KR20230064880A - 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법 및 이를 위한 재구성 가능한 전류 dac 기반 신경 자극 ic 칩 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법 및 이를 위한 재구성 가능한 전류 DAC 기반 신경 자극 IC 칩에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 사용자의 청력 프로파일을 획득하는 단계; 상기 청력 프로파일을 기초로 인공와우 시스템의 전극 어레이에 포함된 복수의 전극 각각에 대해 T 레벨와 C 레벨 사이의 구간을 자극 전류의 목표 범위로 설정하는 단계; 및 복수의 전류 레벨을 상기 목표 범위 내의 출력 전류에 매핑하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 신경 자극을 위한 전류 레벨의 총 개수 및 이에 따른 하드웨어 구현 오버헤드를 증가시키지 않으면서 사용자가 들을 수 있는 구간인 목표 범위 내에서 주어진 개수의 전류 레벨을 모두 활용하도록 함으로써, 자극 전류 제어의 분해능을 크게 향상시킬 수 있다. 이를 통해 인공와우 사용자의 강도 식별 단계를 증가시켜 음질을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 신경 자극을 위한 전류 레벨의 총 개수 및 이에 따른 하드웨어 구현 오버헤드를 증가시키지 않으면서 사용자가 들을 수 있는 구간인 목표 범위 내에서 주어진 개수의 전류 레벨을 모두 활용하도록 함으로써, 자극 전류 제어의 분해능을 크게 향상시킬 수 있다. 이를 통해 인공와우 사용자의 강도 식별 단계를 증가시켜 음질을 향상시킬 수 있게 된다.
Description
본 발명은 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법 및 이를 위한 재구성 가능한 전류 DAC 기반 신경 자극 IC 칩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 설명하면 인공와우 사용자의 강도 식별 단계를 증가시켜 음질을 향상시킬 수 있는 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법 및 이를 위한 재구성 가능한 전류 DAC 기반 신경 자극 IC 칩에 관한 것이다.
인공와우(cochlear implant, CI)는 청신경에 전기 자극을 직접 제공해 줌으로써 손상되거나 상실된 청신경 세포의 기능을 대행하는 전기적 장치로서, 음향 처리기와 이식 장치로 구성된다. 음향 처리기는 마이크를 통해 음향 신호를 수신하여 처리하고, 처리된 음향 신호를 유도 결합 코일을 통해 무선으로 이식 장치로 전달한다. 이식 장치는 수신한 데이터에 따라 전극 어레이를 통해 청신경에 전기 자극을 전달하고, 또한 피드백으로 신경 반응과 임피던스를 모니터링하여 측정된 데이터를 음향 처리기로 전송한다. 여기서, 전극 어레이에 포함된 복수의 전극은 달팽이관의 서로 다른 위치에 배치되고 서로 다른 강도와 주파수로 전기 펄스를 인가하여 음향 정보를 전달한다.
인공와우는 90dB 이하의 소리를 들을 수 없는 환자에게 사용이 권고될 수 있다. 현재 약 1,500만명의 환자가 인공와우의 사용 자격을 갖추고 있으나, 실제 인공와우를 사용하기 위해 수술을 받는 환자는 연간 7만명 정도에 불과하다. 이처럼 인공와우 사용이 저조한 이유 중 하나로 음질 문제를 들 수 있다.
음질에 영향을 미치는 두 가지의 주요 인자는 주파수 식별의 문제인 피치 왜곡(pitch distortion)과, 강도 식별(intensity discrimination)이다.
강도 식별과 관련하여, 정상인과 인공와우 사용자의 강도 식별이 가능한 단계를 분석한 선행연구에 따르면, 정상인은 50 내지 200 사이의 강도 레벨을 식별할 수 있는데 반해, 인공와우 사용자는 5 내지 45 사이의 강도 레벨만을 식별할 수 있다. 따라서, 인공와우 사용자의 강도 식별 단계를 증가시키기 위한 기술이 필요하다.
Caldwell MT, et al, "Assessment and improvement of sound quality in cochlear implant users," Laryngoscope Investig Otolaryngol. 2017.
Zeng FG, "Trends in cochlear implants," Trends Amplif, 2004.
David A. Nelson et al, "Intensity discrimination as a function of stimulus level with electric stimulation," The Journal of the Acoustical Society of America, 1996.
이와 같이 본 발명에 따르면, 인공와우 사용자의 강도 식별 단계를 증가시켜 음질을 향상시킬 수 있는 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법 및 이를 위한 재구성 가능한 전류 DAC 기반 신경 자극 IC 칩을 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법에 있어서, 사용자의 청력 프로파일을 획득하는 단계; 상기 청력 프로파일을 기초로 인공와우 시스템의 전극 어레이에 포함된 복수의 전극 각각에 대해 T 레벨와 C 레벨 사이의 구간을 자극 전류의 목표 범위로 설정하는 단계; 및 복수의 전류 레벨을 상기 목표 범위 내의 출력 전류에 매핑하는 단계를 포함한다.
상기 목표 범위 내의 전류에 매핑하는 단계는, 상기 복수의 전류 레벨 중 최소 전류 레벨은 상기 T 레벨에 매핑하고, 상기 복수의 전류 레벨 중 최대 전류 레벨은 상기 C 레벨에 매핑하며, 나머지 전류 레벨들은 상기 T 레벨과 상기 C 레벨 사이에서 선형, 지수, 또는 조각별 선형 방식으로 전류에 매핑할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면 재구성 가능한 전류 DAC 기반 신경 자극 IC 칩에 있어서, 클록을 이용하여 수신 데이터를 복원하는 클록 및 데이터 복원 블록; 데이터를 전송하는 백 텔레메트리 블록; 인공와우 시스템의 전극 어레이에 포함된 복수의 전극에 자극 펄스를 전달하는 신경 자극기; 상기 복수의 전극을 통해 전극 임피던스 및 전기 유발 복합 활동 전위를 모니터링하는 신경 기록기; 상기 클록 및 데이터 복원 블록에 의해 디코딩된 데이터에 따라 상기 신경 자극기의 입력 신호를 제어하고, 상기 신경 기록기로부터 수신한 신호를 백 텔레메트리 블록을 통해 외부 장치로 전송하도록 제어하는 디지털 컨트롤러를 포함하며, 상기 신경 자극기는, 전류 오프셋의 설정을 위한 오프셋 DAC 및 상기 전류 오프셋에 미리 정해진 전류만큼 더해주기 위한 증분 DAC를 포함하며, 상기 오프셋 DAC와 상기 증분 DAC의 출력 전류를 이용하여 최종 출력 전류를 생성하여 출력한다.
상기 전류 오프셋은 사용자의 청력 프로파일을 기초로 T 레벨로 설정되고, 상기 증분 DAC는 복수의 전류 레벨이 T 레벨과 C 레벨 사이의 출력 전류에 매핑되도록 미리 정해진 전류만큼 더해줄 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 신경 자극을 위한 전류 레벨의 총 개수 및 이에 따른 하드웨어 구현 오버헤드를 증가시키지 않으면서 사용자가 들을 수 있는 구간인 목표 범위 내에서 주어진 개수의 전류 레벨을 모두 활용하도록 함으로써, 자극 전류 제어의 분해능을 크게 향상시킬 수 있다. 이를 통해 인공와우 사용자의 강도 식별 단계를 증가시켜 음질을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 전류 DAC(I-DAC) 방식에 따른 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 확대 전류 DAC(Zoom I-DAC) 방식에 따른 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공와우 시스템의 이식 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 인공와우에서의 신호 처리 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 인공와우에서의 신호 처리 과정에 따른 신호 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 종래의 제어 방법을 사용한 경우의 신호 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 제어 방법을 사용한 경우의 신호 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 종래 기술과 본 발명에 따른 출력 전류를 비교하여 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 확대 전류 DAC(Zoom I-DAC) 방식에 따른 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공와우 시스템의 이식 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 인공와우에서의 신호 처리 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 인공와우에서의 신호 처리 과정에 따른 신호 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 종래의 제어 방법을 사용한 경우의 신호 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 제어 방법을 사용한 경우의 신호 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 종래 기술과 본 발명에 따른 출력 전류를 비교하여 도시하는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
우선, 본 발명에 따른 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법 및 이를 위한 재구성 가능한 전류 DAC 기반 신경 자극 IC 칩을 설명하기에 앞서, 인공와우 사용을 위한 장치 매핑에 대해 설명한다.
인공와우 사용을 위해 사용자가 이식 장치를 체내에 삽입하는 수술을 시행하고 나면, 각 사용자별로, 그리고 전극 어레이에 포함된 복수의 전극 각각에 대해 적절한 청각 신경 자극을 전달하기 위해서 장치 매핑을 수행해야 한다.
사용자는 가청 역치(T level)와 편안한 청취 레벨(C level) 사이의 자극 전류 범위에서 청각을 인지할 수 있는데, 이 두 레벨은 전극과 조직 사이의 계면 임피던스에 의해 크게 영향을 받으며, 임피던스 값은 전극마다 그리고 사용자마다 크게 다르다. 따라서, 특정 사용자에 대해 복수의 전극에서 적절한 청각 신경 자극 레벨을 알기 위해서는 해당 사용자 및 주어진 전극 어레이에 대한 청력 프로파일(hearing profile)을 구성하는 프로파일링 절차가 필수적이다.
프로파일링 절차에서 T 레벨 및 C 레벨은 통상적으로 사용자의 직접적인 반응에 따라 결정될 수 있다. 또한, 의사소통이 불가능한 환자(예를 들어, 유아)의 경우 전기 유발 복합 활동 전위(electrically evoked compound action potentials; ECAP)와 같은 수단을 피드백으로 사용할 수 있다.
도 1은 종래의 전류 DAC(I-DAC) 방식에 따른 제어 방법을 설명하기 위한 도면으로, (a)는 사용자의 청력 프로파일을 도시하고, (b)는 종래의 I-DAC 방식에 따른 제어 방식을 도시한다.
통상적으로, 인공와우에서의 최대 자극 전류는 약 2mA 이하이며, 종래의 고정된 I-DAC 방식에 따라 주어진 전류 레벨이 0~2mA의 전체 전류 범위를 커버하도록 제어하면 도 1의 (b)에 도시된 바와 같다. 여기서, EDR(Electrical Dynamic Range)은 T 레벨과 C 레벨 사이의 구간인 전기적 동적 범위를 나타내고, CL DR(Current Level Dynamic Range)은 전류 레벨 동적 범위를 나타내는 것이다. 인공와우에서 주어진 개수의 전류 레벨 중에서 각 전류 레벨에 매핑된 출력 전류가 EDR 내에 포함되는 전류 레벨만이 해당 사용자의 해당 전극에 대해 유효한 신경 자극을 전달할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 확대 전류 DAC(Zoom I-DAC) 방식에 따른 제어 방법을 설명하기 위한 도면으로, (a)는 사용자의 청력 프로파일을 도시하고, (b)는 본 발명의 실시예에 따른 확대 I-DAC 방식에 따른 제어 방식을 도시한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에서는 종래의 제어 방법과는 달리 각 사용자의 청력 프로파일을 기초로 T 레벨와 C 레벨 사이의 구간인 EDR를 목표 범위(Target coverage)로 설정하고, 주어진 모든 전류 레벨이 EDR 내의 출력 전류에 매핑되도록 재구성하는 방법을 사용한다. 예를 들어, 전류 레벨이 총 255개인 경우, 제1 전류 레벨은 T 레벨의 전류에 매핑되고, 제255 전류 레벨은 C 레벨의 전류에 매핑되며, 제2 전류 레벨 내지 제254 전류 레벨은 목표 범위 내에서 선형적으로 전류에 매핑될 수 있다.
결과적으로, 전류 레벨의 총 개수 및 이에 따른 하드웨어 구현 오버헤드를 증가시키지 않으면서 사용자가 들을 수 있는 구간인 목표 범위 내에서 주어진 개수의 전류 레벨을 모두 활용하도록 함으로써, 자극 전류 제어의 분해능을 크게 향상시킬 수 있다. 이를 통해 인공와우 사용자의 강도 식별 단계를 증가시켜 음질을 향상시킬 수 있게 된다.
도 2에서는 전류 레벨과 각 전류 레벨에 대한 출력 전류가 선형적으로 매핑되는 선형I-DAC 방식에 대해 도시하였으나, 상술한 본 발명에 따른 방식은 지수 I-DAC 방식, 조각별 선형(piecewise linear; PWL) I-DAC 방식에도 동일하게 적용될 수 있다. 여기서, 지수 I-DAC는 높은 자극 레벨에 비해 낮은 자극 레벨에서 보다 미세한 제어가 필요한 인간 청각 시스템의 전기 생리학적 특성을 해결하기 위해 사용될 수 있고, PWL I-DAC는 지수 I-DAC에 비해 간단하면서도 강력한 대안으로 사용될 수 있으며, 이에 따라 낮은 자극 레벨인 T 레벨 주변에서 보다 미세한 제어를 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법의 흐름도로서, 도 2를 참조하여 상술한 확대 전류 DAC(Zoom I-DAC) 방식에 따라 주어진 모든 전류 레벨을 목표 범위 내의 전류에 매핑함으로써 유효 동적 범위를 개선하도록 구성된다.
구체적으로, 우선 사용자의 청력 프로파일을 획득한다(S110). 여기서, 청력 프로파일은 사용자에 대해 복수의 전극 각각에 대한 T 레벨 및 C 레벨을 결정하는 것으로, 청력 프로파일을 획득하는 방법은 통상의 기술자에게 공지된 다양한 방법에서 선택할 수 있는 바 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이후, 자극 전류의 목표 범위를 설정한다(S120). 구체적으로, S110 단계에서 획득한 사용자의 청력 프로파일을 기초로 T 레벨와 C 레벨 사이의 구간을 자극 전류의 목표 범위로 설정할 수 있다.
이후, 복수의 전류 레벨을 목표 범위 내의 전류에 매핑한다(S130). 즉, 도 2에 도시한 바와 같이 주어진 모든 전류 레벨이 목표 범위 내의 출력 전류에 매핑되도록 재구성한다. 일 실시예에 따르면, 최소 전류 레벨은 목표 범위의 최소 전류인 T 레벨로 매핑하고, 최대 전류 레벨은 목표 범위의 최대 전류인 C 레벨로 매핑하며, 그 사이의 복수의 전류 레벨들은 T 레벨과 C 레벨 사이에서 선형, 지수, 또는 조각별 선형 방식으로 전류에 매핑할 수 있다.
도 3을 참조하여 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법은 인공와우 시스템의 이식 장치에 포함된 프로세서(예를 들어, 도 4의 디지털 컨트롤러(227))에 의해 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공와우 시스템의 이식 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 인공와우 시스템의 이식 장치(200)는 무선 통신을 위한 코일(210), 전원 관리 및 신경 자극을 위한 IC 칩(220) 및 자극 전달을 위한 복수의 전극을 포함하는 전극 어레이(230)를 포함하여 구성된다.
여기서, IC 칩(220)은 전원 관리를 위한 정류기(Rectifier)(221) 및 부스트 컨버터(Boost Converter)(222)와, 신경 자극을 위한 입력 전압 모니터(223), 파워 온 리셋 블록(224), 클록 및 데이터 복원 블록(225), 백 텔레메트리 블록(226), 디지털 컨트롤러(227), 신경 자극기(228) 및 신경 기록기(229)를 포함하여 구성된다.
도 4에서는 신경 자극기(228) 및 신경 기록기(229)가 32 채널로 이루어진 경우를 예로 들었으나, 채널의 개수가 반드시 이로 제한되는 것은 아니며 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
신경 자극기(228)는 복수의 전극에 자극 펄스를 전달하기 위한 것으로, 본 발명에서는 재구성 가능한 전류 DAC 기반으로 동작하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 신경 자극기(228)는 2개의 DAC를 포함할 수 있으며, 여기서 하나의 DAC는 전류 오프셋 설정을 위한 오프셋 DAC로 동작하고, 다른 하나의 DAC는 전류 오프셋에 미리 정해진 전류만큼 더해주기 위한 증분 DAC로 동작할 수 있다. 신경 자극기(228)는 오프셋 DAC와 증분 DAC의 출력 전류를 이용하여 최종 출력 전류를 생성하여 출력하게 된다. 예를 들어, 오프셋 DAC는 T 레벨을 전류 오프셋으로 설정하고, 증분 DAC는 복수의 전류 레벨이 목표 범위 내에서 선형적으로 매핑되도록 결정된 기울기에 따라 미리 정해진 전류만큼 더해줄 수 있다.
신경 기록기(229)는 전극 임피던스 및 ECAP을 모니터링하기 위한 것이다.
디지털 컨트롤러(227)는 클록을 이용하여 수신 데이터를 복원하는 클록 및 데이터 복원 블록(225)에 의해 디코딩된 데이터에 따라 신경 자극기(228)에서 DAC들의 다중 입력을 제어한다. 또한, 디지털 컨트롤러(227)는 신경 기록기(229)로부터 수신한 신경 반응 또는 자극 아티팩트를 데이터를 전송하는 백 텔레메트리 블록(226)을 통해 외부 장치로 전송하도록 제어한다.
도 5는 인공와우에서의 신호 처리 과정을 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 인공와우에서의 신호 처리 과정에 따른 신호 변환을 설명하기 위한 도면이다.
우선 도 5를 참조하면, 인공와우에서의 신호 처리 과정은 크게 4 단계로 이루어질 수 있다.
제1 단계(1)는 음향 단계로서 마이크를 통해 광대역 신호를 캡처하고 노이즈 제거, 프리 앰퍼시스 필터링 등과 같은 전처리를 거치는 단계이다.
제2 단계(2)는 디지털 단계로서 광대역 신호가 디지털화되고 에너지가 채널별로 분산, 즉 별도의 주파수 대역으로 분할되는 단계이다.
제3 단계(3)는 전기 단계로서 각 채널의 에너지가 전극 활성화 레벨에 매핑되는 단계이다.
제 4 단계(4)는 자극 단계로서 실제 자극 전달을 위해 자극 전류가 선택되는 단계이다.
도 6을 참조하면, 제1 단계(1)의 광대역 신호는 dB SPL(Sound Pressure Level)의 단위로 표시된다. 이러한 광대역 신호는 제2 단계(2)에서 디지털화되고 채널별로 분산되어 협대역의 채널 진폭으로 변환되며, dB FS(Full Scale)의 단위로 표시된다. 이러한 채널 진폭 정보는 제3 단계(3)에서 자극을 위한 활성화 레벨인 전류 레벨 코드에 매핑된다. 마지막으로, 이러한 전류 레벨 코드는 제4 단계(4)에서 실제 전류 출력으로 디매핑(de-mapped)되어 전극 어레이로 전달된다.
여기서, 각 단계에서의 동적 범위는 서로 상이한 범위를 가지는 것으로 도시되어 있다. 즉, 제1 단계에서는 입력 동적 범위(Input dynamic range, IDR), 제2 단계에서는 채널 진폭 동적 범위(Channel amplitude dynamic range, CA DR), 제3 단계에서는 전류 레벨 동적 범위(Current level dynamic range, CL DR) 그리고 제4 단계에서는 전기 동적 범위(Electrical dynamic range, EDR)로 표현된다.
IDR은 인공와우 사용자가 실제로 들을 수 있는 dB SPL의 범위를 정의하는 것이고, EDR은 IDR로부터 변환된 전기적 동적 범위, 즉, T 레벨 및 C 레벨을 의미한다.
도 7은 도 1에 도시된 종래의 제어 방법을 사용한 경우의 신호 변환을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 제어 방법을 사용한 경우의 신호 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 병행하여 참조하면, 종래의 제어 방법을 사용한 경우에는 제2 단계의 협대역의 채널 진폭(CA) 정보가 전류 레벨(CL) 코드를 거쳐 실제 출력 전류로 매핑되는 과정에서 각 단계에서의 유효 동적 범위가 줄어들게 된다. 이에 반해, 본 발명에 따른 경우에는 주어진 전류 레벨(CL) 코드를 모두 활용함으로써 CL DR이 크게 개선되고 이에 따라 자극 전류 제어의 해상도를 크게 높일 수 있게 된다.
도 9는 종래 기술과 본 발명에 따른 출력 전류를 비교하여 도시하는 도면으로, (a)는 종래 기술에 따른 경우의 출력 전류(서로 상이한 기울기로 제어)를 나타내고 (b)는 본 발명에 따른 경우의 출력 전류(선형 방식 및 PWL 방식)를 나타내며, T 레벨은 150uA, C 레벨은 930uA로 가정하고 종래 기술 문헌 및 상술한 본 발명의 실시예에서 개시된 정보를 기초로 측정한 결과를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따르면 전류 레벨의 총 개수를 증가시키지 않으면서 모든 전류 레벨이 목표 범위 내의 전류를 출력함을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (4)
- 사용자의 청력 프로파일을 획득하는 단계;
상기 청력 프로파일을 기초로 인공와우 시스템의 전극 어레이에 포함된 복수의 전극 각각에 대해 T 레벨와 C 레벨 사이의 구간을 자극 전류의 목표 범위로 설정하는 단계; 및
복수의 전류 레벨을 상기 목표 범위 내의 출력 전류에 매핑하는 단계를 포함하는 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 목표 범위 내의 전류에 매핑하는 단계는,
상기 복수의 전류 레벨 중 최소 전류 레벨은 상기 T 레벨에 매핑하고, 상기 복수의 전류 레벨 중 최대 전류 레벨은 상기 C 레벨에 매핑하며, 나머지 전류 레벨들은 상기 T 레벨과 상기 C 레벨 사이에서 선형, 지수, 또는 조각별 선형 방식으로 전류에 매핑하는 인공와우 시스템을 위한 신경 자극의 유효 동적 범위 개선 방법. - 클록을 이용하여 수신 데이터를 복원하는 클록 및 데이터 복원 블록;
데이터를 전송하는 백 텔레메트리 블록;
인공와우 시스템의 전극 어레이에 포함된 복수의 전극에 자극 펄스를 전달하는 신경 자극기;
상기 복수의 전극을 통해 전극 임피던스 및 전기 유발 복합 활동 전위를 모니터링하는 신경 기록기;
상기 클록 및 데이터 복원 블록에 의해 디코딩된 데이터에 따라 상기 신경 자극기의 입력 신호를 제어하고, 상기 신경 기록기로부터 수신한 신호를 백 텔레메트리 블록을 통해 외부 장치로 전송하도록 제어하는 디지털 컨트롤러를 포함하며,
상기 신경 자극기는,
전류 오프셋의 설정을 위한 오프셋 DAC 및 상기 전류 오프셋에 미리 정해진 전류만큼 더해주기 위한 증분 DAC를 포함하며, 상기 오프셋 DAC와 상기 증분 DAC의 출력 전류를 이용하여 최종 출력 전류를 생성하여 출력하는 재구성 가능한 전류 DAC 기반 신경 자극 IC 칩. - 제 3 항에 있어서,
상기 전류 오프셋은 사용자의 청력 프로파일을 기초로 T 레벨로 설정되고,
상기 증분 DAC는 복수의 전류 레벨이 T 레벨과 C 레벨 사이의 출력 전류에 매핑되도록 미리 정해진 전류만큼 더해주는 재구성 가능한 전류 DAC 기반 신경 자극 IC 칩.
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