KR20100091966A

KR20100091966A - 박동성 달팽이관 이식 자극 전략

Info

Publication number: KR20100091966A
Application number: KR1020107010156A
Authority: KR
Inventors: 피터 쉬라이흐
Original assignee: 메드-엘 엘렉트로메디지니쉐 게라에테 게엠베하
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-08-19
Also published as: CN101854978A; CN101854978B; AU2008323718A1; US20090125082A1; US8417348B2; KR101542271B1; WO2009062142A1; JP2011502653A; EP2207592A1; EP2207592B1; RU2010118341A; JP5550559B2; CA2704623A1; AU2008323718B2; CA2704623C; RU2500439C2

Abstract

이식가능한 기기는 각각의 채널이 어레이 내의 전극과 연관되어 있는 다중-채널 전극 어레이를 포함한다. 오디오 처리 단계는 입력 오디오 신호를 처리하여 오디오 주파수들 중의 연관 대역들을 나타내는 출력 채널 신호들을 생성한다. 타이밍 및 포락선 검출기는 샘플링 간격들의 시퀀스로 출력 채널 신호들을 처리하고, 각각의 샘플링 간격에 대해서, 이 처리는, i. 각각의 출력 채널 신호에 대하여, 복수의 펄스 타이밍 요청을 포함하는 요청된 펄스 타이밍들의 세트와, ii. 펄스 타이밍 요청들에 대해 펄스 크기를 나타내는 대응 포락선 신호들의 세트를 결정한다. 펄스 선택 진폭 규정 단계는, 요청된 펄스 타이밍들의 각각의 세트에 대하여, 펄스 선택 억제 함수에 기초하여 요청된 펄스 타이밍들의 세트로부터 선택된 특정된 시간들에서의 출력 펄스들의 세트와, 각각의 출력 펄스와 연관된 자극 진폭을 결정한다. 다중-채널 전극 어레이는 자신들의 연관된 자극 진폭들에서 출력 펄스들을 주위 티슈에게 가한다.

Description

박동성 달팽이관 이식 자극 전략{PULSATILE COCHLEAR IMPLANT STIMULATION STRATEGY}

본 출원은 2007년 11월 9일자로 출원된 미국 가출원 특허 번호 제60/986,690호를 우선권 주장하며, 이것은 본 명세서에 참조로서 통합된다.

본 발명은 이식가능한 의료 기기들에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그러한 기기들에서 자극 펄스들을 코딩하는 기술들에 관한 것이다.

달팽이관 이식은 심한 귀머거리 또는 심한 청각 장애가 있는 사람들에게 청각을 제공할 수 있는 이식가능 시스템들이다. 증폭된 소리 신호를 중이(middle ear)에 기계적으로 적용하는 종래의 보청기와는 달리, 달팽이관(cochlear) 이식은 내이(inner ear)에 있는 청신경을 흥분시키는 다중의 이식 전극들에게 직접적인 전기 자극을 제공한다. 대부분의 현재 달팽이관 이식 전기 자극 코딩 전략들은 음향 신호를 개별 주파수 대역들로 분할하고 이들 대역들 각각의 포락선(envelope)(즉, 에너지)을 추출함으로써 음향 신호를 표현한다. 이들 음향 신호의 포락선 표현들은 각각의 전극의 자극 크기를 규정하는데 사용된다.

현재 한 접근법인, Med_E1 OPUS 1 및 OPUS2 음성 프로세서들에서 상업적으로 이용가능한 FSP(Fine Structure Processing) 코딩 전략은 대역 통과 신호들의 위상을 분석하고 자극 펄스들을 대응하는 전극의 위상에 있어서 특정 이벤트들과 동기시킨다. FSP 코딩에서, 시간 이벤트들은 대역 통과 신호의 제로 크로싱(zero crossing)들을 사용하여 규정되고, 여기서 모든 시스템 채널들은 미리 정해진 순서로 순차적으로 자극된다("자극 프레임"). 각 채널의 자극 레이트 또는 그리드 각각은 일반적으로 연속적인 자극 펄스들간의 포즈(pause)들과 펄스 지속기간들의 합으로 규정된다. 하나의 자극 프레임의 프레임 레이트(즉, 반복 레이트)는 각각의 채널의 자극 레이트 또는 그리드(grid), 전형적으로는 1000-2000 Hz와 동일하다.

FSP 코딩은, 예를 들면, 대역 통과 신호에서 시간(temporal) 정보를 나타내기 위한 미국 특허 번호 제6,594,525호(본 명세서에서 참조로서 통합됨)에 설명된 CSSS(Channel Specific Sampling Sequences)를 사용한다. 대역 통과 신호에서 제로 크로싱 후에, 특정 CSSS는 할당된 전극에서 시작된다. 시간 정확도는 FSP 코딩에서의 프레임 레이트와 동일한 그리드에 의해 결정된다. 이러한 정확도는 시간적 미세 구조 정보를 몇백 헤르쯔(Hertz)까지 코딩하는 것을 가능하게 한다. FSP에서의 CSSS의 시간 정확도는 펄스 지속기간들에 의해 주로 규정되는데, 즉, CSSS의 정확도가 낮고 시간적으로 코딩된 최대 주파수도 마찬가지로 낮은 높은 펄스 지속기간에서 주로 규정된다.

자극 펄스들의 보다 높은 시간 정확도는, 예를 들면, 미국 특허 번호 제7,283,876호(본 명세서에서 참조로서 통합됨)에 설명된 바와 같이, 선택된 채널 자극 그룹들의 사용과 함께 CSSS를 사용하는 시간적 미세 구조 코딩 전략에 의해 달성될 수 있다. 채널들의 상이한 유형들(예를 들면, CSSS 채널들 및 포락선 채널들)이 규정되고 임의의 채널들은 그룹화되어야 한다. 예를 들면, 모든 CSSS 채널들은 그룹들 중 몇몇이 주어진 자극 프레임 동안 보다 종종 반복되는 하나 또는 그 이상의 그룹들에 놓여진다. 그리고, 주어진 그룹 내에서, 하나 또는 그 이상의 채널들이 동시에 자극될 수 있다. 이것은 결과적으로 프레임 레이트의 배수인 CSSS 자극의 시간 그리드가 된다. CSSS의 시간 정확도가 개선됨에 따라 짧은 펄스 지속기간들을 사용하여 높은 시간 그리드에 기초하여 위상 정보를 (대략 1000 Hz까지) 코딩할 수 있다. 높은 펄스 지속기간들로 인해, 시간 정확도 및 프레임 레이트(즉, 고주파수 포락선 채널들의 레이트)가 다시 감소된다. CSSS, 선택된 그룹들, 및 동시 자극에 대한 가장 그럴듯한 조합들도 최고 CSSS 채널 및 이웃하는 포락선 채널들의 평균 CSSS 레이트들 간의 어느 정도 오정합을 가질 것이다. 그러한 시간적 미세 구조 코딩 전략들에서, 특정 수의 요청된 자극 펄스들이 선택해제(deselect)된다. (주로 CSSS 채널들 내의) 선택해제된 자극 펄스들의 수는 보다 높은 펄스 지속기간들과 함께 더 커지고, 이는 시간 정보의 손실을 초래할 수 있다.

현재의 문헌에서는 몇몇 시간적 미세 구조 정보를 제공하는 세 개의 다른 접근법들을 설명하고 있다. PDT(Peak Derived Timing)은 (본 명세서에 참조로서 통합된) Vandali 등의 Pitch Ranking Ability Of Cochlear Implant Recipients: A comparison Of Sound-Processing Strategies, J Acoust Soc Am. 2005년 5월; 117(5): 3126-38에서 설명되었다. PDT 코딩은 달팽이관 이식 사용자들에게 실험적으로 사용되었고, 대역 통과 신호들에서의 포지티브 피크들로부터 자극 펄스들의 타이밍을 도출하였다. 펄스들의 타이밍은 동시에 요청된 자극 펄스들을 지연하거나 전진(advance)시키는 중재(arbitration) 기법에 의해 관리되었다. 이 알고리즘에서는 처리가 어려운 동작은 구현되지 않았다.

AIS(Asynchronous Interleaved Sampling)은 (본 명세서에 참조로서 통합된) Sit 등의 A Low-Power Asynchronous Interleaved Sampling Algorithm For Cochlear Implants That Encodes Envelope And Phase Information, IEEE Trans Biomed. Eng. 2007년 1월; 54(1):138-49에 설명되어 있다. AIS 전략은 대역 통과 신호들로부터의 시간 이벤트들의 비동기식 추출을 사용했지만, 인터리빙된(interleaved) 자극 펄스들의 어떤 핸들링도 부족하였고, 이러한 핸들링은 사용가능한 달팽이관 이식 음향 코딩 전략의 필요한 부분이다.

STAR(Spike-based Temporal Auditory Representation) 전략은, 예를 들면, (본 명세서에 참조로서 통합된) Grayden 등의 A Cochlear Implant Speech Processing Strategy Based On An Auditory Model, Proceedings of the 2004 Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing Conference, 14-17 Dec. 2004:491-496에 설명된 바와 같이 청각 모델(auditory model)에 기초하고 있다. STAR 접근법은, CSSS와 어느 정도 유사하게, 대역 통과 신호들의 제로 크로싱들로부터 펄스 타이밍을 추출하였다. 이 전략에서 '스파이크 타이밍 경쟁들(spike timing contentions)'은 자극 펄스들을 제로 크로싱 주위의 상이한 시간 인스턴스들로 체계적으로 시프팅함으로써 해결된다. 그 알고리즘에 관한 세부사항은 주어져 있지 않다. 고주파 채널들에 대한 평균 자극 레이트는 제한되지만, 그 메커니즘에 관한 어떤 세부사항도 공개문서에 주어져 있지 않다.

이식가능한 기기는 각각의 채널이 어레이 내의 전극과 연관되어 있는 다중-채널 전극 어레이를 포함한다. 오디오 처리 단계는 입력 오디오 신호를 처리하여 오디오 주파수들 중의 연관 대역들을 나타내는 출력 채널 신호들을 생성한다. 타이밍 및 포락선 검출기는 샘플링 간격들의 시퀀스로 출력 채널 신호들을 처리하고, 각각의 샘플링 간격에 대해서, 이 처리는, i. 각각의 출력 채널 신호에 대하여, 복수의 펄스 타이밍 요청을 포함하는 요청된 펄스 타이밍들의 세트와, ii. 펄스 타이밍 요청들에 대해 펄스 크기를 나타내는 대응 포락선 신호(envelope signal)들의 세트를 결정한다. 펄스 선택 진폭 규정 단계는, 요청된 펄스 타이밍들의 각각의 세트에 대하여, 펄스 선택 억제 함수(pulse selection inhibition function)에 기초하여 요청된 펄스 타이밍들의 세트로부터 선택된 특정된 시간들에서의 출력 펄스들의 세트와, 각각의 출력 펄스와 연관된 자극 진폭(stimulation amplitude)을 결정한다. 다중-채널 전극 어레이는 자신들의 연관된 자극 진폭들에서 출력 펄스들을 주위 티슈(tissue)에게 가한다.

보다 특정적인 실시예들에서, 억제 함수는 절대 억제 상태를 규정하기 위해서 때때로(at times) 일정하고, 및/또는 상대적 억제 상태를 규정하기 위해서 때때로 변화될 수 있다. 억제 함수는 출력 채널에 의존하고, 및/또는, 예를 들면, 펄스 크기에 대한 억제 상태의 비율을 반영하는 펄스 크기에 의존할 수 있다. 출력 펄스들은 억제 함수에 의해 규정되는 억제 상태의 길이에 기초하여 선택될 수 있고, 예를 들면, 출력 펄스들은 억제 상태의 짧음(shortness)에 기초하여 우선적으로 선택될 수 있다.

특정 실시예들에서, 입력 오디오 신호는 CSSS(channel specific sampling sequences)에 의해 출력 채널 신호들에 나타내어지는 시간적 구조 특성들(temporal structure characteristics)을 포함하고, 및/또는 출력 펄스들의 특정된 시간들에 반영된다. 전극 어레이는 특히 달팽이관 이식 전극 어레이일 수 있다.

도 1은 전형적인 음향 신호의 예를 도시한다.
도 2는 필터들의 뱅크에 의해 신호들의 세트(입력 채널들)로 분해된 음향 신호를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 및 에너지 검출기의 예를 도시한다.
도 4는 입력 신호들의 세트로부터 추출된 포락선들의 예들을 도시한다.
도 5는 입력 신호들의 세트로부터 추출된 요청된 자극 자극 펄스들의 타이밍을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PSADS(Pulse Selection and Amplitude Definition Stage)의 예를 도시한다.
도 7은 PSADS 내의 펄스 선택 알고리즘의 가능한 구현의 예를 도시한다.
도 8은 실시예에 따른 선택된 자극 펄스들의 예를 도시한다.
도 9는 시스템이 순차 구현에서의 복형(biphasic) 자극 펄스들의 예를 도시한다.
도 10은 시스템이 순차 구현에서의 복형 자극 펄스들의 추가 상세를 도시한다.

본 발명의 실시예들은 다중-채널 전극 어레이를 갖는 이식가능 기기에 대한 신호 코딩 전략에 관한 것이다. 신호 코딩 전략은 이전보다 더 높은 시간적 정확도 및 더 높은 펄스 지속기간들에서 음성 신호들의 시간적 특성들을 인코딩한다. 시간적 미세 구조가 인코딩되고, 굴절 신경 다발(refractor nerve populations)들의 자극이, 자극 펄스들이 하나 또는 그 이상의 전극들로 전달되는지 여부를 판정하는 억제 함수에 의해 억제(inhibit)될 수 있다. 그러한 신호 코딩은 고정된 자극 레이트들 및 채널 순서(order)들에 더 이상 기초하지 않고, 시간적 미세 구조의 인코딩은 심지어 더 긴 펄스 지속기간들에서도 더 정확하다.

도 1은 짧은 시구간에 걸쳐 전체적인 진폭이 변하는 전형적인 음성 신호를 도시한다. 그러한 음성 신호는 본래부터 신호를 특정하는 특정 타이밍 정보를 포함한다. 오디오 전기 신호 같은 이러한 형태에서의 음성 신호는 전형적으로 다중 출력 채널 신호들이 되도록 전처리된다. 예를 들면, 하나의 공통적인 접근은 초기 오디오 신호를, 오디오 신호가 대역 통과 필터링에 의해 분해되어 도 2에 도시된 예와 같은 출력 채널 신호들의 세트를 형성하는 - 이들 각각은 오디오 주파수들의 연관 대역을 나타냄 - 필터들의 뱅크로 전처리하는 것이다. 대안으로, 또 다른 실시예에서, 초기 오디오 신호는 다중 출력 채널 신호들을 제공하는 하나 또는 그 이상의 비선형 필터들에 의해 처리될 수 있다.

서로 다른 유형들의 출력 채널들이 규정되어야 하는 이전의 미세 구조 처리 접근법(예를 들면, CSSS 미세 구조 채널들 및 포락선 채널들)과는 달리, 본 발명의 실시예들은 모든 출력 채널들을 동일하게 처리한다. 도 3은 대역 통과 필터들의 뱅크로부터의 도 2에 도시된 음성 신호들과 같은 출력 채널 신호들의 세트를 입력으로서 수신하는 TED(Timing and Envelope Detector)의 예를 도시한다. TED는 이들 출력 채널 신호들을, 예를 들면, (예를 들면, 최대 펄스 지속기간의 역(inverse)인) 전기 자극을 위해 사용되는 펄스 지속기간들에 의해 규정될 수 있는 주어진 레이트에서 샘플링되는 샘플링 간격들의 계속적인 시퀀스에서 처리한다. TED는 각각의 샘플링 간격으로부터 임의의 시간 이벤트들, 예를 들면, 제로 크로싱들, 신호 최대값, 적응형 임계 레벨들뿐만 아니라 포락선 정보를 추출한다. TED는 펄스 크기들의 계산을 위해 역할하는 (예를 들면, 도 4에 도시된) 포락선 신호들의 세트, 및 요청된 자극 펄스들을 플래깅하는(flag) (예를 들면, 도 5에 도시된) 시간 이벤트 신호들의 세트를 출력한다.

도 6에 도시된 바와 같이, TED 출력들은, 감소된 시간 이벤트들의 세트(출력 자극 펄스들)를 선택하고 그 선택된 출력 펄스들에 대한 자극 진폭들을 계산하는 PSADS(Pulse Selection/Amplitude Definition Stage)에 제공된다. PSADS는 억제 함수를 사용하여 각각의 출력 채널에 대해 억제 상태를 계산하고 분석한다. 각각의 샘플링 간격 내에서, 요청된 펄스들이 식별되고, 억제 상태들 및 식별된 채널들의 포락선들에 기초하여, 펄스를 요청하는 적어도 하나의 채널이 선택된다. 예를 들면, PSADS가 펄스들을 선택하기 위한 한 방법은 최단의 연관 억제 상태들을 갖는 각각의 샘플링 간격 내에서 하나 또는 그 이상의 펄스 요청들을 선택하는 것일 수 있다. 보다 복잡한 선택 알고리즘들은 펄스 진폭에 대한 억제 상태의 비율이 선택 기준으로서 역할을 하도록 요청된 펄스들의 포락선들을 고려할 수 있다. 도 7은 억제 함수의 간단한 원형(prototype)을 사용하는 선택 프로세스를 도시하는데, 여기에서 별표는 채널마다의 요청된 펄스들의 타이밍을 나타내고, 실선들은 선택된 펄스들을 도시하고, 점선들은 억제 상태들을 도시한다.

펄스 요청이 출력 펄스로서 선택되면, 채널- 및 진폭- 특정적 억제 함수가 선택된 출력 채널에 대해 트리거된다. 도 7에 도시된 특정 실시예에서, 억제 함수는 최대 또는 절대 억제 위상동안 수백 마이크로초(예를 들면, 500μs)동안 일정하고, 다음에 상대적인 억제 위상을 규정하는 또 다른 수백 마이크로초(예를 들면, 1500μs)의 기간에 걸쳐 제로(0)로 향하면서 감소된다. 이 실시예에서, 절대 억제 위상 내에서 발생하는 요청된 펄스들은 자극을 위한 출력 펄스들로서 선택되지 않는다. 따라서, 이 예에서, 억제 시간들은 시스템의 최대 채널-특정적 자극 레이트를 규정하는데 사용될 수 있다. 도 8은 이 펄스 선택의 결과로 초래되는 감소된 시간 이벤트들(선택된 출력 펄스들)의 세트를 도시한다. 도 5에 도시된 초기에 요청된 펄스 타이밍들과 비교할 때, PSADS에 의해 산출된 선택된 출력 펄스 타이밍들의 수는, 특히 고주파들에서, 현저하게 감소된다. 도 9는 상이한 채널 전극들에 적용되는 결과적인 복형(biphasic) 자극 펄스들 및 자신들의 펄스 진폭들을 도시한다. 도 10은 도 9에 도시된 시간의 일부를 상세히 확장한 것을 도시한다.

그러한 자극 타이밍 접근법들은 매우 정확한 저주파의 시간적 미세 구조의 표현을 제공할 수 있다. 예를 들면, 출력 채널마다의 자극의 시간 그리드는 전기 자극에 요구되는 최대 펄스 지속기간에 의해 규정될 수 있다. 50μs의 전형적인 복형 펄스 지속기간들을 가짐으로써, 20kHz까지의 시간 그리드가 실현될 수 있다. 상대적으로 긴 전기 펄스들에서도, 타이밍에 대한 보다 높은 정확도가 달성될 수 있다. 예를 들면, 각각의 출력 채널에 대해 100μs 펄스의 지속기간에 대해, 10kHz의 자극 그리드가 달성될 수 있다. 각각의 샘플링 간격에 대해 단지 하나의 출력 펄스가 선택되는 실시예에서, 시간 그리드는, 임의의 시간 인스턴스에서(at any time instance) 하나의 자극 펄스를 또한 가하는 선택된 전극 채널 그룹들과 CSSS만의 가장 빠른 가능한 조합보다도 두 배 빠르다. 선택된 전극 채널 그룹들과의 CSSS의 가장 빠른 가능한 조합들에 비해, 선택해제된 펄스들의 수가 특정 실시예들에서 대규모로 감소될 수 있다. 예를 들면, 20kHz의 시간 그리드 및 500μs의 절대 억제 위상에서, 무시할 만큼 작은 수의 요청된 자극 펄스들이 1000Hz 이상까지 시간적 미세 구조를 수반하는(carrying) 출력 채널들로부터 선택해제되면 된다.

특정 실시예들은 완전히 이식가능한 달팽이관 이식 시스템과 같은 상대적으로 낮은 공급 전압을 갖는 시스템에서 구현될 수 있다. 그러한 시스템에서, 낮게 맞추어진(low compliance) 전압들은 편안한 정도의(comfortable) 소리를 달성하기 위해 상대적으로 긴 자극 펄스들을 필요로 할 것이다. 실시예들은 심지어 낮은 공급 전압들에서조차도 시간적 미세 구조의 표현을 가능하게 하고 따라서 낮은 전압들이 맞는 환자들에게도 사용될 수 있다. 특정 실시예는 동시 자극 또는 순차 자극 중 어느 하나를 가능하게 하는 달팽이관 이식으로 구현될 수 있다.

실시예들은 또한 달팽이관 이식 자극에 기인한 안면 자극으로 고생하는 환자들에게도 사용될 수 있다. 그러한 적용예들은 상대적으로 긴 펄스 지속기간들을 필요로 하고, 그러한 조건들 하에서, 본 발명의 실시예들은 시간적 미세 구조를 정확하게 송신할 수 있다.

채널-/진폭-특정적 억제 함수의 유형 및 형태는 채널 특정 자극 레이트들을 규정하는데 사용될 수 있다. 억제 함수에 배타적으로 기초하는 채널 선택 및 500μs의 절대/최대 억제를 갖는 전술한 원형의 억제 함수를 갖는 전술한 시스템은 최대로 채널마다 2000Hz의 자극을 가능하게 할 수 있다. 더 긴 절대 억제의 지속기간들은 전기 자극을 통한 전력 소비를 대폭적으로 감소시키는데 사용될 수 있다.

몇몇 실시예들은 또한 인간의 귀의 자연적인 신경 거동(behavior)을 양호하게 흉내 낼 수 있다. 특히, 저주파 채널들에 접속된 전극들에 의해 자극되는 신경 다발들은 더 낮은 레이트들에서 자극될 것이다. 이들 전극들에 대한 자극은 광범위한 범위의 억제 함수들 및 시간들에 대해 비교적 결정론적일 것이다. 고주파 채널들은 의사-확률론적인(pseudo-stochastic) 타이밍을 자극 펄스들에 가할 수 있다. 주어진 TED 및 억제 시상수 및 펄스 폭들(시간 그리드)의 선택에 대해, 채널 특정적 자극 레이트는 대응하는 전극 채널의 특정 주파수와 거의 동일할 것이고, 반면에, 고주파 전극 채널들에 대해서는 자극 레이트의 "자연적인(natural)" 포화(saturation)가 얻어질 수 있다. 억제 함수는 한 전극 채널 내의 자극된 신경 다발들의 리프랙토리 반응(refractory behavior)을 허용할 수 있는데, 이는 일정한 소리 인지에서의 자극 전력의 감소도 가져올 것이다.

PSADS의 특정 실시예들은 출력 펄스들을 선택하고 규정하는데 유용한 부가의 기능을 또한 제공할 것이다. 따라서, PSADS는 이 목적을 위해 환자-특정적 및 전극-특정적 자극 진폭들을 규정하기 위한 비선형 회로와 같은 하드웨어 및/또는 소프트웨어 모듈들을 전형적으로 포함할 수 있다. 예를 들면, 억제 함수 알고리즘의 특정 구현은 그러한 목표들을 고려할 수 있다. 결과적으로 특정 실시예들에서, PSADS는 전술한 것보다 더 복잡할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 임의의 종래의 컴퓨터 프로그래밍 언어로 구현될 수 있다. 예를 들면, 바람직한 실시예들은 절차형 프로그래밍 언어(예를 들면, "C") 또는 객체 지향 프로그래밍 언어(예를 들면, "C++", 파이썬(Python))로 구현될 수 있다. 본 발명의 대체 실시예들은 사전 프로그래밍된 하드웨어 구성요소들, 다른 연관된 컴포넌트들, 또는 하드웨어와 소프트웨어 컴포넌트들의 조합으로서 구현될 수 있다.

실시예들은 컴퓨터 시스템과 사용하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 그러한 구현예는 컴퓨터 판독가능 매체(예를 들면, 디스켓, CD-ROM, ROM, 또는 고정 디스크)와 같은 유형적 매체 상에 고정된 일련의 컴퓨터 명령어들, 또는 매체를 거쳐 네트워크에 접속된 통신 어댑터와 같은, 모뎀 또는 다른 인터페이스 디바이스를 통해 컴퓨터 시스템으로 송신가능한 일련의 컴퓨터 명령어들을 포함할 수 있다. 매체는 유형의 매체(예를 들면, 광 또는 아날로그 통신선들) 또는 무선 기술들(예를 들면, 마이크로파, 적외선 또는 다른 송신 기술들)로 구현되는 매체일 수 있다. 일련의 컴퓨터 명령어들은 시스템에 대해 본 명세서에서 전술한 모든 또는 부분적인 기능을 구체화한다. 당업자는 그러한 컴퓨터 명령어들이 많은 컴퓨터 아키텍처 또는 오퍼레이팅 시스템들과 사용하기 위한 다수의 프로그래밍 언어들로 작성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 그러한 명령어들은 반도체, 자기, 광 또는 다른 메모리 디바이스 같은 임의의 메모리 디바이스에 저장될 수 있고, 광, 적외선, 마이크로파, 또는 다른 송신 기술들과 같은 임의의 통신 기술을 사용하여 송신될 수 있다. 그러한 컴퓨터 프로그램 제품은 인쇄된 또는 전자 문서화를 동반하는 분리형 매체(예를 들면, 시판 소프트웨어(shrink wrapped software))로서 배포될 수 있고, (예를 들면, 시스템 ROM 또는 고정 디스크 상에서) 컴퓨터 시스템에 사전로딩(preload)될 수 있거나, 서버 또는 네트워크(예를 들면, 인터넷 또는 월드 와이드 웹)를 통해 전자 게시판으로부터 배포될 수 있다는 것이 예상된다. 물론, 본 발명의 몇몇 실시예들은 소프트웨어(예를 들면, 컴퓨터 프로그램 제품)와 하드웨어의 조합으로서 구현될 수 있다. 또 다른 실시예들은 완전히 하드웨어로서, 또는 완전히 소프트웨어(예를 들면, 컴퓨터 프로그램 제품)으로서 구현된다.

본 발명의 다수의 예시적 실시예들이 개시되었지만, 본 발명의 진정한 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 몇몇 이점을 달성할 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게는 명백하다.

Claims

이식된 다중 채널 전극 어레이(implanted multi-channel electrode array) - 각각의 채널은 어레이 내의 한 전극과 연관됨 - 들을 활성화(activate)하는 방법으로서,
입력 오디오 신호를 처리하여 각각이 오디오 주파수들 중의 연관 대역을 나타내는 복수의 출력 채널 신호를 생성하는 단계와,
샘플링 간격들의 시퀀스로 출력 채널 신호들을 처리하는 단계 - 각각의 샘플링 간격에 대해서, 이 처리는,
i. 각각의 출력 채널 신호에 대하여,
a) 복수의 펄스 타이밍 요청을 포함하는 요청된 펄스 타이밍들의 세트와,
b) 펄스 타이밍 요청들에 대해 펄스 크기를 나타내는 대응 포락선 신호(envelope signal)들의 세트를 결정하고,
ii) 요청된 펄스 타이밍들의 각각의 세트에 대하여,
a) 펄스 선택 억제 함수(pulse selection inhibition function)에 기초하여 요청된 펄스 타이밍들의 세트로부터 선택된 특정된 시간들에서의 출력 펄스들의 세트와,
b) 각각의 출력 펄스와 연관된 자극 진폭(stimulation amplitude)을 결정함 - 와,
어레이 내의 전극들을, 이들의 연관된 자극 진폭들에서의 대응 출력 펄스들로 활성화하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 억제 함수는 절대 억제 상태를 규정하기 위해서 때때로(at times) 일정한 방법.
제1항에 있어서, 억제 함수는 상대적 억제 상태를 규정하기 위해서 때때로 변화하는 방법.
제1항에 있어서, 억제 함수는 펄스 크기에 의존하는 방법.
제4항에 있어서, 억제 함수는 펄스 크기에 대한 억제 상태의 비율을 반영하는 방법.
제1항에 있어서, 억제 함수는 출력 채널에 의존하는 방법.
제1항에 있어서, 출력 펄스들은 억제 함수에 의해 규정되는 억제 상태의 길이에 기초하여 선택되는 방법.
제7항에 있어서, 출력 펄스들은 억제 상태의 짧음(shortness)에 기초하여 우선적으로 선택되는 방법.
제1항에 있어서, 입력 오디오 신호는 CSSS(channel specific sampling sequences)에 의해 출력 채널 신호들에 나타내어지는 시간적 구조 특성들(temporal structure characteristics)을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 입력 오디오 신호는 출력 펄스들의 특정된 시간들에 반영되는 시간적 구조 특성들을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 전극 어레이는 달팽이관 이식 전극 어레이(cochlear implant electrode array)인 방법.
다중 채널 전극 어레이를 갖는 이식용 기기로서,
각각의 출력 채널은 어레이 내의 전극과 연관되고,
상기 기기는,
입력 오디오 신호를 처리하여 각각이 오디오 주파수들 중의 연관 대역을 나타내는 복수의 출력 채널 신호를 생성하기 위한 오디오 처리 단과,
샘플링 간격들의 시퀀스로 출력 채널 신호들을 처리하기 위한 타이밍 및 포락선 검출기 - 각각의 샘플링 간격에 대해서, 이 처리는, 각각의 출력 채널 신호에 대해서,
i. 복수의 펄스 타이밍 요청을 포함하는 요청된 펄스 타이밍들의 세트, 및
ii. 펄스 타이밍 요청들에 대해 펄스 크기를 나타내는 대응 포락선 신호들의 세트를 결정하는 것을 포함함 - 와,
요청된 펄스 타이밍들의 각각의 세트에 대하여,
i. 펄스 선택 억제 함수에 기초하여 요청된 펄스 타이밍들의 세트로부터 선택된 특정된 시간들에서의 출력 펄스들의 세트, 및
ii. 각각의 출력 펄스와 연관된 자극 진폭을 결정하기 위한 펄스 선택 진폭 규정 단과,
이들의 연관된 자극 진폭들에서의 출력 펄스들을 주변 티슈(tissue)에게 가하기 위한 다중 채널 전극 어레이
를 포함하는 이식용 기기.
제12항에 있어서, 억제 기능은 절대 억제 상태를 규정하기 위해서 때때로 일정한 이식용 기기.
제12항에 있어서, 억제 기능은 상대적 억제 기능을 규정하기 위해서 때때로 변화하는 이식용 기기.
제12항에 있어서, 억제 기능은 펄스 크기에 의존하는 이식용 기기.
제15항에 있어서, 억제 기능은 펄스 크기에 대한 어제 상태의 비율을 반영하는 이식용 기기.
제12항에 있어서, 억제 기능은 출력 채널에 의존하는 이식용 기기.
제12항에 있어서, 출력 펄스들은 억제 기능에 의해 규정되는 억제 상태의 길이에 기초하여 선택되는 이식용 기기.
제18항에 있어서, 출력 펄스들은 억제 기능의 짧음(shortness)에 기초하여 우선적으로 선택되는 이식용 기기.
제12항에 있어서, 입력 오디오 신호는 CSSS에 의해 출력 채널 신호들에 나타내어지는 시간적 구조 특성들을 포함하는 이식용 기기.
제12항에 있어서, 입력 오디오 신호는 출력 펄스들의 특정된 시간들에 반영되는 시간적 구조 특성들을 포함하는 이식용 기기.
제12항에 있어서, 전극 어레이는 달팽이관 이식 전극 어레이인 이식용 기기.