JP2002527159A - 組織刺激器のための高コンプライアンス出力段 - Google Patents

組織刺激器のための高コンプライアンス出力段

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JP2002527159A
JP2002527159A JP2000575579A JP2000575579A JP2002527159A JP 2002527159 A JP2002527159 A JP 2002527159A JP 2000575579 A JP2000575579 A JP 2000575579A JP 2000575579 A JP2000575579 A JP 2000575579A JP 2002527159 A JP2002527159 A JP 2002527159A
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ケリー モニー，デビット
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コックレア リミティド
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    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
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    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
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    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36036—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of the outer, middle or inner ear
    • A61N1/36038—Cochlear stimulation

Abstract

(57)【要約】 低い供給電圧で動作する例えば蝸牛インプラントプロテーゼのような組織刺激装置の出力段が、高強度の刺激が必要とされる際に電圧のコンプライアンスが維持されることを確保するための倍増器回路（５４、６２、６３、６４）を含む。この倍増器回路は、必要とされるときにだけ倍増が使用されるようにコンプライアンスの監視を使用する。このようにして、出力電流が必要レベルに維持されるように、供給電圧が一時的に高レベルに昇圧される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 発明の分野 本発明は、患者の神経または脳幹に高電流の刺激信号を送ることが可能な神経
または筋肉組織刺激プロテーゼに関し、さらに特に、選択的に高レベルに昇圧さ
れることが可能な出力を有する電源を伴う蝸牛プロテーゼに関する。
【０００２】 従来技術の説明 本発明は様々なタイプの組織刺激装置に応用できるが、本発明を主として蝸牛
プロテーゼシステムに関して説明する。こうしたプロテーゼは、特定の聴覚障害
に苦しむ患者に対する治療を行うために使用されている。こうしたシステムは、
２つのセクション、すなわち、内部セクションすなわち移植セクションと外部セ
クションとを含むという点で「２つ部分から成る」設計であることが多い。外部
セクションは、周囲音を受け取って電気信号に変換するためのマイクロホンを含
む。外部セクションに対する電力は電池によって供給される。電気信号が処理さ
れて移植セクションに送られる。その次に、移植セクションは、適切に配置した
刺激電極によって患者の聴覚神経を刺激するために刺激信号を生成する。
【０００３】 一般的には、この２部分形の蝸牛プロテーゼの外部セクションは、移植セクシ
ョンに経皮的ＲＦリンクによって誘導結合されている。ＲＦ周波数帯域内の電気
信号のエネルギーが整流されて、内部セクション内に配置されている電源によっ
て蓄えられる。内部セクションに給電して刺激信号を生成するために必要なエネ
ルギーを供給するのは、この電源である。
【０００４】 さらに最近では、蝸牛プロテーゼの設計のトレンドは完全移植形プロテーゼの
使用に向かっている。こうした装置では、電池を含む蝸牛プロテーゼ全体を移植
する。当然であるが、完全移植形の蝸牛プロテーゼが可能な限り小さいサイズで
あることが非常に望ましい。必要とされているこのような小型化を実現するため
には、電源としたがって電池とが小さいサイズであることが重要である。
【０００５】 蝸牛プロテーゼが完全移植タイプであるか２部分タイプであるかに係わらず、
こうした蝸牛プロテーゼの移植セクションの電力要件を最小にするためには、可
能な限り低い電圧でそれを動作させることが望ましい。しかし、このアプローチ
に関する問題点の１つは、最小にされた電圧が、刺激電流を印加する回路系に問
題を生じさせる可能性があるということである。特に、従来においては、低い動
作電圧が、発生可能な刺激信号の最大有効振幅を低下させた。このために患者に
送られる刺激信号のダイナミックレンジが低下させられ、したがって、患者が聴
取する音のレベルがその音の本来のレベルよりも低いものとしてその患者に知覚
されるという望ましくない結果が生じることになった。
【０００６】 ２部分タイプの蝸牛プロテーゼだけに関連した別の問題点は、内部セクション
内の電源電圧が、内部セクションと外部セクションとの誘導結合のために使用さ
れるコイルの相対的位置と間隔との影響を受けやすいということである。この位
置決めが適正でない場合には、コイル間結合が最適ではなく、したがって移植セ
クション内の有効電力が低下し、その結果として、電極内に発生させられること
が可能な刺激電流の振幅が制限されることになる。
【０００７】 有効電力が適切な刺激を送るには不十分であるという問題点は、２相の刺激電
流パルスを使用する蝸牛プロテーゼにとって特に重大である。こうしたパルスは
互いに逆の極性の２つの連続した位相から成り、負荷の容量性成分のために第１
の位相は第２の位相よりも高いピーク電圧振幅を有する。内部セクションのため
の電源が不適切な電圧レベルを有する（すなわち、この電源がコンプライアンス
（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）に関する問題点を有する）場合には、パルスの第１の
位相の間中の電流が必要電流よりも小さく、一方、より電圧が低い方の位相であ
る第２の位相の間中の電流が変化しないままであり、この結果として不均衡な刺
激パルスが生じることになる。
【０００８】 これらの問題を解決するために、十分に高い電圧レベルが得られないときに、
各電流位相中に送られる電荷がほぼ一定不変のままであるように、補償のために
２相パルスの持続時間を増加させることが提案されている。しかし、持続時間が
より長い刺激パルスの使用は、本質的に装置の最大刺激率を低下させることにな
り、したがって望ましくない。
【０００９】 発明の目的と概要 従来技術の上述の欠点を考慮して、本発明の目的は、非コンプライアンスであ
る事態、すなわち、所望レベルよりも低いレベルの電流である刺激パルスが印加
される事態を排除するための改良された電源を有する組織刺激システムを提供す
ることである。
【００１０】 本発明の別の目的は、刺激電極に対して使用可能な電圧を適切な蝸牛刺激を与
えるのに十分なレベルに選択的に増加させる組織刺激システムを提供することで
ある。
【００１１】 本発明の他の目的と利点が、下記の説明から明らかになるはずである。
【００１２】 特に、本発明によって構成される蝸牛プロテーゼシステムは、電極アレイを通
して聴覚神経に印加される処理済み信号を発生させるための、周囲音を受け取っ
て処理する手段を含む。重要なことであるが、電極に送られる出力信号の発生が
監視され、この出力信号が不十分であることが検出される場合には、出力電流が
所要の値に達することが可能であることを確実にするように電源の電圧を一時的
に高レベルに昇圧するために、電圧増倍器方式を使用する。
【００１３】 本発明の第１の側面では、予め決められた振幅の刺激電流を発生させるために
電源と少なくとも１つのプログラム可能電流源とが備えられているタイプの組織
刺激システムが提供され、前記システムはさらに、 予め決められた刺激電流を前記電流源が供給することを可能にするには前記電
源の供給電圧が不十分であるときに、前記電源の供給電圧を選択的に昇圧する昇
圧器回路、 を含む。
【００１４】 本発明の別の側面によって蝸牛プロテーゼシステムが提供され、この蝸牛プロ
テーゼシステムは、 周囲音を拾い上げるマイクロホンと、 前記周囲音に対応する刺激信号を決定するための、マイクロホンに接続されて
いる信号処理回路と、 患者の神経系に前記刺激信号を印加する電極アレイと、 前記刺激信号の発生のためのエネルギーを供給する電源と、 前記電源を選択的に補充するように構成され作られているエネルギー蓄積装置
と、 前記決められた刺激信号の発生を可能にするためには前記電源が前記エネルギ
ー蓄積装置による補充を必要とするかどうかを判定するように、前記刺激信号の
発生を監視するセンサと、 前記信号処理器によって決定される通りの刺激信号が発生させられることを確
実にするために、前記エネルギー蓄積装置が前記電源によって供給される電圧を
補充するように、前記エネルギー蓄積装置を選択的にスイッチングする倍増器ス
イッチング回路と、 を含む。
【００１５】 最後に、本発明の別の側面によって、組織刺激システムの刺激電流出力段のコ
ンプライアンスを改善する方法が提供され、前記出力段は少なくとも１つのプロ
グラム可能電流源と電源とを含み、前記方法は、 ａ）各電流源の両端間の電圧が所望の振幅の刺激電流の発生を可能にするのに
十分であるかどうかを判定する段階と、 ｂ）段階ａ）で前記電圧が不十分であると判定したときに前記プログラム可能
電流源各々の両端間の電位電圧を増加させるように、充電されたエネルギー蓄積
装置を前記電源と直列にする段階と、 を含む。
【００１６】 発明の詳細な説明 図１Ａを参照すると、この図には、蝸牛プロテーゼである組織刺激装置の一例
が示されている。２部分タイプの蝸牛プロテーゼシステム１０が、内部セクショ
ンすなわち移植セクション１２と、外部セクション１４とから成る。外部セクシ
ョン１４は、マイクロホン１６と、信号処理器１８と、符号化器２０と、データ
及び電力トランスミッタ２３と、患者マップメモリ２２と、外部セクション電源
２４とを含む。簡単に述べると、周囲音をマイクロホン１６で拾い上げて、信号
処理器１８に送る。信号処理器はこれらの音から様々な成分を検出し、こうした
成分を、蝸牛プロテーゼによる刺激に対する患者の知覚応答に関するデータを記
憶する患者マップメモリ２２にしたがって調整する。この調整されたデータは、
信号処理器１８からデータ符号化器２０に送られる。符号化器２０は信号処理器
からのデータをバイナリデータのシリアルストリームに変換する。電力トランス
ミッタ２３内でこのデータによって無線周波数信号を振幅変調し、ＲＦリンクを
介して内部セクション１２に伝送する。ＲＦリンクは２つの結合コイル２８、３
０から成る。
【００１７】 内部セクション１２は、コイル３０に加えて、同調コンデンサ３２と、ダイオ
ード３６と蓄電コンデンサ３４から成る整流器とを含む。コイル３０と同調コン
デンサ３２とダイオード３６と蓄電コンデンサ３４は、内部セクションのための
電源を構成する。電極アレイ制御回路系４０が、電極スイッチング制御回路４４
とプログラム可能電流源４８とを含む。データ復号器３８はコイル２８からコイ
ル３０に送られる信号を受け取り、電極アレイ制御回路系４０に命令を送る。こ
れに応答して、刺激信号が制御回路系４０によって蝸牛電極アレイ４６に印加さ
れる。アレイ４６は患者の基底膜（図示していない）に沿って配置されている。
後述の内容を除いて、システム１０の動作は、本明細書に引例として内容が組み
入れられている米国特許第４，５３２，９３０号に記述されている。
【００１８】 次に図１Ｂを参照すると、この図は完全移植形の蝸牛プロテーゼのブロック図
を示している。図１Ｂに示すプロテーゼの動作は、図１Ａに示す２部分形の装置
の動作にほぼ類似しているが、プロテーゼを外部セクションと内部セクションに
分離しないので、２部分形の設計に見られる復号器と符号化器とＲＦリンクと整
流器回路系とが不要である。図１Ｂに示すモジュールは、図１Ａに示す装置のモ
ジュールと著しく類似しており、したがって共通の要素を同一の指標で示してあ
る。完全移植形のプロテーゼは植込み電池電源２４によって完全に給電されてよ
い。
【００１９】 次に図２を参照すると、この図は、刺激信号を送るために２部分形の蝸牛イン
プラントで使用される出力段のような典型的な従来技術の出力段を示している。
図２の構成は、複数の導線３７−１、．．．、３７−ｎと、スイッチング制御回
路４４によって制御される電子スイッチＥ１、．．．、Ｅｎとを含む。スイッチ
Ｅ１、．．．、Ｅｎの各々は、アレイ４６の導線３７−ｎの１つをＶｄｄまたは
プログラム可能電流源４８のどちらかに選択的に接続するために使用される。さ
らに、プログラム可能電流源４８は、発生される刺激の振幅を設定するスイッチ
ング制御回路４４の命令を受ける。電源３５は、２部分形のプロテーゼの場合に
は図１に関して説明した通りに同調回路と整流ダイオードと蓄電コンデンサを含
むか、または、完全移植形の蝸牛プロテーゼの場合には電池とその関連の回路系
とを含む。
【００２０】 例えば導線３７−２を経由して刺激パルスを送るためには、対応するスイッチ
Ｅ２を、導線３７−２が正のレールＶｄｄに接続される第１の位置にセットする
。戻り経路が、導線３７−３のような他の導線の１つを通して確立され、この場
合にはスイッチＥ３が、導線３７−３がプログラム可能電流源４８に接続される
ように設定される。電流源４８は上述のようにスイッチング制御回路４４によっ
て設定される。
【００２１】 電流源４８は、指定された振幅の電流が選択された電極を通過するように設定
される。予め決められた時間が経過した後に、２つのスイッチＥ２、Ｅ３を逆の
接続に切り換え、それによってＶｄｄレールと電流源４８とに対するこれらのス
イッチの接続を逆にし、その結果として組織を通しての２相電流刺激パルスの配
送を完了する。組織を通過する電流の方向が逆にされるが、電流源４８から出る
電流の方向は一定不変のままであるということに留意されたい。
【００２２】 上述のように、この構成に関する１つの問題点は、特定の条件の下では電源３
５の両端間の電圧が電流源４８の適正な動作を可能にするには不十分である場合
があるということである。図２を参照すると、電流源４８の両端間の電圧が過剰
に低いレベルに低下する場合には、高い電流振幅を得ることが不可能だろう。こ
うした状況は、例えば、刺激されるべき組織が通常よりも高いインピーダンスを
示すとき、または、著しく高い刺激を与えることが望ましいときに、生じる可能
性がある。両方の場合とも、電流源４８の両端間の電位差は、電流源の適正な動
作のためには不十分なものになるだろう。したがって、非応従状態が結果的に生
じるだろう。図３と図４は、この問題を改善する改良された回路を示す。
【００２３】 図３と図４は、参照番号６２、６４、６３で示す倍増器スイッチＳ１、Ｓ２、
Ｓ３と、検出及び倍増器スイッチ制御回路５４と、予備倍増器コンデンサＣ１、
３３とである、第１の実施形態で本発明を具体化するために必要な構成要素を含
む。図３に示すように倍増器スイッチ６２、６３を閉じることによって、予備倍
増器コンデンサ３３が電源３５と並列にされ、この位置で充電されるということ
に留意されたい。さらに、図４に示すようにスイッチＳ１、Ｓ３を開きかつスイ
ッチＳ２を閉じることによって、コンデンサ３３が電源３４と直列にされ、した
がってノードｎ１、５１と電力レールＶｄｄの間の電位差が大きく増大させられ
る。倍増器制御回路５４をディジタルロジックを使用して実現してもよく、ある
いは、埋込みマイクロプロセッサ上で実行するソフトウェアとして実現してもよ
い。
【００２４】 次に、図３と図４の回路の動作を、図５−８の波形に関連付けて説明する。図
５は、スイッチング制御回路４４によってプログラム可能電流源４８が負荷を通
して送ることが求められている複数の電流波形７０、７３を示す。各波形が２相
であり、互いに同じ振幅と互いに逆の極性とを有する２つの電流パルスから成る
ことが示されている。したがって、振幅が小さい方の２相電流波形７０が正のパ
ルス７１と負のパルス７２とから成り、振幅が大きい方の２相電流波形７３が正
のパルス７４と負のパルス７５とから成る。
【００２５】 次に、図６が、所望の刺激電流波形７０、７３を生じさせるために被制御電流
源４８を通過しなければならない対応する電流波形を示す。電流源は、刺激パル
ス７１、７２をそれぞれに発生させるために振幅が小さい方の２つの方形波７６
、７７を通過させ、刺激パルス７４、７５を発生させるために振幅が大きい方の
２つの方形波７８、７９を通過させなければならない。電流パルス７８は電源の
能力を越えており、後述するように昇圧を必要とする。図４に示す特定の実施形
態では、この昇圧は次の通りに電圧倍増器によって実現される。
【００２６】 図７を参照すると、ノードｎ２における電圧波形８０がＶｓｓを基準として測
定された形で示されており、一方、ノードｎ１における電圧波形８８もＶｓｓを
基準として測定された形で示されている。電圧波形８０の形状から、負荷が容量
性素子を含むことが理解できる。レベルＶｃが、図６の所望の電流波形に対する
コンプライアンスが維持されることが可能である（Ｖｓｓを基準にしたｎ２にお
ける電圧として測定した）電流源４８の両端間での最小電圧を表す。電圧Ｖｃａ
はＶｃよりもわずかに高く、電圧コンプライアンス警報が検出されて電圧倍増器
動作が起動されるトリガー制御電圧である。図７のグラフの８５では、ｎ２での
電圧８０がトリガー制御電圧Ｖｃａに達する。この条件が検出され、その直ぐ後
に、スイッチ６２、６３が開かれスイッチ６４が閉じられる。これらのスイッチ
の再構成が電流源４８とＶｓｓの間にコンデンサＣ１を挟む効果を生じさせ、し
たがってｎ１における電圧８８をＶｓｓより低い電位Ｖｄｄに降下させる。ｎ１
における電圧８８の変化を図７に波形８９として示す。ｎ１における電圧８８は
、８５におけるその最初の降下の後に、Ｖｓｓに向かって緩やかに減衰し続ける
。
【００２７】 図８に示すグラフは、ｎ１に対してｎ２で測定される電圧波形レベルを示す。
図８を参照すると、この図は、電流源４８の両端間の電圧レベルが時点８５にお
いて大きく増大し、したがって電流コンプライアンスマージンが９２で示す電流
コンプライアンスマージンから増大し、電圧コンプライアンス限界８６を大きな
マージン９３に近づけることを示している。
【００２８】 第１の大振幅パルス８３の完了時に、スイッチＳ１、Ｓ３が再び閉じられ、ス
イッチＳ２が開かれる。これらのスイッチは、別の非応従状態が検出されるまで
この状態のままである。
【００２９】 図９は、本発明の一実施形態の概略的なブロック図である。この図では、電源
１００が電力レール１０２をほぼ一定不変の電圧Ｖｄｄに維持する。設定可能な
電流源ＳL、１０６が、負荷を通過して流れる電流を設定する。標準的な動作で
は、電流は、低電位レールＶｓｓ、１１０に内部で接続されている電圧昇圧器１
０８を通って流れる。ポイントすなわちノード１１２における電圧Ｖａがコンプ
ライアンスセンサ１０４によって検出され、このコンプライアンスセンサ１０４
は電圧Ｖａを設定可能トリガー制御電圧に対して比較する。負荷の両端間の電圧
が低下してＶａがトリガー制御電圧よりも低下する場合には、コンプライアンス
センサが、電圧昇圧器１０８を起動するコンプライアンスラッチ１０９を設定す
る。昇圧器はポイントＢにおける電圧をＶｓｓよりも低いレベルに降下させ、そ
の結果として電流源ＳL、１０６の両端間の電位差が増大され、それによって電
流源の適切な動作と負荷を通過する所望の電流の維持とを確保する。当業者は、
他の構成も可能であり、例えば、回路の再構成が、Ｖｓｓに対して負の給電を低
下させるのではなくて、Ｖｄｄに対して正の給電を上昇させることによって電流
源の両端間の電位差を増大させることを可能にするということを理解するだろう
。
【００３０】 図１０は、図２と図４に示す構成の具体例を示し、したがって、この図では、
共通の素子を同じ指標で示してある。この実施形態では、センサおよび制御回路
５４が、（ＳLよりも振幅が著しく小さい）電流源Ｓcと、インバータＵ３、Ｕ４
と、ＦＥＴスイッチＱ１と、標準的なフリップフロップラッチを形成するように
接続されている２つのＮＯＲゲートＵ１、Ｕ２とから成る。トリガー制御電圧が
ＦＥＴスイッチＱ１のゲートに供給され、そのソースが、図２に示すようにｎ２
における電圧を監視するために使用される。
【００３１】 回路５４は、ｎ２における電圧がＱ１のゲート上のトリガー電圧によって設定
されるレベルよりも降下するときにＦＥＴスイッチＱ１がオンにされてＵ３への
出力が低レベルに低下するように設計されている。したがって、Ｕ２とＵ１によ
って形成されるラッチが設定され、その出力が高レベルになる。このラッチの出
力が高レベルになるときには、スイッチＳ２が閉じ、スイッチＳ１、Ｓ３がイン
バータＵ４によって開かれる。この動作がＣ１を電流源ＳLと直列にし、このこ
とが、電流源ＳLの負端であるｎ１における電圧を降下させ、それによってＳLが
非応従状態になることを防止する。Ｃ１は刺激位相の終端までこのように接続さ
れたままであり、この刺激位相の終端では、Ｕ２のリセット入力が高レベルに設
定され、スイッチＳ１、Ｓ３が閉じて、スイッチＳ２が開く。その次に、コンデ
ンサＣ１は電源コンデンサと並列にされて再充電される。（コンプライアンス警
報電圧ＶｃａとＱ１のターンオン電圧の合計に設定されるべきである）トリガー
制御電圧を、例えばダイオード構成ＦＥＴまたは禁止帯幅基準のような任意の安
定した基準電圧によって設定することが可能である。
【００３２】 図に示す実施形態では、内部セクション内の電源電圧が単純かつ効率的に昇圧
され、それによって、刺激パルスの持続時間を増大させる必要なしに適切な電荷
が送られるように短時間の間に電極に対して適正な刺激を送るのに十分なエネル
ギーが供給されることが確実なものになる。さらに、この昇圧は、必要とされる
ときにだけ生じる。昇圧が必要とされないときには、より低い電圧が供給され、
それによってシステムの全体的な電力消費を低減させる。昇圧の際の遅延が数マ
イクロ秒以下であることが可能なように、スイッチＳ１−Ｓ３を最新のＣＭＯＳ
ＩＣ技術を使用して製造することが可能である。
【００３３】 次に図１１を参照すると、この図には、コンプライアンス計算器の命令を受け
て電圧二倍器が起動させられる本発明の別の実施形態が示してある。コンプライ
アンス計算器は、差動増幅器１３４に接続されているＡ／Ｄ変換器１３１からそ
の入力を得る。差動増幅器１３４は、特定の電極の（負荷１０７によって表され
る）電極／組織組合せの両端間での電圧Ｖｎの降下を測定する。特定の振幅の電
流刺激に関してこの電圧降下値が与えられれば、その負荷のインピーダンスがコ
ンプライアンス計算器１３０によって容易に計算される。
【００３４】 次に、図１２を参照しながら、コンプライアンス計算機１３０による各電極に
関するスレショルド電流の決定を説明する。この手順を、プロテーゼの信号処理
タスクを行うマイクロプロセッサによって、または、信号処理マイクロプロセッ
サの命令を受けて動作する数値計算コプロセッサによって行ってよい。
【００３５】 ボックス１４６では、電極カウンタ変数ｎを１に初期化する。ボックス１４８
では、既知の電流刺激Ｉtestをｎ番目の電極によって印加する。ボックス１５０
では、負荷１０７の両端間の電圧Ｖｎを差動増幅器１３４によって測定し、コン
プライアンス計算器１３０に接続されているＡＤＣ １３１によってディジタル
値に変換する。ボックス１５２では、コンプライアンス計算器１３０はｎ番目の
電極に関する負荷インピーダンスをＺｎ＝Ｖｎ／Ｉtestとして計算する。その次
に、ｎ番目の電極に関するコンプライアンススレショルド電流Ｉn,tを、Ｉn,t＝
Ｖｍａｘ／Ｚｎとして計算し、ここでＶｍａｘは、電圧昇圧の補助なしに電流源
の両端間で供給可能な最大電圧である。判断記号１５６では、計算手続きが電極
全てに関して完了したかどうかを確かめるために、電極カウンタ変数ｎを試験す
る。電極全てに関する計算手続きが未だ完了していない場合には、ボックス１５
４においてｎを増分し、電極全てに関してコンプライアンススレショルド電流が
決定し記憶し終わるまで、上述の手順全体をその次の電極に対して繰り返す。
【００３６】 次に図１３を参照して、図１１の装置の別の動作を説明する。ボックス１３６
では、例えば図１Ｂの信号処理器１８を具体化する制御マイクロプロセッサのよ
うな制御マイクロプロセッサが、次の刺激電流Ｉsの強度と、刺激が経由して送
られる電極ｎとを決定する。
【００３７】 判断ボックス記号１３８では、当該の電極に関する予め計算されたコンプライ
アンススレショルド電流から動作マージンを引いた値をＩｓの振幅が越えるかど
うかを判定するために、Ｉｓの振幅を試験する。１３８における試験の結果が肯
定である場合には、電圧昇圧が必要であることが示される。その次に、制御がボ
ックス１４０に進み、このボックス１４０では、電圧昇圧器１０８を有効にする
ようにコンプライアンスラッチ１４０を設定する。その次に、ボックス１４２に
おいて刺激を印加し、ボックス１４４において、刺激の送出後にコンプライアン
スラッチをリセットする。
【００３８】 あるいは、１３８における試験の結果が否定である場合には、電圧昇圧の必要
は示されず、システムはコンプライアンスラッチを設定せずにボックス１４２と
ボックス１４４を通過して進む。
【００３９】 本発明を幾つかの特定の実施形態に関して説明してきたが、これらの実施形態
が本発明の原理の適用を単に例示するだけであることを理解されたい。したがっ
て、特定の形で説明したこうした実施形態を、後述の特許請求項に関する非限定
的な具体例と見なさなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 図１Ａは、従来技術の２部分形の蝸牛プロテーゼシステムのブロック図を示す
。
【図１ｂ】 図１Ｂは、完全移植形の蝸牛プロテーゼシステムのブロック図を示す。
【図２】 図２は、２部分形の蝸牛プロテーゼシステムの従来技術の出力段のブロック図
を示す。
【図３】 図３は、予備電源が待機モードにある、本発明によって構成された２部分形ま
たは完全移植形の蝸牛プロテーゼシステムの出力段のブロック図を示す。
【図４】 図４は、予備電源が主電源を昇圧するための動作モードにある、本発明によっ
て構成された蝸牛プロテーゼシステムの出力段のブロック図を示す。
【図５】 図５は、第２の波形が他の点では非応従状態となる、１対の所望の刺激電流の
波形を示す。
【図６】 図６は、図５の所望の刺激電流を発生させるために電流源を流れることが必要
とされる電流を示す。
【図７】 図７は、図３と図４のノードｎ１およびｎ２における対応する電圧を示す。
【図８】 図８は、電流源の両端間の対応する電圧波形を示す。
【図９】 図９は、本発明の一実施形態の概括的なブロック図を示す。
【図１０】 図１０は、本発明の別の実施形態を示す。
【図１１】 図１１は、本発明のさらに別の実施形態を示す。
【図１２】 図１２は、１つのモードにおける図１１の実施形態の動作の流れ図を示す。
【図１３】 図１３は、別のモードにおける図１１の実施形態の動作の流れ図を示す。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 予め決められた振幅の刺激電流を発生させるために電源と少
    なくとも１つのプログラム可能電流源とが備えられているタイプの組織刺激シス
    テムであって、さらに、 予め決められた刺激電流を前記電流源が供給することを可能にするには前記電
    源の供給電圧が不十分であるときに、前記電源の前記供給電圧を選択的に昇圧す
    る昇圧器回路、 を含むシステム。
  2. 【請求項２】 前記昇圧器回路は、前記供給電圧が予め決められた振幅の刺
    激電流を供給するのに十分であるかどうかを示すパラメータを監視する検出手段
    をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記昇圧器回路は、より低いかゼロの刺激電流が流れている
    期間中は充電されるように構成されておりかつ前記供給電圧が前記予め決められ
    た振幅の電流が流れることを可能にするには不十分である期間中は前記供給電圧
    を補充するように構成されているエネルギー蓄積装置をさらに含む、請求項２に
    記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記エネルギー蓄積装置が充電される第１の構成から前記エ
    ネルギー蓄積装置が前記供給電圧を補充する第２の構成へと前記エネルギー蓄積
    装置を選択的にスイッチングするように、前記検出手段に対して応答する倍増器
    スイッチング回路をさらに含む、請求項３に記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記組織刺激システムは蝸牛プロテーゼシステムを含む、請
    求項１または請求項２に記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記組織刺激システムは蝸牛プロテーゼシステムを含む、請
    求項３または請求項４に記載のシステム。
  7. 【請求項７】 蝸牛プロテーゼシステムであって、 周囲音を拾い上げるためのマイクロホンと、 前記周囲音に対応する刺激信号を決定するための、前記マイクロホンに接続さ
    れている信号処理回路と、 患者の神経系に前記刺激信号を印加する電極アレイと、 前記刺激信号の発生のためのエネルギーを供給する電源と、 前記電源を選択的に補充するように構成され作られているエネルギー蓄積装置
    と、 前記決められた刺激信号の発生を可能にするために前記電源が前記エネルギー
    蓄積装置による補充を必要とするかどうかを判定するように、前記刺激信号の発
    生を監視する検出手段と、 前記信号処理器によって決定された通りの刺激信号が発生させられることを確
    実にするために前記エネルギー蓄積装置が前記電源によって供給される電圧を補
    充するように、前記エネルギー蓄積装置を選択的にスイッチングする倍増器スイ
    ッチング回路と、 を含むシステム。
  8. 【請求項８】 前記エネルギー蓄積装置は、前記刺激パルスの合間の期間中
    に充電される、請求項７に記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記エネルギー蓄積装置は、前記エネルギー蓄積装置が充電
    される前記電源と並列である状態から、前記エネルギー蓄積装置が前記電源を補
    充する前記電源と直列である状態に、選択的に切り換えられる、請求項８に記載
    のシステム。
  10. 【請求項１０】 組織刺激システムの刺激電流出力段のコンプライアンスを
    改善する方法であって、前記出力段は少なくとも１つのプログラム可能電流源と
    電源と少なくとも１つの刺激電極とを含み、 ａ）前記電流源各々の両端間の電圧が所望の振幅の刺激電流の発生を可能にす
    るのに十分であるかどうかを判定する段階と、 ｂ）段階ａ）で前記電圧が不十分であると判定されたときに、前記プログラム
    可能電流源各々の両端間の電位電圧を増加させるように前記電源に充電済みのエ
    ネルギー蓄積装置を接続する段階と、 を含む方法。
  11. 【請求項１１】 各刺激電極に関して、対応する組織−電極負荷の両端間で
    発生させられる負荷電圧を測定するために試験電力を印加する段階と、 前記負荷電圧と前記試験電流とに基づいて負荷インピーダンスを計算する段階
    と、 前記電源が補助なしに供給可能である最大電圧に基づいて前記電極によって応
    従的に印加されることが可能な補助なしの最大刺激電流を決定する段階と、 をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 段階ｂ）において前記電圧が段階ａ）において不十分であ
    ることが判定されるかどうかが、 前記所望の振幅の刺激電流が前記補助なしの最大刺激電流よりも著しく大きい
    場合に前記電圧が不十分であると判定すること、 を含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記組織刺激システムは蝸牛プロテーゼを含む、請求項１
    ０または請求項１１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記組織刺激システムは蝸牛プロテーゼを含む、請求項１
    ２に記載の方法。
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