde. Vrijednost njihovog otpora je uglavnom veća od otpora elektroda nervne sonde, čime se osigurava da je pobuda živca relativno neovisna o otporu sonde na putu do živca. The multiplexer, when turned on, selects the two-phase signal A to connect to its output when turned on and the ground signal when turned off. Similarly circuit IC21B applies signal B, IC21C applies signal C, IC22A applies signal D, IC24B applies signal A and so on to IC26A and then back to IC21A. When the switches are not connected to one of the signal lines A, B, C, D, they are connected to ground (ground) to prevent interference (crosstalk) and leakage currents. The outputs of the multiplexer switches have a low impedance and provide a voltage output. Resistors R33 to R48 change the voltage output into a current to drive (excite) the nerve probe. The value of their resistance is generally higher than the resistance of the electrodes of the nerve probe, which ensures that nerve stimulation is relatively independent of the resistance of the probe on the way to the nerve.

Fino podešavanje izlazne struje se može vršiti mijenjanjem napona napajanja koji ima mali utjecaj na taktnu frekvenciju ili postavljanjem paralelno spojenih promjenjivih otpornika na svaku signalnu liniju A, B, C i D i uzemljenje signala što će smanjiti otklon napona od tih točki i time smanjiti dotok struje u živac. Svaki promjenjivi otpornik djeluje samo na 1/4 od 16 izlaza, stoga su 4 promjenjiva otpornika u grupi. Fine adjustment of the output current can be done by changing the supply voltage, which has little effect on the clock frequency, or by placing parallel connected variable resistors on each signal line A, B, C and D and grounding the signal, which will reduce the voltage deviation from these points and thus reduce the current inflow in the nerve. Each variable resistor only affects 1/4 of the 16 outputs, so there are 4 variable resistors in the group.

Slika 5 prikazuje valne oblike 16 kanala. Kako je prikazano na slici, svaki kanal kasni za 90 stupnjeva od punog ciklusa impulsa. Amplituda podražajnog impulsa je podešena tako da strujanje (ili okidanje) započinje na početku kompenzacije nagiba. Treba napomenuti da se kompenzacija nagiba može pojaviti na početku impulsa podražaja (nije prikazano na slici 5) ili u drugom dijelu impulsa podražaja (kako je prikazano na Sl. 5). U svakom slučaju, modulacija se ne javlja dok strujanje nije na pravom mjestu. Figure 5 shows the waveforms of the 16 channels. As shown in the figure, each channel is delayed by 90 degrees from a full pulse cycle. The amplitude of the stimulus pulse is adjusted so that the current (or trigger) starts at the beginning of the slope compensation. It should be noted that slope compensation can occur at the beginning of the stimulus pulse (not shown in Fig. 5 ) or in the second part of the stimulus pulse (as shown in Fig. 5 ). In any case, the modulation does not occur until the current is in the right place.

Slika 6A prikazuje krivulju jakost-trajanje 40 s impulsom podražaja 42 koji siječe krivulju jakost-trajanje i kompenzaciju dodanu impulsu podražaja kako bi se dobila konstantna brzina okidanja nervnih vlakana. Slika 6B prikazuje audio modulaciju 44 dodanu zadnjem periodu impulsa podražaja. Obje slike prikazuju podražaj u pozitivnom smjeru. To je samo radi jednostavnosti i ne predstavlja nužno odgovarajući polaritet impulsa podražaja. Figure 6A shows the intensity-duration curve 40 with the stimulus pulse 42 intersecting the intensity-duration curve and compensation added to the stimulus pulse to obtain a constant firing rate of the nerve fibers. Figure 6B shows the audio modulation 44 added to the last period of the stimulus pulse. Both images show the stimulus in the positive direction. This is for simplicity only and does not necessarily represent the corresponding polarity of the stimulus pulse.

Slika 7 je crtež 16-kanalne sonde. Ona se veže na izlaze kanala sa Slike 4. Slika 15A prikazuje 4-kanalnu sondu. Njena izvedba je uobičajena za 4 kanala 16-kanalne sonde. Figure 7 is a drawing of a 16-channel probe. It connects to the channel outputs of Figure 4. Figure 15A shows a 4-channel probe. Its performance is common for 4 channels of a 16-channel probe.

SKLOP 4-KANALNOG STIMULATORA 4-CHANNEL STIMULATOR ASSEMBLY

4-kanalni analogni sustav je konfiguracija s preporučenim najmanjim brojem kanala. Stoga on zahtijeva da se po svakom kanalu stimulira preporučeni najveći mogući broj aktivnih nervnih vlakana i preporučenu najveću kompenzaciju karakteristika jakost-trajanje živaca. Da bi se postigla nosiva frekvencija neurona ili frekvencija strujanja od 24 kHz, pretpostavimo da brzina ponavljanja od 200 impulsa u sekundi puta 4 kanala rezultira sa ukupno 800 impulsa podražaja kanala u sekundi. Ako je 30 nervnih vlakana aktivirano jednolikim slijedom po kanalu, dobit će se nosiva neuronska frekvencija od 24 kHz. Amplitudna modulacija podražaja (da se postigne osjet sluha) se tada u stvari pretvara u frekventnu modulaciju neuronske nosive frekvencije (uz okidanje, više ili manje od 30 nervnih vlakana po impulsu). A 4-channel analog system is the configuration with the minimum number of channels recommended. Therefore, he requires that the recommended maximum possible number of active nerve fibers and the recommended maximum compensation of the strength-duration characteristics of the nerves be stimulated per channel. To achieve a neuron carrier frequency or streaming frequency of 24 kHz, assume a repetition rate of 200 pulses per second times 4 channels results in a total of 800 channel stimulus pulses per second. If 30 nerve fibers are activated in a uniform sequence per channel, a carrier neural frequency of 24 kHz will be obtained. Amplitude modulation of the stimulus (to achieve the sensation of hearing) is then effectively converted into frequency modulation of the neural carrier frequency (with firing, more or less than 30 nerve fibers per impulse).

Slika 8 je blok dijagram 4-kanalnog sustava. S lijeve strane je mikrofon na kojeg je vezano audio pojačalo i ograničavač/automatski regulator pojačanja. Izlazni signal audio pojačala vodi se na vanjski predajnik. Unutrašnji prijemnik pobuđuje modulator takta, generator podražaja i generator pilastih signala jakost-trajanje. Figure 8 is a block diagram of a 4-channel system. On the left side is the microphone to which the audio amplifier and limiter/automatic gain regulator are connected. The output signal of the audio amplifier is fed to an external transmitter. The internal receiver drives the clock modulator, the stimulus generator, and the amplitude-duration sawtooth generator.

Izlaz iz ovog modula se šalje kroz prigušivač u 4-kanalni multipleksor. Izlaz iz multipleksora zatim pobuđuje sondu. The output from this module is sent through an attenuator to a 4-channel multiplexer. The output from the multiplexer then drives the probe.

Slika 9 je sklop audio predpojačala, generatora takta i uređaja za određivanje redoslijeda. U donjem lijevom dijelu slike je oscilator takta 60. IC27 je jedna sekcija od 4093 koji se koristi kao Schmittov okidač. R48 i R49 osiguravaju povratnu vezu na ulaz. C6 zajedno sa zbrojem R48 i R49 određuju frekvenciju takta. R49 omogućava podešavanje frekvencije takta. Izlaz iz generatora takta se vodi na ulaz 4-bitnog 74C393 brojila IC28 i također na generator 62 pilastih signala jakost-trajanje (SD). Izlazni signal iz kruga IC28 se vodi s 4 linije u 16-linijski dekoder IC29. Na desnoj donjoj strani slike je ožičenje 4093 četverostruko upletenog vodiča Nl-sklopa Schmittovog okidača s 2 ulaza ožičenog tako da tvori sklopove za postavljanje/resetiranje. U gornjem lijevom dijelu slike je 6 krugova 4093, IC30 do IC35, ožičenih kako je prikazano da tvore sklopove za postavljanje/ resetiranje. Prvi sklop za postavljanje/resetiranje IC30A je postavljen na položaj O izlaza kruga IC29. Drugi sklop za postavljanje/resetiranje IC30B je postavljen na položaj 4, treći sklop IC31A na položaj 8 a četvrti sklop IC31B na položaj 12. Na sličan način je prvi sklop za postavljanje/resetiranje ponovno vraćen na položaj 5, drugi sklop je resetiran na položaj 9, treći sklop je resetiran na položaj 13 a četvrti sklop IC31B je resetiran na položaj 1. Izlaz iz ta četiri sklopa za postavljanje/resetiranje se vodi kroz otpornike R50, R52, R54 i R56 radi zbrajanja s audio modulacijom. Figure 9 is a circuit of the audio preamplifier, clock generator, and sequencer. In the lower left of the picture is the clock oscillator 60. IC27 is one section of the 4093 used as a Schmitt trigger. R48 and R49 provide feedback to the input. C6 together with the sum of R48 and R49 determine the clock frequency. R49 enables adjustment of the clock frequency. The output from the clock generator is fed to the input of the 4-bit 74C393 counter IC28 and also to the 62 sawtooth signal strength-duration (SD) generator. The output signal from circuit IC28 is fed from 4 lines to 16-line decoder IC29. On the lower right of the picture is the wiring of a 4093 quad-wire 2-input Schmitt trigger Nl circuit wired to form set/reset circuits. In the upper left of the picture are 6 4093 circuits, IC30 to IC35, wired as shown to form the set/reset circuits. The first set/reset circuit IC30A is set to the O position of the output circuit IC29. The second set/reset circuit IC30B is set to position 4, the third circuit IC31A to position 8 and the fourth circuit IC31B to position 12. Similarly, the first set/reset circuit is again returned to position 5, the second circuit is reset to position 9 , the third circuit is reset to position 13 and the fourth circuit IC31B is reset to position 1. The output from these four set/reset circuits is routed through resistors R50, R52, R54 and R56 for summing with audio modulation.

U donjem središnjem dijelu slike 9 je ulaz mikrofona 64 koji pobuđuje zatvorenu petlju pojačala IC36 s pojačanjem od približno 80. Omjer R58, impedancija mikrofona i R59 određuju pojačanje, kondenzator izmjenične struje C7 spaja na slijedeći stupanj preko regulatora glasnoće R60. Vrijednost C7 se može izabrati za postizanje predpojačanja. IC37 pribraja dodatno pojačanje od 3 koje je određeno vrijednostima R61 i R62. Izlaz iz pojačala IC37 je audio signal. On se vodi u 4 jednopolna preklopnika (SPDT) CMOS (komplementarni MOS-metal-oksid poluvodič) IC39B, IC39C, IC40A i IC40B. Sklopovi za postavljanje/resetiranje IC32A, IC32B, IC33A i IC33B upravljaju tim sklopkama. Krak sklopki je spojen preko otpornika R51, R52, R55 i R57 tako da se zbraja s izlaznim signalima podražaja kanala. Sklopovi za postavljanje/resetiranje IC32A, IC32B, IC33A i IC33B vrše vremensko reguliranje sklopki. Krug IC32A podešava na krugu IC29 položaj 1 i resetira (ponovno postavlja) na položaj 5, IC32B postavlja u položaj 5 i resetira u položaj 9. IC33A postavlja u položaj 9 i resetira u položaj 13. IC33B postavlja u položaj 13 i resetira u položaj 1. Zbrojeni izlazi za kanale 1 do 4 se vode u CMOS sklopke IC38A, IC138B, IC138C i IC139A. Izlaz tih sklopki odabire ili zbrojene izlaze kanala 1 do 4 ili referentnu razinu uzemljenja. In the lower center of figure 9 is the microphone input 64 which drives the closed loop amplifier IC36 with a gain of approximately 80. The ratio of R58, the microphone impedance and R59 determine the gain, the AC capacitor C7 couples to the next stage via the volume control R60. The value of C7 can be chosen to achieve pre-amplification. IC37 adds an additional gain of 3 which is determined by the values of R61 and R62. The output from amplifier IC37 is an audio signal. It is fed into 4 single pole (SPDT) CMOS (complementary MOS-metal-oxide semiconductor) switches IC39B, IC39C, IC40A and IC40B. Set/reset circuits IC32A, IC32B, IC33A and IC33B control these switches. The switching arm is connected through resistors R51, R52, R55 and R57 so that it is summed with the channel stimulus output signals. The set/reset circuits IC32A, IC32B, IC33A and IC33B perform the time regulation of the switches. Circuit IC32A sets on circuit IC29 position 1 and resets (resets) position 5, IC32B sets position 5 and resets position 9. IC33A sets position 9 and resets position 13. IC33B sets position 13 and resets position 1 .The summed outputs for channels 1 to 4 are fed to CMOS switches IC38A, IC138B, IC138C and IC139A. The output of these switches selects either the summed outputs of channels 1 to 4 or the ground reference level.

U donjem lijevom dijelu Slike 9 su 4 izlazna signala 66 koji idu u krug kompenzacije jakost-trajanje. Oni dolaze iz IC41 i IC42. IC43 -74C08, koji je l-sklop, upravlja vremenima njihovog postavljanja i resetiranja kako slijedi. RESET CH1 postavlja u položaje 0 i 6 (niski izlaz postavlja sklop za održavanje postojećeg stanja) i resetira u položaje 5 i 9. Na sličan način RESET CH2 postavlja u položaje 5 i 9 i resetira u položaje 8 i 14. RESET CHS postavlja u položaje 8 i 14 i resetira u položaje 1 i 13. RESET CH4 postavlja u položaje 1 i 13 i resetira u položaje 0 i 6. In the lower left part of Figure 9 are 4 output signals 66 that go to the strength-duration compensation circuit. These come from IC41 and IC42. IC43 -74C08, which is an l-circuit, controls their setup and reset times as follows. RESET sets CH1 to positions 0 and 6 (a low output sets the hold circuit) and resets to positions 5 and 9. Similarly, RESET CH2 sets to positions 5 and 9 and resets to positions 8 and 14. RESET CHS sets to positions 8 and 14 and resets to positions 1 and 13. RESET CH4 sets to positions 1 and 13 and resets to positions 0 and 6.

Slika 10 je shematski prikaz jednog kanala od četiri kanala kompenzacijskog kruga jakost-trajanje. U donjem lijevom dijelu slike dolaze ulazni signali iz generatora takta signali resetiranja sa Slike 9. Taktni signal ulazi na taktni ulaz na 74C393, IC45 i taktni ulaz na 74C174, IC46. Krug IC45 se održava na nuli pomoću signala resetiranje/brisanje. Kada se signal za resetiranje zaustavi, brojilo započne odbrojavanje. IC46 sprečava vremenske greške u odbrojavanju hvatanjem vrijednosti brojila nakon što se smirila svaka valovitost (mreškanje). Izlaz iz registra IC 46 pobuđuje dva digitalno-analogna pretvarača koji uključuju 4053 CMOS sklopke IC47, IC48, IC49 i IC50. Te sklopke pobuđuju dvije binarne lančano povezane mreže LR1 i LR2. U gornjem lijevom dijelu Slike 10 ulazni signal iz kanala 1 sa slike 9 se vodi u razdvojno pojačalo IC50 koje pobuđuje prve lančane sklopke IC47 i IC48. Izlaz iz LR1 se vodi u razdvojno pojačalo IC51, koje pobuđuje referencu drugih sklopki IC49 i IC50 digitalno-analognog pretvarača (DAG). Na taj način se stvara pravokutna krivulja kao zrcalna slika krivulji jakost-trajanje. Ta krivulja koju je generirao signal kanala 1 ima također audio modulaciju generiranu na slici 9. Drugo razdvojno pojačalo l C 54 šalje signal kanala 1 kroz 200K otpornik R63 na izlaz drugog analogno-digitalnog pojačala. Izlazi se zbrajaju i šalju u razdvojno pojačalo IC52. Taj krug za kompenzaciju krivulje jakost-trajanje se ponavlja za svaki od četiri kanala kako je prikazano na Slici 11. Figure 10 is a schematic representation of one of the four channels of the strength-duration compensation circuit. In the lower left part of the picture come the input signals from the clock generator reset signals from Figure 9. The clock signal enters the clock input of 74C393, IC45 and the clock input of 74C174, IC46. Circuit IC45 is held at zero by a reset/clear signal. When the reset signal stops, the counter starts counting down. IC46 prevents timing errors in the countdown by capturing the counter value after any ripple (ripple) has settled. The output from register IC 46 drives two digital-to-analog converters that include 4053 CMOS switches IC47, IC48, IC49 and IC50. These switches excite two binary chain-connected networks LR1 and LR2. In the upper left part of Figure 10, the input signal from channel 1 from Figure 9 is fed to the decoupling amplifier IC50, which drives the first circuit switches IC47 and IC48. The output from LR1 is fed to decoupling amplifier IC51, which drives the reference of the other DAC switches IC49 and IC50. In this way, a rectangular curve is created as a mirror image of the strength-duration curve. That curve generated by the channel 1 signal also has the audio modulation generated in Figure 9. A second decoupling amplifier l C 54 sends the channel 1 signal through a 200K resistor R63 to the output of the second analog-to-digital amplifier. The outputs are summed and sent to decoupling amplifier IC52. This power-duration curve compensation circuit is repeated for each of the four channels as shown in Figure 11.

U donjem središnjem dijelu slike 11 nalazi se blok nazvan LOGIČKI SKLOP LATENTNOSTI 70 (LATENCV LOGIC). Kada je on aktiviran, impuls svakom kanalu je skraćen na vrijeme mirovanja (latentnost), vrijeme prije nego je prvo živčano vlakno u kanalu aktivirano. On omogućava podešavanje amplitude podražaja svakog kanala tako da ima odgovarajuće vrijeme čekanja koristi se i za uspostavljanje karakteristika jakost trajanje za svaku nervnu grupu za vrijeme ispitivanja. Slika 12 je shematski prikaz LOGIČKOG SKLOPA PERIODA LATENTNOSTI. Signali sa Slike 9 dolje desno pobuđuju krug IC53 koji je 74C08 l-sklop. 100K otpornici R64, R65, R66 i R67 uzemljuju jedan ulaz svakog l-logičkog sklopa. Kada je sklopka SW1 u položaju OFF (isključeno), jaki signal se daje krugu IC54 što dovodi do uključivanja izlaza kruga IC54, 74C32. Izlaz iz IC54 pobuđuje analogne sklopke IC55 i IC56 da odaberu uzemljenje i odgovarajući izlaz signalnog kanala ili da omoguće prolaz kroz sve kanale. In the lower central part of Figure 11 there is a block called LATENCY LOGIC 70 (LATENCV LOGIC). When it is activated, the impulse to each channel is shortened to the resting time (latency), the time before the first nerve fiber in the channel is activated. It enables the adjustment of the stimulus amplitude of each channel so that it has an appropriate waiting time and is used to establish the strength-duration characteristics for each nerve group during the test. Figure 12 is a schematic representation of the LATENCY PERIOD LOGIC. The signals from Figure 9 lower right drive circuit IC53 which is a 74C08 l-circuit. 100K resistors R64, R65, R66 and R67 ground one input of each l-logic circuit. When SW1 is in the OFF position, a strong signal is applied to IC54, which turns on the output of IC54, 74C32. The output from IC54 drives the analog switches IC55 and IC56 to select ground and the corresponding output of the signal channel or to enable pass through all channels.

Slika 13 je krug koji podešava amplitudu svakog kanala. IC57 je četverostruki Schmittov dvoulazni logički sklop koji u kombinaciji s R69 i C7 generira taktni puls. Taktni puls je omogućen ili kada je aktivirana ili sklopka GORE (UP) SW2 ili sklopka DOLJE (DOWN) SW3. Kada je aktivirana sklopka prema dolje, slabi signal pobuđuje na brojilima s pribrajanjem/oduzimanjem IC58 i IC59 ulaze za odbrojavanje prema dolje. Na taj način brojilo će odbrojavati prema gore ili prema dolje prema naredbi. Od mogućih 8 bitova iz brojila gore/dolje, koristi se samo 6 bitova. Diode D1 do D8 se koriste za sprečavanje bježanja brojila. Kada je brojanje dostiglo kraj skale, neće biti prebačeno na O, a isto tako kod odbrojavanja prema dolje do O, brojilo neće vratiti na punu skalu. Izlaz iz brojila IC58 i IC59 pobuđuje četiri digitalno-analogna pretvarača (DAG) konfigurirana kao krug na kompenzaciju jakost-trajanje. Taj krug u stvari zamjenjuje četverostruki potenciometar. Ulazi u četiri digitalno-analogna pretvarača su izlazi četiri signalna kanala logičkog sklopa perioda latentnosti sa Slike 12. Figure 13 is a circuit that adjusts the amplitude of each channel. IC57 is a quadruple Schmitt two-input logic circuit that, in combination with R69 and C7, generates a clock pulse. The clock pulse is enabled either when the UP switch SW2 or the DOWN switch SW3 is activated. When the down switch is activated, a weak signal drives the up/down counters IC58 and IC59 to count down. In this way, the counter will count up or down according to the command. Out of the possible 8 bits from the up/down counter, only 6 bits are used. Diodes D1 to D8 are used to prevent the meter from running away. When the count has reached the end of the scale, it will not be switched to O, and likewise when counting down to O, the counter will not return to full scale. The output from counters IC58 and IC59 drives four digital-to-analog converters (DAGs) configured as a current-duration compensation circuit. This circuit actually replaces the quad potentiometer. The inputs to the four digital-analog converters are the outputs of the four signal channels of the logic circuit of the latency period from Figure 12.

Slika 14 prikazuje valne oblike za svaki od 4 kanala zajedno s njihovom modulacijskom komponentom. Ta slika prikazuje preklapanje od 0.2 ili 0.3 milisekunde između kanala i dodavanje modulacije i kompenzacije karakteristika jakost-trajanje nervnih vlakana u cijelom periodu osim u prve 0.2 ili 0.3 milisekunde svakog kanala. Impuls podražaja svakog kanala je dvofazni kako bi se izbjeglo uvođenje komponente istosmjerne struje u sustav. Modulacija je samo u dijelu impulsa okidanja živca. Obzirom da modulacija tokom vremena ima prosječnu vrijednost O, nije nužno modulirati dio impulsa podražaja koji slijedi modulaciju. Dio impulsa podražaja koji slijedi modulaciju je inverzija i rezultira prosječnom vrijednošću istosmjerne struje 0. Ono što na ovoj slici nije prikazano, ali je kao tipično prikazano na slici 5, je pozadinske stanje nervne aktivnosti kada nije prisutan zvuk. To pozadinske stanje, kada je modulirano, rezultira percepcijom zvuka. Figure 14 shows the waveforms for each of the 4 channels along with their modulation component. That figure shows an overlap of 0.2 or 0.3 milliseconds between channels and the addition of modulation and compensation of the strength-duration characteristics of the nerve fibers throughout the period except for the first 0.2 or 0.3 milliseconds of each channel. The stimulus pulse of each channel is biphasic to avoid introducing a DC component into the system. Modulation is only in part of the nerve firing impulse. Since the modulation over time has an average value of O, it is not necessary to modulate the part of the stimulus pulse that follows the modulation. The portion of the stimulus pulse that follows the modulation is inverted and results in an average DC value of 0. What is not shown in this figure, but is typically shown in Figure 5, is the background state of neural activity when no sound is present. This background state, when modulated, results in the perception of sound.

Slika 15A prikazuje četverokanalnu sondu 80. Provodna zona elektroda je okomita i stvara gradijent polja između elektroda te osigurava maksimalnu površinu svake elektrode. Na taj način kontaktna površina nije određena blizinom elektroda i postiže se točan gradijent polja. Figure 15A shows a four-channel probe 80. The conduction zone of the electrodes is vertical and creates a field gradient between the electrodes and provides maximum surface area for each electrode. In this way, the contact surface is not determined by the proximity of the electrodes and the correct field gradient is achieved.

Udaljenost između elektroda uzemljenja može biti mala i do 20 mikrona a i preko 200 mikrona. Stanice kose su obično razmaknute 10 mikrona. Razmak od 20 mikrona dozvoljava samo 1 red stanica kose između aktivne elektrode i njoj odgovarajuće elektrode uzemljenja. U svakom slučaju, ako je sonda nagnuta tako da su stanice kose odvojene između aktivne i elektrode uzemljenja, doći će do strujanja. Čak iako su stanice kose nefukcionalne kod potpuno gluhih osoba, lokacija stanica kose je indikacija za lokaciju završetaka nervnih vlakana koja prenose osjet zvuka u mozak. Iza uzemljenja i aktivne elektrode je sloj izolacije. To je zato da se izbjegne stvaranje električnog polja sa stražnje strane. Iza izolatora je dodatna ploča uzemljenja za povećanje maksimalne površine uzemljenja. Maksimalna površina uzemljenja je poželjna jer ona smanjuje kontaktnu impedanciju uzemljenja i provodnog fluida i osigurava gradijent polja koji na minimum smanjuje smetnje (dijafoniju) kanala. Isto tako, što nije prikazano na slici, izolacijski materijal se može postaviti na bočnim stranama svakog kanala radi sprečavanja toka struje izvan bočnih strana. The distance between the grounding electrodes can be as small as 20 microns and over 200 microns. Hair cells are usually 10 microns apart. A gap of 20 microns allows only 1 row of hair cells between the active electrode and its corresponding ground electrode. In any case, if the probe is tilted so that the hair cells are separated between the active and ground electrodes, current will occur. Even though the hair cells are non-functional in a completely deaf person, the location of the hair cells is an indication of the location of the nerve fiber endings that transmit the sensation of sound to the brain. Behind the grounding and the active electrode is a layer of insulation. This is to avoid creating an electric field from the back. Behind the insulator is an additional grounding plate to increase the maximum grounding area. The maximum ground area is desirable because it reduces the contact impedance of the ground and the conducting fluid and provides a field gradient that minimizes interference (crosstalk) of the channel. Also, not shown in the figure, insulating material can be placed on the sides of each channel to prevent current from flowing outside the sides.

Slika 15B prikazuje četverokanalnu sondu postavljenu u blizini spiralnog ganglija. Kako je prikazano na slici 15A, elektrode su ugrađene okomito na gradijent polja. Promjer sonde na njenom najvećem presjeku je oko 2 mm, a primjer svake elektrode na njenom najdebljem mjestu je oko 1 mm. Elektrode sonde su ugrađene u elastičnu strukturu izolacije omogućavajući da se sonda oblikuje prema obliku Sca/a Tympany ili Sca/e Vestibuli. Dužina površine sonde koja zatvara elektrode je između 2 mm i 8 mm. U sustavu s više od 4 kanala, razmak između elektroda uzemljenja bi bio manji. Figure 15B shows a four-channel probe placed near the spiral ganglion. As shown in Figure 15A, the electrodes are installed perpendicular to the field gradient. The diameter of the probe at its largest cross-section is about 2 mm, and the example of each electrode at its thickest point is about 1 mm. The electrodes of the probe are embedded in the elastic structure of the insulation, allowing the probe to be shaped according to the shape of the Sca/a Tympany or Sca/e Vestibule. The length of the surface of the probe that closes the electrodes is between 2 mm and 8 mm. In a system with more than 4 channels, the distance between the ground electrodes would be smaller.

DIGITALNI SUSTAV DIGITAL SYSTEM

Ograničenje ovog sustava vodi do sustava u kojem se stimulira samo jedno nervno vlakno po kanalu i sustav postaje čisto digitalni. Kako bi se postigla nosiva frekvencija od 24 kHz u digitalnom sustavu, gdje je brzina ponavljanja okidanja pojedinog nervnog vlakna 200 impulsa u sekundi, potrebno je 120 kanala (120 x 200 = 24,000). U tom digitalnom sustavu, umjesto slijeđenja krivulje jakost-trajanje za svaki kanal, kako se radi u analognim sustavima, za smještaj okidanja nervnog vlakna u kosi (strmi) dio njegove krivulje jakost-trajanje koristi se impuls podražaja velike amplitude. Time se na minimum smanjuju razlike u vremenu aktiviranja između kanala. Električno polje je ograničeno na samo 1 ili na mali konstantni broj nervnih vlakana koja okidaju istovremeno, stvarajući neuronsku nosivu frekvenciju od 24 kHz. U tom digitalnom sustavu modulacija se vrši frekventnom modulacijom nosive frekvencije. Nije potrebna modulacija amplitude podražajnog impulsa. Iz toga je vidljivo da se u sustavu koji je u prijelaznoj zoni između analognog i digitalnog mogu na povoljan način koristiti obje modulacije, odn. modulacija amplitude i modulacija frekvencije. The limitation of this system leads to a system where only one nerve fiber per channel is stimulated and the system becomes purely digital. In order to achieve a carrier frequency of 24 kHz in a digital system, where the firing rate of a single nerve fiber is 200 impulses per second, 120 channels are required (120 x 200 = 24,000). In this digital system, instead of tracing the amplitude-duration curve for each channel, as is done in analog systems, a large-amplitude stimulus pulse is used to locate the firing of a nerve fiber in the sloping (steep) part of its amplitude-duration curve. This minimizes the differences in activation time between channels. The electric field is limited to only 1 or a small constant number of nerve fibers firing simultaneously, creating a neural carrier frequency of 24 kHz. In this digital system, modulation is performed by frequency modulation of the carrier frequency. No modulation of the stimulus pulse amplitude is required. It is evident from this that in a system that is in the transition zone between analog and digital, both modulations can be used advantageously, i.e. amplitude modulation and frequency modulation.

Slika 16 je blok dijagram digitalnog sustava. Na lijevoj strani slike je vanjska jedinica 102. Ona se sastoji od mikrofona, audio pojačala, ograničivača/automatskog regulatora pojačanja, oscilatora, frekventnog modulatora, okvirne antene (u obliku petlje) i izvora napajanja. U središnjem dijelu slike je unutrašnja jedinica 104, prijemna okvirna antena, diode za osiguranje kako pozitivnog tako i negativnog napona, regulatori napona i brojilo/dekoder 128 položaja te individualni sklopovi za postavljanje/resetiranje svakog kanala. Na desnoj strani slike je sonda 106 koja je postavljena blizu nervnih vlakana koja provode zvuk u mozak. Figure 16 is a block diagram of the digital system. On the left side of the picture is the external unit 102. It consists of a microphone, an audio amplifier, a limiter/automatic gain controller, an oscillator, a frequency modulator, a loop antenna (in the form of a loop) and a power supply. In the central part of the picture is the indoor unit 104, receiving loop antenna, diodes for securing both positive and negative voltage, voltage regulators and counter/decoder 128 positions and individual circuits for setting/resetting each channel. On the right side of the image is probe 106, which is placed near the nerve fibers that conduct sound to the brain.

Slika 17 je jedna verzija vanjske jedinice. S lijeve strane slike je kondenzatorski mikrofon M1 spojen na ulaz Schmittovog sklopa IC62 s povratnom vezom kroz otpornike R72 i R73 koji tvore frekventno modulirani oscilator. R73 je promjenjiv za podešavanje središnje frekvencije. Izlaz iz oscilatora se dijeli sa 2 u IC63, koji je 74C93 brojilo. Izlaz iz IC63 se privremeno pohranjuje u IC64 kako bi se spriječilo kapacitivno opterećenje na izlazu brojila. Izlaz iz međuspremnika IC64 pobuđuje sklop IC65 koji je MOSPOVVER pogonski sklop u polu-mosnoj izvedbi Si 9950. Izlaz iz IC65 je sklopka s niskom impedancijom koja preklapa s jednog energetskog voda na drugi. Izlaz se vodi kroz C9 u okvirnu antenu L1. Kondenzator C9 je u rezonanciji s induktivnošću okvirne antene tvoreći ugođeni krug. Kondenzator C8 je paralelno spojen na energetske priključke IC65. Raspored je takav, da postoji minimalna površina unutar strujnog puta obzirom da struje rezonancije kroz petlju mogu biti visoke l svaka površina izvan okvirne antene će smanjiti efikasnost. Figure 17 is one version of the outdoor unit. On the left side of the picture, the condenser microphone M1 is connected to the input of the Schmitt circuit IC62 with feedback through resistors R72 and R73 which form a frequency modulated oscillator. R73 is variable to adjust the center frequency. The output from the oscillator is divided by 2 in IC63, which is a 74C93 counter. The output from IC63 is temporarily stored in IC64 to prevent capacitive loading on the counter output. The output from the buffer IC64 drives circuit IC65 which is a MOSPOVVER driver circuit in the half-bridge design of Si 9950. The output from IC65 is a low-impedance switch that switches from one power line to another. The output is routed through C9 to the frame antenna L1. Capacitor C9 is in resonance with the inductance of the loop antenna forming a tuned circuit. Capacitor C8 is connected in parallel to the power terminals of IC65. The layout is such that there is a minimum area within the current path, considering that the resonance currents through the loop can be high, and any area outside the frame antenna will reduce efficiency.

Slika 18 je unutrašnja jedinica digitalnog sustava. U gornjem lijevom dijelu slike se nalazi okvirna antena L2 i njen kondenzator za ugađanje C10. Izlazni signal iz okvirne antene ide kroz diode D8 i D9 da se proizvedu + i - naponi. Kondenzatori C11 i C12 filtriraju napone istosmjerne struje. Regulatori napona VR1 i VR2 reguliraju napone. C13 i C14 osiguravaju stabilnost izlaza regulatora napona. R74 je spojen na izlaz okvirne antene da se dobije takt za implantirani sustav. Diode D10 i D11 ograničavaju njihaj napona na ulazu u IC66, Schmittov okidač. IC64 šalje taktni signal u dekoder 7 bitnog brojila IC67. 128 položaja brojila IC67 (O do 127) pobuđuje sklopove za postavljanje/resetiranje IC68 do IC95 koje tvore 74COO CMOS logički sklopovi. Figure 18 is the internal unit of the digital system. In the upper left part of the picture is the frame antenna L2 and its tuning capacitor C10. The output signal from the loop antenna goes through diodes D8 and D9 to produce + and - voltages. Capacitors C11 and C12 filter DC voltages. Voltage regulators VR1 and VR2 regulate voltages. C13 and C14 ensure the stability of the output of the voltage regulator. R74 is connected to the output of the loop antenna to provide the clock for the implanted system. Diodes D10 and D11 limit the voltage swing at the input of IC66, the Schmitt trigger. IC64 sends a clock signal to the decoder of the 7 bit counter IC67. The 128 counter positions of IC67 (0 to 127) drive the set/reset circuits IC68 to IC95 which form 74COO CMOS logic circuits.

Kako je prikazano u donjem lijevom dijelu slike 18, ti sklopovi su postavljeni na dani broj N, pri čemu prvi sklop resetira kod N+4 a drugi sklop resetira kod N+8. Slijedeći parovi sklopova za postavljanje/resetiranje su pomaknuti za jedan broj prema dolje kao što je prikazano na crtežu. Izlazi prvog para sklopova za postavljanje/resetiranje se vodi u 4053 IC196A. Kada sklopka IC196A je u položaju OFF (isključeno), izlaz iz sklopke je na potencijalu uzemljenja ili na nultom potencijalu. Kada je sklopka u položaju ON (uključeno), izlaz prvog sklopa je spojen na izlaz. To će se pojaviti u jednom punom ciklusu prvog sklopa. Na taj način će prosječni potencijal danog kanala biti 0. Izlaz iz tih sklopki je promijenio njihov napon u struju kroz otpornike iste kao R73 na kanalu 1 i također kroz kondenzatore poput C15 kako bi se dodatno osiguralo da ne postoji dugotrajna komponenta istosmjernog napona. As shown in the lower left part of Figure 18, these circuits are set to a given number N, with the first circuit resetting at N+4 and the second circuit resetting at N+8. The following pairs of set/reset circuits are moved down one number as shown in the drawing. The outputs of the first pair of set/reset circuits are fed to the 4053 IC196A. When the switch IC196A is in the OFF position, the output from the switch is at ground potential or zero potential. When the switch is in the ON position, the output of the first circuit is connected to the output. This will occur in one full cycle of the first circuit. That way, the average potential of a given channel will be 0. The output from those switches has their voltage changed to current through resistors like R73 on channel 1 and also through capacitors like C15 to further ensure that there is no long-term DC voltage component.

Slika 19 prikazuje valne oblike pojedinih kanala digitalnog sustava. Kružići na obliku vala označavaju vrijeme kada živac okida. Kašnjenje između kanala je 40 mikrosekundi. Amplituda svakog impulsa podražaja je takva da do uzbude nervnog vlakna dođe u kosom dijelu krivulje jakost trajanje nakon 120 mikrosekundi i da impuls podražaja traje nakon uzbude njegovog nervnog vlakna, na ovom crtežu 160 mikrosekundi. Brzina ponavljanja svakog kanala je 5.12 milisekundi ili oko 5 puta konstante, što omogućava regeneraciju (oporavljanje) živca za oko 1% njegovog početnog stanja prije podražaja. U svim sustavima, kako analognim tako i digitalnim, nosiva frekvencija od približno 25 kHz se koristi samo kao primjer. Više frekvencije bi zahtijevale veću amplitudu podražaja što bi uzrokovalo veću brzinu strujanja i dovelo do više frekvencije odziva modulacije. Također je prihvaćeno da se, kao i u svakom sustavu s nosivom frekvencijom, audio modulacija mora ograničiti na manje od 1/2 nosive frekvencije. Figure 19 shows the waveforms of individual channels of the digital system. The circles on the waveform indicate the time when the nerve fires. The delay between channels is 40 microseconds. The amplitude of each stimulus pulse is such that the excitation of the nerve fiber occurs in the oblique part of the strength duration curve after 120 microseconds and that the stimulus pulse lasts after the excitation of its nerve fiber, in this drawing, for 160 microseconds. The repetition rate of each channel is 5.12 milliseconds or about 5 times the constant, which allows regeneration (recovery) of the nerve by about 1% of its initial state before the stimulus. In all systems, both analog and digital, a carrier frequency of approximately 25 kHz is used as an example only. Higher frequencies would require a higher stimulus amplitude which would cause a higher current velocity and lead to a higher modulation response frequency. It is also accepted that, as in any carrier frequency system, audio modulation must be limited to less than 1/2 the carrier frequency.

POSTUPAK PROCEDURE

Postupak za usađivanje predmetne naprave u ljudsko uho je slijedeći: The procedure for implanting the device in question in the human ear is as follows:

Postavljanje sonde gradijenta je kritično i zahtijeva precizno postavljanje radi optimalnih karakteristika u primjeni. Kod odraslog pacijenta koji je u prošlosti mogao čuti, sonda se postavlja dok je pacijent budan. Primjenom lokalne anestezije aktivirana sonda se pomiče na mjesto a pacijent naznačuje kada čuje jasan zvuk. Zatim se radi točnog postavljanja stimulira svaki kanal zasebno kako bi se ustanovilo da svaki kanal zahtijeva približno isti intenzitet podražaja za postizanje osjeta zvuka i da se potvrde karakteristike jakost-trajanje. Od pacijenta se ponovno traži da potvrdi da je njegov sluh normalan i nakon toga se sonda trajno fiksira na mjesto. Za vrijeme tog postupka za držanje sonde se koristi pričvrsni element postavljen na pacijentovu glavu kako pomicanje glave ne bi utjecalo na položaj sonde u odnosu na nervna vlakna. The placement of the gradient probe is critical and requires precise placement for optimal performance in the application. In an adult patient who was able to hear in the past, the probe is placed while the patient is awake. Using local anesthesia, the activated probe is moved into place and the patient indicates when he hears a clear sound. Then, for fine-tuning, each channel is stimulated separately to determine that each channel requires approximately the same stimulus intensity to achieve sound perception and to confirm the intensity-duration characteristics. The patient is again asked to confirm that their hearing is normal and the probe is then permanently fixed in place. During this procedure, a fastening element placed on the patient's head is used to hold the probe so that the movement of the head does not affect the position of the probe in relation to the nerve fibers.

Kod pacijenata koji u prošlosti nisu imali osjet sluha sonda se locira kao što je prije navedeno, osim što zadnji korak uključuje potvrdu da se čuje minimum zvuka kada ne postoji vanjski zvuk i da su zvukovi ugodni kada su proizvedeni izvana. In patients who have had no hearing in the past, the probe is located as previously stated, except that the last step involves confirming that a minimum of sound is heard when there is no external sound and that the sounds are pleasant when produced externally.

Za djecu koja ne mogu direktno pomoći kod postavljanja, može se koristiti druga sredstva za ustanovljavanje nervne aktivnosti na višoj razini ili moždane aktivnosti. Jedan način je mjerenje živčane aktivnosti u kohlearnom aparatu. For children who cannot directly assist with placement, other means of establishing higher-level neural activity or brain activity can be used. One way is to measure nerve activity in the cochlear apparatus.

Postupak prema ovom izumu direktno stimulira nervna vlakna audio transmisijskog dijela 8. živca pomoću električnih signala tipičnih za primane čujne zvukove u nizu, omogućavajući na taj način osjet sluha gluhom pacijentu. Postupak uključuje implantaciju prijemnika s okvirnom antenom i sa spojevima na sondu s elektrodom, koji se sastoji od rešetke elektroda oblikovanih tako da proizvode više gradijenata polja kod pacijenta i proizvodi električni signal tipičan za čujne zvukove koji se primaju. Električni signal je podijeljen u vremenski multipleksirane kanale pri čemu je svaki multipleksirani kanal spojen na kanal sonde odgovarajućeg gradijenta i sadrži čujni prikaz cjelokupnog audio spektra i sredstava za ograničavanje audio spektra. Svaki kanal je obrađen tako da proizvodi dvofazni podražajni signal koji se preklapa (vremenski) sa signalom njemu susjednog dvofaznog signala podražaja, ali se ne preklapa s njegovom komponentom koja predstavlja prikaz čujnih zvukova. The procedure according to this invention directly stimulates the nerve fibers of the audio transmission part of the 8th nerve by means of electrical signals typical of the received audible sounds in a sequence, thereby enabling the hearing sensation for the deaf patient. The procedure involves the implantation of a receiver with a loop antenna and connections to an electrode probe, which consists of a grid of electrodes shaped to produce multiple field gradients in the patient and produces an electrical signal typical of the audible sounds being received. The electrical signal is divided into time-multiplexed channels, where each multiplexed channel is connected to a corresponding gradient probe channel and contains an audible representation of the entire audio spectrum and means for limiting the audio spectrum. Each channel is processed to produce a biphasic stimulus signal that overlaps (in time) with that of its adjacent biphasic stimulus signal, but does not overlap with its component representing the audible sounds.

Postupak nadalje uključuje usklađivanje vanjskog predajnika/ prijemne okvirne antene s prijemnom/predajnom okvirnom antenom implantata, tako da vanjsku antenu od unutrašnje antene razdvaja udaljenost jednaka najmanje debljini pacijentove kože, čime se omogućava kako prijenos snage tako i prijenos prikaza zvukova u prijemnik implantata, te lociranje sonde gradijenta u blizini nervnih vlakana koja prenose osjet zvuka u mozak. Osim toga, postupak uključuje kompenzaciju gibanja pacijentove glave za vrijeme postavljanja sonde gradijenta; te trajnog učvršćivanja sonde gradijenta. The procedure further includes matching the external transmitter/receiver frame antenna with the receiver/transmitter frame antenna of the implant, so that the outer antenna is separated from the inner antenna by a distance equal to at least the thickness of the patient's skin, which enables both power transmission and the transmission of sound displays to the implant receiver, and locating gradient probes near the nerve fibers that transmit the sensation of sound to the brain. In addition, the procedure includes compensating for the patient's head motion during placement of the gradient probe; and permanent fixation of the gradient probe.

Obzirom da su ovdje prikazane neke izvedbe predmetnog izuma, razumljivo je da stručnjaci na ovom području mogu izvesti izmjene i modifikacije, stoga je predviđeno da se vezanim patentnim zahtjevima obuhvate sve takve izmjene i modifikacije unutar opsega predmetnog izuma. U prije opisanim sklopovima prikazane su standardne, dobro poznate komponente. To je bilo u svrhu davanja primjera kako se mogu postići određene funkcije. Time se ne želi sugerirati da su za primjenu isključeni programabilni nizovi logičkih sklopova, mikroprocesori ili druge komponente. U stvari, uređaji kao što je Intelov 8XL51FX komercijalni/brzi nisko-naponski CHMOS jednočipni 8-bitni mikroregulator izvrstan su izbor za provođenje funkcija iz ovog izuma. Kada radi s frekvencijom takta od 3.5 MHz, on povlači manje od 6 mA. Given that some embodiments of the subject invention are presented here, it is understandable that experts in this field can make changes and modifications, therefore it is intended that the related patent claims cover all such changes and modifications within the scope of the subject invention. The previously described circuits show standard, well-known components. This was for the purpose of giving examples of how certain functions can be achieved. This is not to suggest that programmable logic arrays, microprocessors, or other components are excluded from application. In fact, devices such as Intel's 8XL51FX commercial/high-speed low-voltage CHMOS single-chip 8-bit microcontroller are excellent choices for implementing the functions of this invention. When operating at a clock frequency of 3.5 MHz, it draws less than 6 mA.

Slika 22 prikazuje blok dijagram uključujući primjenu svih tih uređaja. U gornjem lijevom dijelu slike je skica vanjskog modula 120 kojeg će nositi pacijent. On je prilagođen za nošenje iza uha na način sličan konvencionalnim slušnim pomagalima. U njemu je kao izvor napajanja smještena akumulatorska baterija velike energije. Kada se ne koristi, taj vanjski modul se može staviti u punjač prikazan iza modula. Vanjski modul ima regulator jačine zvuka, podešavanje nultog pozadinskog tona, energetsku sklopku i mikrofon smješten u vanjskoj jedinici iza malog otvora. Antenska spirala je spojena na uređaj preko malog kabela i montirana neposredno uz prijemnu spiralu implantata. Desno od sklopa vanjskog modula je blok dijagram 122 krugova. Mikrofon pobuđuje upravljački krug automatskog pojačanja. Regulator glasnoće daje ulazni signal u analogno-digitalni pretvarač. Iznad bloka automatskog regulatora pojačanja (AGC) se nalaze upravljački sklopovi gore i dolje koji pobuđuju brojilo s pribrajanjem i oduzimanjem (gore/dolje). To je fino podešavanje (namještanje) razine podražaja. Zbroj te vrijednosti i izlaza iz digitalno-analognog konvertera (DAG) se formatira i šalje u modulator, koji dodaje podatke na izlazni signal oscilatora i šalje na antenu. Figure 22 shows a block diagram including the application of all these devices. In the upper left part of the picture is a sketch of the external module 120 that will be worn by the patient. It is adapted to be worn behind the ear in a manner similar to conventional hearing aids. It houses a high-energy battery as a power source. When not in use, this external module can be placed in the charger shown behind the module. The external module has a volume control, a zero background tone adjustment, a power switch and a microphone located in the external unit behind a small opening. The antenna coil is connected to the device via a small cable and mounted directly next to the receiving coil of the implant. To the right of the external module assembly is a block diagram of 122 circuits. The microphone drives the auto gain control circuit. The volume control provides the input signal to the analog-to-digital converter. Above the automatic gain controller (AGC) block are the up and down controls that drive the adder and subtracter (up/down) counters. It is a fine-tuning (adjustment) of the stimulus level. The sum of this value and the output from the digital-to-analog converter (DAG) is formatted and sent to the modulator, which adds the data to the output signal of the oscillator and sends it to the antenna.

Ispod vanjskog modula i punjača, na slici se nalazi skica liječnikovog uredskog računalskog modula 124 koji se sastoji od lap-top računala s mikrofonom, predajnika/prijemnika i koji uključuje programsku podršku za izvođenje slijedećih funkcija: Below the external module and charger, the figure shows a sketch of the doctor's office computer module 124 which consists of a laptop computer with a microphone, a transmitter/receiver and includes software support to perform the following functions:

1) Uspostavljanje dvosmjerne komunikacijske veze između vanjskog računala i računala implantata, 1) Establishing a two-way communication link between the external computer and the implant computer,

2) Podešavanje brzine izbora kanala (ili frekvencije kanala), amplitude podražaja za svaki kanal pojedinačno i grupno, 2) Setting the channel selection speed (or channel frequency), stimulus amplitude for each channel individually and in groups,

3) Podešavanje kompenzacije krivulje jakost-trajanje. To podešavanje je u obliku kompjutorske tablice. Njome se uređuje krivulja vremenske konstante koja se može fino podesiti u svim točkama krivulje radi poništenja varijacija nosive frekvencije nervne aktivnosti. Ta krivulja je povezana s podešavanjem amplitude podražaja obzirom da su njezine vrijednosti izražene kao postotak amplitude podražaja. Vremenska os tablice je neovisna o brzini izbora kanala. 3) Adjusting the strength-duration curve compensation. This adjustment is in the form of a computer table. It adjusts the curve of the time constant, which can be fine-tuned at all points of the curve in order to cancel the variations of the carrier frequency of the nervous activity. This curve is related to the adjustment of the stimulus amplitude since its values are expressed as a percentage of the stimulus amplitude. The time axis of the table is independent of the channel selection speed.

4) Podešavanje audio razine (grubo) i brzine mekog starta... Funkcija mekog uključivanja/isključivanja potiče pozadinsku nosivu frekvenciju da se postepeno uključi ili isključi uz minimu smetnji za korisnika. 4) Adjusting the audio level (coarse) and soft start speed... The soft on/off function encourages the background carrier frequency to gradually turn on or off with minimal disturbance to the user.

5) Podešavanje broja kanala koji će se koristiti. Četiri je minimum, a osam je maksimum. Ovom funkcijom se također odabire koji kanali sonde će biti korišteni. Liječnik prvo pretražuje (skenira) svaki kanal i ustanovljuje njegovu funkcionalnost obzirom na osjetljivost i karakteristike jakost-trajanje. U slučaju da se za korištenje odabere 4 kanala, tada liječnik odabire koji kanali sonde će se koristiti. Svi neiskorišteni kanali se uzemljuju na zajedničke povratne elektrode. U slučaju 6-kanalnog sustava koristi se 6 najboljih kanala sonde. Za vrijeme tog postupka izbora, matrična sklopka elektrode ostaje na elektrodama izabranog kanala, a svi ostali kanali su uzemljeni. Slika 22C prikazuje izbor 4 kanala jedne 8-kanalne sonde. 5) Setting the number of channels to be used. Four is the minimum and eight is the maximum. This function also selects which probe channels will be used. The doctor first searches (scans) each channel and establishes its functionality with regard to sensitivity and strength-duration characteristics. In the event that 4 channels are selected for use, then the doctor selects which probe channels will be used. All unused channels are grounded to common return electrodes. In the case of a 6-channel system, the 6 best probe channels are used. During this selection procedure, the electrode matrix switch remains on the electrodes of the selected channel, and all other channels are grounded. Figure 22C shows the selection of 4 channels of an 8-channel probe.

Slike 22A, 22B i 22C su prikazi različitih funkcija na ekranu računala. Figures 22A, 22B and 22C are representations of various functions on a computer screen.

U srednjem dijelu slike 22 je blok dijagram 130 implantacijskog modula. Sasvim lijevo na blok dijagramu je prijemna/predajna okvirna antena. Ona šalje signal u prijemnik koji razvija napon koji se zatim regulira i osigurava zaštitu od kvara elemenata, pojačanje i smanjenje snage ugrađenog mikroprocesora, visoki napon za upis u neizbrisivu (postojanu) memoriju i meki start te meko isključivanje podražaja sonde. Drugi izlaz iz prijemnika je serijski izlaz za prijenos podataka. Iz njega se signal odvodi u dekoder podataka i zatim u mikroprocesor. Programirane funkcijske vrijednosti mikroprocesora su postavljene u neizbrisivoj memoriji. Osam digitalno-analognih pretvarača (ovi mogu biti ili analognog tipa ili mogu biti izvedeni modulacijom impulsne širine obzirom da podražaj ispod praga djeluje na aditivan način i ima efekt povećanja mogućnosti uzbude membrana živčanih stanica) za pogon osma izvora napajanja od kojih se može koristiti četiri do osam. Izlazi iz tih izvora napajanja proizvode i pozitivne i negativne struje za postizanje prosječno nultog istosmjernog potencijala. Ti kanali izvora struje (napajanja) se zatim odabiru pomoću matrične sklopke elektrode kako bi odašiljati kroz otpornike, smanjujući mogućnost zaostale istosmjerne komponente, u elektrode sonde. In the middle part of Figure 22 is a block diagram 130 of the implantation module. To the far left in the block diagram is the receive/transmit loop antenna. It sends a signal to the receiver that develops a voltage that is then regulated and provides protection against element failure, amplification and reduction of the power of the built-in microprocessor, high voltage for writing in non-erasable (permanent) memory and soft start and soft shutdown of the probe stimulus. The second output from the receiver is a serial output for data transmission. From it, the signal is taken to the data decoder and then to the microprocessor. The programmed function values of the microprocessor are set in non-volatile memory. Eight digital-to-analog converters (these can be either of the analog type or can be performed by pulse width modulation, given that the stimulus below the threshold acts in an additive way and has the effect of increasing the ability to excite the membranes of nerve cells) to drive the eighth power source, of which four to eight. The outputs from these power supplies produce both positive and negative currents to achieve an average zero DC potential. These current source (power) channels are then selected by an electrode matrix switch to transmit through resistors, reducing the possibility of a residual DC component, into the probe electrodes.

Kao što će stručnjaci na ovom području razumjeti, predmetni izum se može izvesti na mnogo različitih specifičnih načina, a posebni detalji ovdje otkriveni su samo primjeri praktične primjene ovog izuma. Na primjer, mnogi izmjenični blokovi i prikazi sklopova (spojne sheme) su ekvivalent dijagramima prikazanim na crtežima iz primjera i mogu se koristiti za izvođenje ovog izuma. Isto tako, potrebni električni krugovi se mogu proizvesti kao integrirani krugovi ili mogu biti ugrađeni u mikroprocesor, ili se može koristiti kombinacija integriranih krugova i mikroprocesora. U stvari, mikroprocesor, zbog njegovih programabilnih mogućnosti i malih dimenzija, može biti posebno povoljan uređaj za korištenje u ovom izumu. As those skilled in the art will appreciate, the subject invention may be carried out in many different specific ways, and the specific details disclosed herein are merely exemplary of the practical application of the invention. For example, many alternating block and circuit diagrams (circuit diagrams) are equivalent to the diagrams shown in the example drawings and may be used to practice the present invention. Likewise, the necessary electrical circuits can be manufactured as integrated circuits or they can be embedded in a microprocessor, or a combination of integrated circuits and microprocessors can be used. In fact, a microprocessor, because of its programmable capabilities and small size, may be a particularly advantageous device for use in the present invention.

lako je jasno da je ovdje otkriveni izum zamišljen i razrađen tako da ispuni prethodno postavljene zadatke, vrijedno je što se na patentnim zahtjevima kojima je to pokriveno mogu zasnivati brojne modifikacije i izvedbe, od kojih sve modifikacije i izvedbe padaju unutar opsega i duha ovog izuma. it is easily clear that the invention disclosed here was conceived and developed in such a way as to fulfill the previously set tasks, it is valuable that numerous modifications and implementations can be based on the patent claims that cover it, all of which modifications and implementations fall within the scope and spirit of this invention.

Claims (32)

1. Uređaj za davanje električnih podražaja bilo kojem ogranku 8. živca, koji uključuje: generator podražaja za primjenu električnih podražaja na nervna vlakna 8. živca tokom najmanje dva vremenska kanala kako bi se izazvalo ili pojačalo strujanje nervne aktivnosti kod uglavnom konstantne brzine, neovisno o audio modulaciji, koje je sposobno djelovati kao nosivi val i koje mozak opaža kao aktivnu tišinu.1. Device for giving electrical stimuli to any branch of the 8th nerve, which includes: a stimulus generator for applying electrical stimuli to nerve fibers of the 8th nerve during at least two temporal channels to induce or enhance a stream of neural activity at a substantially constant rate, independent of audio modulation, capable of acting as a carrier wave and perceived by the brain as active silence . 2. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 1, naznačen time, da generator podražaja djeluje električnim poljima na najmanje dvije grupe nervnih vlakana da bi kod vlakana u bilo kojoj grupi izazvao strujanje uglavnom jednolikom brzinom.2. The device according to Patent Claim 1, characterized in that the stimulus generator exerts electric fields on at least two groups of nerve fibers to cause currents of substantially uniform speed in the fibers in any group. 3. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 2, naznačen time, da generator podražaja djeluje na svaku grupu vlakana vremenski promjenjivim električnim poljem čime se kompenzira karakteristike jakost-trajanje vlakana u grupi kako bi se uzrokovalo strujanje vlakana u grupi s uglavnom jednolikom brzinom.3. Device according to Patent Claim 2, characterized in that the stimulus generator acts on each group of fibers with a time-varying electric field thereby compensating the strength-duration characteristics of the fibers in the group to cause the fibers to flow in the group at a substantially uniform speed. 4. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 2, naznačen time, da generator podražaja djeluje na svaku grupu vlakana prostorno promjenjivim električnim poljem čime se kompenzira karakteristike jakost-trajanje vlakana u grupi kako bi se uzrokovalo strujanje vlakana u grupi s uglavnom jednolikom brzinom.4. Device according to Patent Claim 2, characterized in that the stimulus generator acts on each group of fibers with a spatially variable electric field thereby compensating the strength-duration characteristics of the fibers in the group to cause the fibers in the group to flow at a substantially uniform speed. 5. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 2, naznačen time, da generator podražaja uključuje: više generatora električnog polja, od kojih je svaki generator električnog polja postavljen u neposrednu blizinu odgovarajuće grupe nervnih vlakana radi djelovanja električnog polja na navedenu susjednu grupu nervnih vlakana, te generator signala za davanje signala generatorima električnog polja kako bi se postiglo da generatori električnog polja djeluju električnim poljem na nervna vlakna u svrhu izazivanja ili pojačavanja strujanja nervne aktivnosti kod uglavnom stalne brzine.5. Device according to Patent Claim 2, characterized in that the stimulus generator includes: multiple electric field generators, each of which is placed in the immediate vicinity of a corresponding group of nerve fibers for the effect of the electric field on the said adjacent group of nerve fibers, and a signal generator for providing a signal to the electric field generators to cause the electric field generators to exert an electric field on the nerve fibers to cause or enhance a flow of nerve activity at a substantially constant rate. 6. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 1, naznačen time, da generator podražaja uključuje sredstva za modulaciju nosivog vala radi stvaranja osjeta zvuka.6. The device according to Patent Claim 1, characterized in that the stimulus generator includes means for modulating the carrier wave to create a sound sensation. 7. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 6, naznačen time, da: svaki djeluje daje tokom jednog od vremenskih kanala na pridruženu grupu nervnih vlakana; svaki vremenski kanal uključuje latentni period (period mirovanja) i period strujanja; kada se jedan od podražaja nametne pridruženoj grupi nervnih vlakana tokom jednog od vremenskih kanala, vlakna u pridruženoj grupi vlakana struje uglavnom jednolikom brzinom tokom perioda strujanja vremenskog kanala kako bi se proizveo ili pojačao nosivi val, a sredstva za modulaciju nosivog vala moduliraju navedeni jedan električni podražaj tokom perioda strujanja navedenog jednog od vremenskih kanala.7. Device in accordance with Patent Claim 6, characterized in that: each acts during one of the time channels on the associated group of nerve fibers; each time channel includes a latent period (rest period) and a streaming period; when one of the stimuli is imposed on an associated group of nerve fibers during one of the time channels, the fibers in the associated fiber group conduct at a substantially uniform rate during the current period of the time channel to produce or amplify a carrier wave, and the means for modulating the carrier wave modulates said one electrical stimulus during the streaming period of the mentioned one of the time channels. 8. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 2, naznačen time da se svaki podražaj daje jednoj od grupa vlakana tokom jednog od vremenskih kanala; da svaki vremenski kanal uključuje latentni period; da kada se jedan od podražaja daje jednoj od grupa vlakana tokom jednog od vremenskih kanala, navedeni jedan od podražaja uključuje kompenzaciju karakteristika jakost-trajanje vlakana u navedenoj jednoj grupi radi izazivanja strujanja vlakana u grupi uglavnom jednolikom brzinom, a do navedene kompenzacije karakteristika jakost-trajanje dolazi nakon latentnog perioda navedenog jednog od vremenskih kanala.8. Device according to Patent Claim 2, characterized by that each stimulus is given to one of the fiber groups during one of the time channels; that each time channel includes a latent period; that when one of the stimuli is given to one of the groups of fibers during one of the time channels, said one of the stimuli includes compensation of the strength-duration characteristics of the fibers in said one group to cause the fibers in the group to flow at a substantially uniform rate, and until said compensation of the strength-duration characteristics comes after the latent period of one of the time channels specified. 9. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 1, naznačen time, da generator podražaja djeluje električnim poljima na veći broj grupa nervnih vlakana kako bi se postiglo da vlakna u svakoj grupi okidaju uglavnom istovremeno.9. The device according to Patent Claim 1, characterized in that the stimulus generator acts with electric fields on a large number of groups of nerve fibers in order to achieve that the fibers in each group fire mostly simultaneously. 10. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 1, naznačen time, da generator podražaja daje podražaje većem broju grupa nervnih vlakana kako bi se izazvalo strujanje nervne aktivnosti.10. The device according to Patent Claim 1, characterized in that the stimulus generator provides stimuli to a number of groups of nerve fibers in order to cause the flow of nerve activity. 11. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 10, naznačen time, da generator podražaja djeluje električnim poljima na grupe vlakana radi izazivanja strujanja vlakana u svakoj grupi uglavnom jednolikom brzinom.11. The device according to Patent Claim 10, characterized in that the stimulus generator applies electric fields to groups of fibers to induce the flow of fibers in each group at a substantially uniform speed. 12. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 11, naznačen time, da generator podražaja djeluje električnim poljima na svaku grupu nervnih vlakana tokom odgovarajućeg jednog vremenskog kanala i određenim slijedom, te naznačen time da se vremenski susjedni kanala vremenski preklapaju radi kompenzacije latentnog perioda u okidanju nervnih vlakana.12. Device in accordance with Patent Claim 11, characterized in that the stimulus generator acts with electric fields on each group of nerve fibers during a corresponding one time channel and in a certain sequence, and characterized in that time-adjacent channels overlap in time to compensate for the latent period in nerve firing fibers. 13. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 12, naznačen time, da se parovi vremenski susjednih kanala vremenski preklapaju za uglavnom stalnu vremensku dužina.13. The device according to Patent Claim 12, characterized in that the pairs of time-adjacent channels overlap in time for a substantially constant length of time. 14. Uređaj prema Patentnom zahtjevu 12, naznačen time, da tokom određenom vremenskog ciklusa generator podražaja djeluje električnim poljima na određeni broj grupa vlakana; i da u tako određenom vremenskom ciklusu generator podražaja ne djeluje električnim poljima na svaku grupu vlakana u preostalom vremenskom periodu, kako bi se nervnim vlaknima u svakoj grupi osiguralo vrijeme za oporavak (regeneraciju).14. Device according to Patent Claim 12, characterized in that during a certain time cycle, the stimulus generator acts with electric fields on a certain number of fiber groups; and yes in such a determined time cycle, the stimulus generator does not act with electric fields on each group of fibers in the remaining time period, in order to provide the nerve fibers in each group with time for recovery (regeneration). 15. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 12, naznačen time, da tokom određenom vremenskog ciklusa generator podražaja djeluje električnim poljima na zadani broj grupa vlakana; i da u tako određenom vremenskom ciklusu generator podražaja djeluje električnim poljima na sve od navedenog zadanog broja grupa vlakana tokom uglavnom istog vremenskog perioda.15. Device according to Patent Claim 12, characterized in that during a certain time cycle, the stimulus generator acts with electric fields on a given number of fiber groups; and yes in such a determined time cycle, the stimulus generator acts with electric fields on all of the stated given number of fiber groups during mostly the same time period. 16. Uređaj za davanje električnih podražaja bilo kojem ogranku 8. živca, koji uključuje: generator podražaja za davanje električnih podražaja većem broju setova nervnih vlakana 8. živca tokom većeg broja vremenskih kanala, kako bi se postiglo da vlakna u svakom setu okidaju uglavnom istovremeno i kako bi se proizvelo strujanje nervne aktivnosti kod uglavnom konstantne brzine, neovisno o audio modulaciji, koje je sposobno djelovati kao nosivi val i koje mozak opaža kao aktivnu tišinu.16. Device for providing electrical stimuli to any branch of the 8th nerve, which includes: stimulus generator for providing electrical stimuli to a number of sets of nerve fibers of the 8th nerve during a number of time periods channels, in order to achieve that fibers in each set fire substantially simultaneously and to produce a stream of neural activity at a substantially constant rate, independent of audio modulation, capable of acting as a carrier wave and perceived by the brain as active silence. 17. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 16, naznačen time, da je amplituda električnog podražaja takva, da svaki set vlakana okida unutar približno 120 mikrosekundi nakon što je setu vlakana dan jedan od podražaja.17. The device according to Patent Claim 16, characterized in that the amplitude of the electrical stimulus is such that each set of fibers fires within approximately 120 microseconds after one of the stimuli is given to the set of fibers. 18. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 16, naznačen time, da generator podražaja djeluje električnim poljima na svaki set nervnih vlakana tokom odgovarajućeg jednog vremenskog kanala i određenim slijedom, te naznačen time da se vremenski susjedni kanali preklapaju u vremenu radi kompenzacije latentnog perioda u okidanju nervnih vlakana.18. Device according to Patent Claim 16, characterized in that the stimulus generator acts electric fields on each set of nerve fibers during the corresponding one time channel and in a certain sequence, and characterized in that temporally adjacent channels overlap in time to compensate for the latent period in triggering nerve fibers. 19. Uređaj za davanje električnih podražaja ogranku 8. moždanog živca, koji uključuje u kombinaciji: sredstva za stimulaciju nekog broja (N) različitih grupa nervnih vlakana 8. moždanog živca, pri čemu su navedene grupe nervnih vlakana fazno pomaknute u N razmaknutih intervala; i sredstva za ponavljano djelovanje električnim poljima na grupe vlakana u svrhu izazivanja ili pojačavanja konstantnog strujanja nervne aktivnosti, neovisno o audio modulaciji, koje je sposobno djelovati kao nosivi val i koje mozak opaža kao aktivnu tišinu; i pri čemu nosivi val, kada je moduliran, rezultira percepcijom zvuka; i pri čemu je, za svaku grupu vlakana, osiguran interval između djelovanja električnih polja na grupu vlakana, gdje navedeni interval nije manji od prirodnog vremena oporavka nervnih vlakana u grupi.19. Device for providing electrical stimuli to the branch of the 8th cranial nerve, which includes in combination: means for stimulating a number (N) of different groups of nerve fibers of the 8th cranial nerve, wherein said groups of nerve fibers are phase-shifted in N spaced intervals; and means for repeatedly applying electric fields to groups of fibers for the purpose of inducing or amplifying a constant flow of nerve activity, independent of audio modulation, which is capable of acting as a carrier wave and which the brain perceives as active silence; and wherein the carrier wave, when modulated, results in the perception of sound; and whereby, for each group of fibers, an interval is ensured between the action of electric fields on the group of fibers, where the specified interval is not less than the natural recovery time of the nerve fibers in the group. 20. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 19, naznačen time, da sredstva za djelovanje električnim poljima djeluju na svaku grupu vlakana promjenjivim električnim poljem, čime se kompenziraju karakteristike jakost-trajanje vlakana u grupi kako bi se izazvalo strujanje vlakana u grupi uglavnom jednolikom brzinom.20. The device according to Patent Claim 19, characterized in that the electric field means act on each group of fibers with a variable electric field, thereby compensating the strength-duration characteristics of the fibers in the group to cause the fibers to flow in the group at a substantially uniform speed. 21. Uređaj u skladu s Patentnim zahtjevom 20, naznačen time, da sredstva za djelovanje električnim poljima djeluju na parove grupa vlakana električnim poljima u jednom periodu preklapanja, kako bi se kompenzirao latentni period u okidanju nervnih vlakana.21. The device according to Patent Claim 20, characterized in that the means for acting on electric fields act on pairs of groups of fibers with electric fields in one overlapping period, in order to compensate for the latent period in the firing of nerve fibers. 22. Postupak za davanje električnih podražaja ogranku 8. moždanog živca, koji uključuje primjenu generatora podražaja za davanje električnih podražaja nervnim vlaknima 8. moždanog živca tokom najmanje dva vremenska kanala kako bi se izazvalo ili pojačalo strujanje nervne aktivnosti uglavnom jednolikom brzinom, neovisno o audio modulaciji, koje je sposobno djelovati kao nosivi val i koje mozak opaža kao aktivnu tišinu.22. A method for providing electrical stimuli to a branch of the 8th cranial nerve, comprising using a stimulus generator to provide electrical stimuli to nerve fibers of the 8th cranial nerve during at least two time channels to induce or enhance a stream of nerve activity at a substantially uniform rate, independent of audio modulation , which is capable of acting as a carrier wave and which the brain perceives as active silence. 23. Postupak u skladu s Patentnim zahtjevom 22, naznačen time, da korak primjene generatora podražaja uključuje korak za djelovanje električnim poljima na najmanje dvije grupe nervnih vlakana u svrhu izazivanja vlakana u svakoj grupi da struje s uglavnom jednolikom brzinom.23. The method of claim 22, wherein the step of applying the stimulus generator includes the step of applying electric fields to at least two groups of nerve fibers to cause the fibers in each group to conduct currents at a substantially uniform rate. 24. Postupak u skladu s Patentnim zahtjevom 23, naznačen time, da korak primjene generatora podražaja nadalje uključuje korak djelovanja vremenski promjenjivim električnim poljima na svaku grupu vlakana čime se kompenziraju karakteristike jakost-trajanje vlakana u grupi u svrhu izazivanja vlakana u grupi da struje s uglavnom jednolikom brzinom.24. The method according to Patent Claim 23, characterized in that the step of applying the stimulus generator further includes the step of applying time-varying electric fields to each group of fibers, thereby compensating the strength-duration characteristics of the fibers in the group for the purpose of causing the fibers in the group to conduct currents with mainly at a uniform speed. 25. Postupak u skladu s Patentnim zahtjevom 23, naznačen time, da korak primjene generatora podražaja uključuje korake: postavljanja odgovarajućeg jednog generatora električnog polja u neposrednu blizinu svake od grupa nervnih vlakana radi djelovanja električnim poljima na navedenu susjednu grupu nervnih vlakana; i korištenja generatora signala za davanje signala generatorima električnih polja električnim poljima kako bi generatori električnih polja započeli djelovati električnim poljima na nervna vlakna radi izazivanja uglavnom konstantnog strujanja nervne aktivnosti.25. The method according to Patent Claim 23, characterized in that the step of applying the stimulus generator includes the steps: placing a suitable one electric field generator in the immediate vicinity of each of the groups of nerve fibers in order to apply electric fields to said adjacent group of nerve fibers; and using a signal generator to signal the electric field generators to the electric fields so that the electric field generators begin to exert electric fields on the nerve fibers to induce a generally constant flow of nerve activity. 26. Postupak u skladu s Patentnim zahtjevom 22, koji nadalje uključuje korak modulacije nosivog vala za stvaranje osjeta zvuka.26. The method of claim 22, further comprising the step of modulating the carrier wave to create a sound sensation. 27. Postupak u skladu s Patentnim zahtjevom 22, naznačen time, da korak primjene generatora podražaja uključuje korak nametanja podražaja većem broju kanala vlakana kako bi se postiglo navedeno strujanje nervne aktivnosti.27. The method according to Patent Claim 22, characterized in that the step of applying the stimulus generator includes the step of imposing a stimulus on a plurality of fiber channels in order to achieve said flow of neural activity. 28. Postupak u skladu s Patentnim zahtjevom 27, naznačen time, da korak primjene generatora podražaja uključuje korake: djelovanja električnim poljima na svaku grupu nervnih vlakana tokom odgovarajućeg vremenskog kanala i određenim slijedom; i vremenskog preklapanja susjednih kanala radi kompenzacije latentnog perioda u okidanju nervnih vlakana.28. The method according to Patent Claim 27, characterized in that the step of applying the stimulus generator includes the steps: effects of electric fields on each group of nerve fibers during the corresponding time channel and in a certain sequence; and temporal overlapping of adjacent channels to compensate for the latent period in the firing of nerve fibers. 29. Postupak u skladu s Patentnim zahtjevom 28, naznačen time, da kod vremenski susjednih parova kanala dolazi do preklapanja za uglavnom stalnu vremensku dužina.29. The method in accordance with Patent Claim 28, characterized in that in time-adjacent pairs of channels there is an overlap for a mostly constant length of time. 30. Postupak u skladu s Patentnim zahtjevom 28, naznačen time, da korak primjene generatora podražaja nadalje uključuje korake: djelovanja električnim poljima na neki broj grupa vlakana tokom određenog vremenskog trajanja ciklusa; te u tako određenom vremenskom ciklusu osiguranja svakoj grupi vlakana perioda mirovanja, u kojem periodu električna polja ne djeluju na grupu vlakana, kako bi se omogućilo nervnim vlaknima u svakoj grupi vrijeme za oporavak.30. The method according to Patent Claim 28, characterized in that the step of applying the stimulus generator further includes the steps: effects of electric fields on a certain number of groups of fibers during a certain time duration of the cycle; you in such a determined time cycle, ensuring each group of fibers a period of rest, during which the electric fields do not act on the group of fibers, in order to allow the nerve fibers in each group time to recover. 31. Postupak u skladu s Patentnim zahtjevom 28, naznačen time, da: tokom određenog vremenskog ciklusa generator podražaja djeluje električnim poljima na zadani broj grupa vlakana; i da u tako određenom vremenskom ciklusu generator podražaja djeluje električnim poljima na ukupan zadani broj grupa vlakana tokom uglavnom istog vremenskog perioda.31. Procedure in accordance with Patent Claim 28, characterized in that: during a certain time cycle, the stimulus generator acts with electric fields on a given number of fiber groups; and yes in such a determined time cycle, the stimulus generator acts with electric fields on the total set number of fiber groups during mostly the same time period. 32. Postupak direktnog stimuliranja nervnih vlakana 8. moždanog živca električnim signalima karakterističnim za čujne zvukove u slijedu kako bi se gluhom pacijentu omogućio osjet sluha, koji postupak uključuje slijedeće korake: usađivanje u pacijenta prijemnika s antenom i priključcima na sondu elektrode, koja se sastoji od niza elektroda oblikovanih tako da proizvedu polja višestrukog gradijenta u području kohlearnog živca (živca pužnice uha); generiranje električnog signala tipičnog za čujne zvukove; dijeljenje električnog signala u vremenski multipleksirane kanale, naznačeno time da je svaki multipleksirani kanal spojen na odgovarajući kanal sonde gradijenta i sadrži čujni prikaz cjelokupnog audio spektra i sredstva za ograničavanje audio spektra; obradu svakog kanala za proizvodnju dvofaznog podražajnog signala koji se preklapa sa dvofaznim podražajnim signalom vremenski susjednog kanala, ali se ne preklapa s njegovom komponentom koja predstavlja čujne zvukove; usklađivanje vanjske predajne/prijemne antene s usađenom antenom tako da vanjska antena bude odvojena od unutrašnje antene za razmak najmanje jednak debljini pacijentove kože, naznačeno time da vanjska antena osigurava sredstva za prenošenje kako jačine tako i zvučnog prikaza u usađeni prijemnik; postavljanje sonde gradijenta polja u blizinu nervnih vlakana koja prenose osjet zvuka u mozak; i trajno učvršćivanje sonde na njeno mjesto u pacijentu.32. The procedure of direct stimulation of the nerve fibers of the 8th cranial nerve with electrical signals characteristic of audible sounds in a sequence in order to provide the deaf patient with the sensation of hearing, which procedure includes the following steps: implanting in the patient a receiver with an antenna and connections to an electrode probe, which consists of a series of electrodes shaped to produce multiple gradient fields in the region of the cochlear nerve (nerve of the cochlea of the ear); generating an electrical signal typical of audible sounds; dividing the electrical signal into time multiplexed channels, characterized in that each multiplexed channel is connected to a corresponding channel of the gradient probe and contains an audible representation of the entire audio spectrum and means for limiting the audio spectrum; processing each channel to produce a biphasic stimulus signal that overlaps with the biphasic stimulus signal of a temporally adjacent channel but does not overlap with its component representing audible sounds; aligning the external transmit/receive antenna with the implanted antenna such that the external antenna is separated from the internal antenna by a distance at least equal to the thickness of the patient's skin, indicated that the external antenna provides the means to transmit both the power and the sound image to the implanted receiver; placement of the field gradient probe near the nerve fibers that transmit sound sensation to the brain; and permanent fixing of the probe to its place in the patient.
HR20000641A 1998-04-01 2000-09-29 Multichannel implantable inner ear stimulator HRP20000641A2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8026898P 1998-04-01 1998-04-01
PCT/US1999/007279 WO1999049815A1 (en) 1998-04-01 1999-04-01 Multichannel implantable inner ear stimulator
CA002288314A CA2288314A1 (en) 1998-04-01 1999-11-02 Multichannel implantable inner ear stimulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
HRP20000641A2 true HRP20000641A2 (en) 2001-12-31

Family

ID=25681296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HR20000641A HRP20000641A2 (en) 1998-04-01 2000-09-29 Multichannel implantable inner ear stimulator

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP1067887A4 (en)
JP (1) JP2002509761A (en)
AU (1) AU745630B2 (en)
BR (1) BR9909336A (en)
CA (1) CA2288314A1 (en)
HR (1) HRP20000641A2 (en)
IL (1) IL138794A0 (en)
WO (1) WO1999049815A1 (en)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7917224B2 (en) 1999-07-21 2011-03-29 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Simultaneous stimulation for low power consumption
US8165686B2 (en) 1999-08-26 2012-04-24 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Simultaneous intracochlear stimulation
ATE533532T1 (en) 1999-08-26 2011-12-15 Med El Elektromed Geraete Gmbh ELECTRICAL NERVE STIMULATION BASED ON CHANNEL-SPECIFIC SAMPLING SEQUENCES
AUPR523401A0 (en) * 2001-05-24 2001-06-21 University Of Melbourne, The A peak-synchronous stimulation strategy for a multi-channel cochlear implant
US8577473B2 (en) 2004-03-08 2013-11-05 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Cochlear implant stimulation with low frequency channel privilege
AU2005245218B2 (en) 2004-03-08 2010-06-24 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Electrical stimulation of the acoustic nerve based on selected groups
US7941223B2 (en) 2004-03-08 2011-05-10 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Cochlear implant stimulation with variable number of electrodes
US7593538B2 (en) 2005-03-28 2009-09-22 Starkey Laboratories, Inc. Antennas for hearing aids
US8818517B2 (en) * 2006-05-05 2014-08-26 Advanced Bionics Ag Information processing and storage in a cochlear stimulation system
US8046081B2 (en) * 2006-05-18 2011-10-25 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Implanted system with DC free inputs and outputs
KR20100057601A (en) 2007-08-10 2010-05-31 메드-엘 엘렉트로메디지니쉐 게라에테 게엠베하 Pulse width adaptation for inductive links
RU2500439C2 (en) 2007-11-09 2013-12-10 Мед-Эль Электромедицинише Герэте Гмбх Implanted device
WO2009130609A1 (en) 2008-04-22 2009-10-29 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Tonotopic implant stimulation
WO2010077621A1 (en) 2008-12-08 2010-07-08 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Method for fitting a cochlear implant with patient feedback
US8565457B2 (en) 2008-12-19 2013-10-22 Starkey Laboratories, Inc. Antennas for standard fit hearing assistance devices
US8699733B2 (en) 2008-12-19 2014-04-15 Starkey Laboratories, Inc. Parallel antennas for standard fit hearing assistance devices
US8737658B2 (en) 2008-12-19 2014-05-27 Starkey Laboratories, Inc. Three dimensional substrate for hearing assistance devices
US10142747B2 (en) 2008-12-19 2018-11-27 Starkey Laboratories, Inc. Three dimensional substrate for hearing assistance devices
US8494197B2 (en) 2008-12-19 2013-07-23 Starkey Laboratories, Inc. Antennas for custom fit hearing assistance devices
AU2010206911B2 (en) 2009-01-20 2013-08-01 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh High accuracy tonotopic and periodic coding with enhanced harmonic resolution
EP2398551B1 (en) 2009-01-28 2015-08-05 MED-EL Elektromedizinische Geräte GmbH Channel specific gain control including lateral suppression
US8688222B2 (en) 2009-02-05 2014-04-01 Cochlear Limited Stimulus timing for a stimulating medical device
EP2396076B1 (en) 2009-02-06 2016-04-20 MED-EL Elektromedizinische Geräte GmbH Phase triggered envelope sampler
WO2010111320A2 (en) 2009-03-24 2010-09-30 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Musical fitting of cochlear implants
CA2756129C (en) 2009-03-24 2013-01-29 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Carrier and envelope triggered cochlear stimulation
PL2616142T3 (en) 2010-09-15 2019-04-30 Med El Elektromedizinische Geraete Gmbh Method and system for accelerated fitting of cochlear implants based on current spread
CN108778410B (en) * 2016-03-11 2022-05-27 梅约医学教育与研究基金会 Cochlear stimulation system with surround sound and noise cancellation

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3449768A (en) * 1966-12-27 1969-06-17 James H Doyle Artificial sense organ
DE3821970C1 (en) * 1988-06-29 1989-12-14 Ernst-Ludwig Von Dr. 8137 Berg De Wallenberg-Pachaly
US6907130B1 (en) * 1998-02-13 2005-06-14 University Of Iowa Research Foundation Speech processing system and method using pseudospontaneous stimulation

Also Published As

Publication number Publication date
BR9909336A (en) 2001-11-06
JP2002509761A (en) 2002-04-02
AU3465699A (en) 1999-10-18
AU745630B2 (en) 2002-03-28
CA2288314A1 (en) 2001-05-02
EP1067887A1 (en) 2001-01-17
WO1999049815A1 (en) 1999-10-07
IL138794A0 (en) 2001-10-31
EP1067887A4 (en) 2002-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6175767B1 (en) Multichannel implantable inner ear stimulator
HRP20000641A2 (en) Multichannel implantable inner ear stimulator
US7805198B2 (en) Optimizing pitch and other speech stimuli allocation in a cochlear implant
AU597661B2 (en) Cochlear implant system with psychophysical testing or programming with mapped patient responses provided to encoder
US8948877B2 (en) Cochlear implant stimulation with low frequency channel privilege
US7574265B1 (en) Cochlear implant and simplified method for fitting same
AU2005304453B2 (en) Method and system of matching information from cochlear implants in two ears
US7039466B1 (en) Spatial decimation stimulation in an implantable neural stimulator, such as a cochlear implant
US6611717B1 (en) Implant device
US9731129B2 (en) Deep electrode insertion fitting in cochlear implant patients with residual hearing
EP2240240B1 (en) Stimulation channel conditioning
WO2009052136A1 (en) Cochlear implant stimulation with variable number of electrodes
US8233989B1 (en) System and method for fitting a hearing prosthesis sound processor using alternative signals
US20060025833A1 (en) Variable width electrode scheme
AU2016317770B2 (en) Deep electrode insertion fitting in cochlear implant patients with residual hearing
US20070239227A1 (en) Frequency modulated stimulation strategy for cochlear implant system
Pfingst Auditory prostheses
MXPA99010725A (en) Stimulation of implantable internal ear in multiple channels
Shannon 1095.2. 1 Quantitative Description
Shannon Information Transmission in Cochlear Implants: Analysis Channels, Number of Electrodes, and Received Channels

Legal Events

Date Code Title Description
A1OB Publication of a patent application
OBST Application withdrawn