JP2009539503A - 人工内耳用ボタンプロセッサ - Google Patents

Abstract

人工内耳システムは、ユーザの外部皮膚上の特定の位置における配置に適合された外部ハウジング（３０１）を有する。該外部ハウジングは、（ｉ）入力音響信号を代表的な電気情報信号に変換するための信号処理モジュール（３０２）と、（ｉｉ）ユーザの皮膚（３０４）を横切って電気情報信号を代表する電力信号を送信するための信号送信モジュール（３０３）とを含む。移植された部分は、電力信号を受信し、ユーザの聴覚系に対して音響信号を代表する電気刺激信号を生成する。外部ハウジングおよび移植された部分は、磁気的に協調し、その結果、ユーザの外耳との構造上の相互作用なしに、特定の位置に外部ハウジングを適切に保持する。

Description

本出願は、２００６年６月９日に出願の米国仮特許出願第６０／８１２，４３１号からの優先権を主張し、その内容は、本明細書に参考として援用される。

（発明の分野）
本発明は、概して人工内耳システムに関し、より詳細にはそのようなシステムの外部構造に関する。

正常の耳は、図１に示されるように、外耳１０１を通って鼓膜１０２に音を伝え、鼓膜１０２は中耳１０３の骨を動かし、中耳１０３は次に、蝸牛１０４を刺激する（ｅｘｃｉｔｅ）。蝸牛１０４は、前庭階１０５として公知の上部通路と鼓室階１０６として公知の下部通路とを含み、該上部通路および下部通路は蝸牛管１０７によって接続される。中耳１０３によって送られた受信音に応答して、流体で満たされた前庭階１０５および鼓室階１０６は、波を送る変換器として機能し、蝸牛神経１１３に、そして最後には脳に伝えられる電気パルスを生成する。

一部の人は、正常な感覚神経の聴覚が部分的に欠損または全部欠損している。ユーザの蝸牛１０４を直接に刺激することによってこれを克服するために、人工内耳システムが開発されてきた。典型的なシステムは、様々な信号処理方式がインプリメントされ得る外部信号処理ステージ（図１に示されない）に入力される可聴信号を提供する外部マイクロホンを含み得る。処理された信号は、次いで、受信器１０８への送信のために、データフレームのシーケンスなどのデジタルデータフォーマットに変換される。音声情報を抽出する他に、受信器１０８はまた、エラー修正、パルス形成などの追加の信号処理を行い、(抽出された音声情報に基づき）刺激パターンを生成し、該刺激パターンは、接続されたワイヤ１０９を介して移植された電極キャリア１１０に送られる。典型的には、この電極キャリア１１０は、その表面に、蝸牛１０４の選択的刺激を提供する複数の電極を含む。

既存の人工内耳システムは、システムの移植された部分の電力要求を満たすために皮膚を介して体の外から電力を送る必要がある。図１は、必要とする電力および処理された音声情報の両方を伝送するための、皮膚を通る電磁結合に基づく、典型的な配置を示す。図１に示されるように、外部一次コイル１１１（外部信号プロセッサに結合される）は、皮下の二次コイル１１２（受信器１０８に接続される）に隣接する皮膚上に置かれる。しばしば、外部コイル構造にある磁石は、皮下の二次コイル構造にある対応する磁石と相互に作用する。この配置は、無線周波数（ｒｆ）電気信号を受信器１０８に電磁誘導的に結合する。受信器１０８は、システムの移植された部分のための音声情報および移植されたシステムに電力を供給する電力要素の両方をｒｆ信号から抽出することができる。

従来のシステムにおいて、外部構成要素は、概して別個のハウジング内に保持されており、その結果、外部一次コイル１１１は、電源または外部信号プロセッサと同じ物理的なハウジング内にはない。種々様々な物理的なコンポーネントは、概してハードウェアによって接続される。但し、一部のシステムは、離れた外部構成要素間に無線リンクを使用する。少数のシステムは、外部構成要素のすべてが単一のハウジング内に置かれ得ることを提案するが、様々な必要な構成要素の重量は、相対的に大きく、使用可能な動作位置においてハウジングを確実に保持するのに十分な支持を提供するために、そのような一つのハウジングを堅い軟骨の外耳に固定することに頼らなければならない。

（発明の概要）
本発明の代表的な実施形態は、ユーザの外部皮膚上の特定の位置における配置に適合された外部ハウジングを有する蝸牛移植システムを含む。外部ハウジングは、（ｉ）入力音響信号を代表的な電気情報信号に変換するための信号処理モジュールと、（ｉｉ）ユーザの皮膚を横切って電気情報信号を代表する電力信号を送信するための信号送信モジュールとを含む。移植された部分は、電力信号を受信し、ユーザの聴覚系に対して音響信号を代表する電気刺激信号を生成する。外部ハウジングおよび移植された部分は、磁気的に協調し、その結果、ユーザの外耳との構造上の相互作用なしに、特定の位置に外部ハウジングを適切に保持する。

特定の実施形態において、信号送信モジュールは、電力信号を経皮的に送信するための経皮性送信コイルを含み得る。同様に、移植された部分は、電力信号を受信するための受信コイルを含み得る。電力信号は、２０ｍＷ未満であり得、かつ／または、外部ハウジングは、重さが１０ｇ未満である。外部ハウジングは、リチウムポリマー電池または亜鉛空気電池などの少なくとも１つの電池をさらに含み得る。

実施形態はまた、人工内耳システムを動作する方法を含む。ユーザの外部皮膚上の特定の位置における配置に適合された外部ハウジングが提供される。外部ハウジングは、（ｉ）入力音響信号を代表的な電気情報信号に変換するための信号処理モジュールと、（ｉｉ）ユーザの皮膚を横切って電気情報信号を代表する電力信号を送信するための信号送信モジュールとを含む。電力信号は、移植された部分によって受信される。また、音響信号を代表する電気刺激信号は、ユーザの聴覚系に対して生成される。外部ハウジングおよび移植された部分は、磁気的に協調し、その結果、ユーザの外耳との構造上の相互作用なしに、特定の位置に外部ハウジングを適切に保持する。

さらなる特定の実施形態において、電力信号を送信することは、外部ハウジング内の送信コイル配置を用い得る。同様に、電力信号を受信することは、移植された部分に関係する受信コイル配置を用い得る。電力信号は、２０ｍＷ未満であり得、かつ／または、外部ハウジングは、重さが１０ｇ未満であり得る。電力信号の供給源は、リチウムポリマー電池または亜鉛空気電池などの、外部ハウジング内の少なくとも１つの電池であり得る。

本発明の実施形態は、単一のハウジング内に外部構成要素を有する人工内耳システムに関する。外部ハウジングは、移植された構成要素との正しい電気的相互作用のために、特定の位置に適切に保持される。すべての外部構成要素を単一のハウジングに結合させる先行技術のシステムとは異なり、本発明の実施形態は、経皮性磁石（ｔｒａｎｓｄｅｒｍａｌ ｍａｇｎｅｔｉｃｓ）の使用によってのみ、ユーザの外耳との構造上の相互作用なしに、適切な位置に保持されるほど十分に軽く設計される。

図２は、ハウジングに対する支持および固定を提供するために耳との機械的な接続に頼ることなく、耳の後のユーザの皮膚上の適切な位置に保持される、そのような単一の外部ハウジング２０１の略図を示す。システムの移植された部分の必要消費電力を制御することと、移植された部分への経皮性電力および情報信号を効率的に生成することと、軽量の効率的な電池および構造材料を用いることとによって、外部ハウジング全体は、磁気結合のみが構造を支持し、かつ適切な位置に構造を維持することが可能であるほど全体として軽い量である。例えば、特定の実施形態において、外部ハウジングは１０グラム以下の重さであり得る。

耳が支持する単一のハウジングシステムとは対照的に、本発明の実施形態は、外耳を引っ張らないので、ユーザにとってより快適である。本実施形態はまた、着用者の毛の下により容易に隠され得、その結果、ユーザは、人工内耳の使用を気にすることがより少なく感じ得る。

図３は、本発明の特定の実施形態の断面機能図を示す。外部ハウジング３０１は、入力音響信号を代表的な電気情報信号に変換するための信号処理モジュール３０２を含む。信号処理モジュール３０２は、マイクロホンおよび関係する入力信号処理回路網、また、様々な信号処理および電力処理の信号回路網を含み得る。外部ハウジング３０１はまた、電気情報信号を代表する電力信号をユーザの皮膚３０４を横切って送信するための、１つ以上の電池３０５によって電力供給される信号送信モジュール３０３を含む。１つ以上の電池３０５は、典型的には、リチウムポリマー電池または亜鉛空気電池などの任意の最新式の軽量で効率的な電池であり得る。

皮膚３０４に隣接する隣の外部ハウジング３０１の一部分は、一次送信コイル３０６および外部位置決め磁石３０７を含む。これらおよび皮膚３０４の直ぐ下に、対応する二次受信コイル３０８および内部位置決め磁石３０９がある。外部位置決め磁石３０７と内部位置決め磁石３０９との間の磁気結合は、二次受信コイル３０８の直ぐ上のユーザの皮膚３０４上の正しい位置に外部ハウジング３０１を支持するほど十分に強い。入力音響信号を代表する電気情報を含む電力信号は、一次送信コイル３０６によって生成され、皮膚３０４を横切って二次受信コイル３０８に結合される。

二次受信コイル３０８によって受信される電力信号は、例えば、移植されたワイヤ３１０によって移植された信号プロセッサ３１１に結合され、移植された信号プロセッサ３１１は、蝸牛の聴覚神経を刺激するための移植された刺激電極３１２に対して、音響信号を代表する電気刺激信号を生成する。別の実施形態において、受信コイル３０８は、移植された信号プロセッサ３１１のケース内に一体化され得る。

効率的な内部処理および刺激によって、移植された部分の必要電力は最小限にされ得る。このことは、相対的に低出力の電力信号が用いられることを可能にし、例えば、電力信号は２０ミリワット未満であり得る。そのような低い必要電力は、外部ハウジング３０１が外耳からの物理的な支持に頼ることなく、位置決め磁石によってのみ正しい位置に維持されることを可能にするほど十分に、外部ハウジング３０１ができる限り軽量かつ効率的であることを可能にする。

本発明の様々な例示的実施形態が開示されたが、本発明の真の範囲から逸脱することなく、本発明の利点の一部を達成する様々な変更および修正がなされ得ることは当業者にとって明らかである。

図１は、人間の耳の耳構造および典型的な人工内耳システムを示す。 図２は、本発明の実施形態に従う、ユーザの耳の後ろの適切な位置にある単一の外部ハウジングの略図を示す。 図３は、本発明の特定の実施形態の断面機能図を示す。

Claims (16)

1. 人工内耳システムであって、
   ユーザの外部皮膚上の特定の位置における配置に適合された外部ハウジングであって、該外部ハウジングは、
   ｉ 入力音響信号を代表的な電気情報信号に変換するための信号処理モジュールと、
   ｉｉ 該ユーザの該皮膚を横切って該電気情報信号を代表する電力信号を送信するための信号送信モジュールと
   を含む、外部ハウジングと、
   該電力信号を受信し、該ユーザの聴覚系に対して該音響信号を代表する電気刺激信号を生成する移植された部分と
   を備え、
   該外部ハウジングおよび該移植された部分は、磁気的に協調し、その結果、該ユーザの外耳との構造上の相互作用なしに、該特定の位置に該外部ハウジングを適切に保持する、人工内耳システム。
2. 前記信号送信モジュールは、前記電力信号を送信するための経皮性送信コイルを含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記移植された部分は、前記電力信号を受信するための受信コイルを含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記電力信号は、２０ｍＷ未満である、請求項１に記載のシステム。
5. 前記外部ハウジングは、重さが１０ｇ未満である、請求項１に記載のシステム。
6. 前記外部ハウジングは、少なくとも１つの電池をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記少なくとも１つの電池は、リチウムポリマー電池である、請求項６に記載のシステム。
8. 前記少なくとも１つの電池は、亜鉛空気電池である、請求項６に記載のシステム。
9. 人工内耳システムを動作する方法であって、該方法は、
   ユーザの外部皮膚上の特定の位置における配置に適合された外部ハウジングを提供することであって、該外部ハウジングは、
   ｉ 入力音響信号を代表的な電気情報信号に変換するための信号処理モジュールと、
   ｉｉ 該ユーザの皮膚を横切って該電気情報信号を代表する電力信号を送信するための信号送信モジュールと
   を含む、ことと、
   移植された部分によって該電力信号を受信することと、
   該ユーザの聴覚系に対して音響信号を代表する電気刺激信号を生成することと
   を包含し、
   該外部ハウジングおよび該移植された部分は、磁気的に協調し、その結果、該ユーザの外耳との構造上の相互作用なしに、該特定の位置に該外部ハウジングを適切に保持する、方法。
10. 前記電力信号を送信することは、前記外部ハウジング内の送信コイル配置を用いる、請求項９に記載の方法。
11. 前記電力信号を受信することは、前記移植された部分に関係する受信コイル配置を用いる、請求項９に記載の方法。
12. 前記電力信号は、２０ｍＷ未満である、請求項９に記載の方法。
13. 前記外部ハウジングは、重さが１０ｇ未満である、請求項９に記載の方法。
14. 前記電力信号の供給源は、前記外部ハウジング内の少なくとも１つの電池である、請求項９に記載の方法。
15. 前記少なくとも１つの電池は、リチウムポリマー電池である、請求項１４に記載の方法。
16. 前記少なくとも１つの電池は、亜鉛空気電池である、請求項１４に記載の方法。

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