CN102027757B - 一种使用红外数据通信的ite(耳内)式耳蜗植入系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包括耳内式(ITE)语音处理器和植入体的耳蜗植入系统。在所述耳蜗植入系统内，所述语音处理器和所述植入体通过红外数据通信传送和接收信号。所述植入体包括：接收单元，用于从所述语音处理器接收红外线信号以解调所述红外线信号；刺激电路单元，用于把已解调信号转换成刺激信号；插入耳蜗的电极阵列，用于通过刺激信号刺激听神经元；和线圈，用于通过射频电能传输从外部接收电能。可通过所述线圈从外部接收电能来为所述植入体充电。

Description

一种使用红外数据通信的ITE(耳内)式耳蜗植入系统

技术领域

本发明涉及一种包括语音处理器和植入体的耳蜗植入系统(cochleaimplant system)。所述语音处理器和所述植入体通过红外数据通信进行通信。所述植入体通过射频(radio-frequency，RF)信号从外部接收电能和/或为包含在所述耳蜗植入系统(ICS)中的植入式电池充电。对于此RF电能传输来说，所述语音处理器和所述植入体通过RF线圈电感连接。 

背景技术

耳蜗植入系统是一种用于通过对患者残余的听神经元进行电刺激来提供听觉的人工装置。该患者的感觉神经源(sensori-neural origins)受到严重的听力损伤。通常，耳蜗植入系统包括语音处理器和植入体。 

体外配备的所述语音处理器处理由麦克风接收到的声响(语音信号或声音信号)，继而把已处理信号传送到所述植入体用于刺激。 

当所述语音处理器的所述信号被植入身体的所述植入体接收时，刺激电路单元把接收到的信号转换成适当的刺激信号，所述刺激信号包括适用于刺激听神经元的电极通道、刺激模式、刺激幅度和刺激周期等信息。通过插入患者耳蜗的电极阵列把所述刺激信号输送给听神经元。把电刺激传送到大脑的听觉皮层以便听力受损者可听到声音。 

技术问题 

本发明涉及一种耳蜗植入系统，所述耳蜗植入系统包括语音处理器和通过红外数据通信传送与接收信号的植入体。所述植入体包括：接收器，用于从所述语音处理器接收红外线信号以解调所述红外线信号；刺激电路单元，用于把所述已解调信号转换成刺激信号；插入所述耳蜗的电极阵列，用于通过所述刺激信号刺激听神经元；和线圈，用于通过射频(RF)电能传输(power transmission)从外部接收电能。所述植入体通过所述线圈从外部接收电能来为内置电池充电。 

基于上述问题提出本发明。本发明的一个目的在于，提供一种可通过RF电能传输充电的使用红外数据通信的耳蜗植入系统。 

技术方案 

根据本发明的一个方面，上述和其他目的可通过提供一耳蜗植入系统来实现，所述耳蜗植入系统包括：插入外耳道的语音处理器，用于把语音信号或声音信号转换成电信号，处理该电信号，并把已处理的电信号传送到体内；和植入乳突腔(mastoid cavity)中的植入体，用于通过射频(RF)电能传输从外部接收电能，从所述语音处理器接收信号，并刺激所述耳蜗内的听神经元。此处，所述语音处理器和所述植入体通过红外数据通信传送和接收信号。 

除了用于向所述植入体输送用于刺激的已处理信号的红外线发射机以外，所述语音处理器可进一步包括红外接收单元，以便在使用所述耳蜗植入系统时接收体内的电极阵列的状态信息，用于控制适当的刺激范围，接收患者响应测试刺激的听觉神经反应的信息，和从所述植入体接收所述植入体的操作状态信息。 

所述植入体包括：接收单元，用于从所述语音处理器接收红外线信号以解调所述红外线信号；刺激电路单元，用于把所述已解调信号转换成刺激信号；插入所述耳蜗的电极阵列，用于刺激听神经元；线圈，用于通过所述RF电能传输从外部接收电能；和电池。所述植入体可通过使用所述线圈从外部接收电能来直接工作，或者能够通过使用所述线圈从外部接收的电能来为包含在所述植入体中的所述电池充电。此外，所述植入体可进一步包括红外线发射单元，并在使用所述耳蜗植入系统时能够传送体内电极阵列的状态信息，用于控制适当的刺激范围，耳蜗植入系统，传送患者响应测试刺激的听觉神经反应的信息，和根据所述语音处理器发射的命令信号，通过所述红外线发射单元传送所述植入体的操作状态信息给所述语音处理器。 

此外，提供一植入乳突腔的植入体，以便从语音处理器接收信号并刺激耳蜗内的听神经元。所述植入体包括：接收单元，用于通过(through)外耳道的皮肤从所述语音处理器接收红外线信号以解调所述红外线信号；刺激电路单元，用于把所述已解调信号转换成刺激信号；插入所述耳蜗的电极阵列，用于通过所述刺激信号刺激听神经元；线圈，用于通过射频(RF)电能传输从外部接收电能；和电池。此外，根据本发明的所述植入体进一步包括：测试电路， 用于提取电极阵列状态和系统操作状态的信息；测量电路单元，用于测量由测试刺激引起的听觉神经反应；和红外线发射单元，用于向所述语音处理器传送诸如电极阵列状态、系统操作状态和听觉神经反应等信息。 

此外，提供一种刺激听神经元的方法，包括：语音处理器把语音信号或声音信号转换成电信号，把所述已转换的电信号调制成红外线信号，并把所述红外线信号通过外耳道的皮肤传送到植入体内的植入体；所述植入体接收所述传送的红外线信号，解调所述接收到的红外线信号，把所述已解调信号转换成适于刺激听神经元的波形，通过所述已转换的信号刺激听神经元，并通过RF电能传输接收电能来为内置电池充电。此外，所述方法进一步包括，所述植入体测量在电极阵列内产生的刺激波形和系统内部的操作信号，并调制所述测量过的刺激波形和系统内部的操作信号，记录由电刺激引起的听觉神经反应并调制所述记录的听觉神经反应，并把所述已调制的信号作为所述红外线信号发送到外部。 

有益效果 

在根据本发明的所述耳蜗植入系统中，所述植入体通过所述红外数据通信与所述语音处理器通信，并可通过所述线圈从外部接收电能来为自身充电。 

特别地，根据本发明，所述语音处理器插入外耳道中，且所述植入体的外壳插入临近外耳道后壁的乳突腔中，以便与插入外耳道中的所述语音处理器进行远距离红外数据通信。 

另一方面，所述植入体包括所述线圈，以便可以通过所述RF电能传输为所述植入体充电。所述线圈植入外耳道外面的颞骨乳突(temporal bone mastoid)上方的头皮下。 

因此，可以把将要植入身体乳突腔中的所述外壳(package)的尺寸最小化。 

附图说明

从以下结合附图的详细说明中，可以更加清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中： 

图1是根据本发明的一具体实施方式的耳蜗植入系统的视图； 

图2是根据本发明的一具体实施方式的所述耳蜗植入系统的框图； 

图3是由根据本发明的所述耳蜗植入系统刺激听神经元的视图； 

图4是根据本发明的另一具体实施方式的耳蜗植入系统的视图； 

图5是根据本发明的另一具体实施方式的所述耳蜗植入系统的框图； 

图6是根据本发明的所述耳蜗植入系统的所述植入体的充电过程的视图； 

图7是为在根据本发明的所述耳蜗植入系统的所述植入体中安装程序的过程的视图；和 

图8是根据本发明的又一具体实施方式的可在植入体和语音处理器之间进行交互通信的耳蜗植入系统的框图。 

最佳实施方式 

在下文中，将结合附图详细描述根据本发明的耳蜗植入系统的具体实施方式。然而，本发明并不限于下述具体实施方式。 

图1是根据本发明的一具体实施方式的耳蜗植入系统的视图；图2是根据本发明的一具体实施方式的所述耳蜗植入系统的框图。 

参照图1和图2，根据本发明的所述耳蜗植入系统包括：语音处理器10，用于把语音信号或声音信号转换成电信号，处理所述电信号，并把所述已处理的电信号传送到体内；和植入体20，用于从所述语音处理器10接收所述信号并刺激耳蜗内的听神经元。 

所述语音处理器10和所述植入体20可通过红外数据通信交互传送和接收所述信号。 

所述语音处理器10包括：麦克风12，用于把所述语音信号或所述声音信号转换成电信号，和发射单元16，用于调制所述电信号，把所述已调制的电信号转换成红外线信号，并把所述已转换的红外线信号传送到体内。所述语音处理器10能够进一步包括：信号处理单元14，用于所述麦克风的电信号的数字信号处理，和电池(未示出)，用于驱动所述语音处理器10。 

 所述语音处理器10制造为具有一合适的尺寸以便可把所述语音处理器10插入患者的外耳道。由于所述语音处理器10插入外耳道中，可避免使用所述耳蜗植入系统的患者感觉不适。此外，由于所述麦克风12位于外耳道，可最小程度地暴露所述耳蜗植入系统的并最大程度地利用耳廓的独特功能，例如收集声音和感知声音的方向等。 

所述发射单元16包括：调制单元(未示出)，用于调制信号；和发光二极管(LED)或激光二极管(LD)，用于根据所述已调制信号发出红外线。 

所述植入体20包括：接收单元32，用于从所述语音处理器10接收红外线信号并解调所述接收到的红外线信号；刺激电路单元34，用于把所述已解调信号转换成刺激信号；插入耳蜗的电极阵列40，用于通过所述刺激信号刺激听神经元；线圈50，用于通过射频(RF)电能传输从外部接收电能；和电池36。 

所述接收单元32包括：光电探测器(未示出)，用于探测所述红外线信号；和解调单元(未示出)，用于解调所述探测到的红外线信号。 

所述接收单元32、所述刺激电路单元34和所述电池36能够配备在一密封外壳30中。所述外壳30优选地由生物相容性材料诸如金属、陶瓷、蓝宝石玻璃(sapphire glass)、氧化铝、液晶聚合物(liquid crystal polymer，LCP)、聚酰亚胺、生物相容性良好的环氧树脂、硅弹性体或医用金属合金诸如不锈钢和钛合金等形成，并密封以免体液渗入所述外壳30。 

所述植入体20的所述外壳30植入临近外耳道后壁的乳突腔中，以便所述外壳30尽可能地靠近所述语音处理器10植入。如此，所述语音处理器10和所述植入体20可通过外耳道的皮肤进行红外数据通信。 

在根据本发明的耳蜗植入系统中，由于所述语音处理器10和所述植入体20通过外耳道的皮肤进行红外数据通信，不必使用外部RF线圈来传送语音信号或声音信号。因此，可避免使用所述耳蜗植入系统的患者因尺寸相对较大的线圈而感觉不适。 

因此，所述外壳30制造得尽可能小。所述外壳优选地制成为宽度和高度不多于20毫米，厚度不多于10毫米。 

所述外壳30内配备有可传送红外光的光学窗口38，以便所述接收单元32可从所述语音处理器10接收红外光，并且所述发射单元33可传送所述红外光。所述光学窗口由可传送红外光的生物相容性材料诸如蓝宝石玻璃、耐热玻璃、生物相容性良好的环氧树脂、液晶聚合物、聚酰亚胺和硅弹性体形成。 

图3是由根据本发明的所述耳蜗植入系统刺激听神经元的视图。参照图3，所述语音处理器10内的所述麦克风12把所述语音信号或所述声音信号转化成电信号，所述发射单元16调制所述电信号，把所述已调制的电信号转换成红外线信号，并把所述红外线信号传送到植入体内的所述植入体20的所述外壳30。 

所述植入体20的所述接收单元32通过所述光学窗口38接收所述红外线信号并解调所述接收到的红外线信号。所述刺激电路单元34把所述已解调信号转换成适合刺激听神经元的波形。 

所述已转换的信号通过插入耳蜗的所述电极阵列40刺激所述耳蜗内的听神经元以便患者能够听到外部的声音或语音。 

在根据本发明的所述耳蜗植入系统内，由于通信是通过所述红外线信号在所述语音处理器10和所述植入体20之间进行的，可高速传送大量数据，因此可应用复杂的和各种各样的语音处理方法。 

根据上述具体实施方式，所述接收单元32、所述刺激电路单元34和所述电池配备在一个外壳30中。然而，作为替代，所述接收单元也可配备在单独外壳中。图4图解了根据本发明的另一具体实施方式的耳蜗植入系统的植入。图5是根据本发明的另一具体实施方式的所述耳蜗植入系统的框图。 

在根据本具体实施方式的所述耳蜗植入系统中，如图4所示，所述红外接收单元32和传送红外光的所述光学窗口38配备在一单独外壳35中，且所述外壳35植入乳突腔内。另一方面，用于把通过所述红外接收单元32接收的所述信号转换成所述刺激信号的刺激电路单元34和电池36配备在一附加的外壳39中。 

在上述结构中，把执行红外数据通信的所述外壳35的尺寸最小化以便可将所述外壳35植入一更加合适的位置。 

用于所述植入体20通过RF电能传输从外部接收电能的所述线圈50插入并植入临近乳突腔的颞骨乳突上方的头皮下，在所述乳突腔中植入有所述外壳30。所述电池36可进一步配备在所述植入体20的所述外壳30中，且所述电池通过所述线圈从外部接收电能来为自身充电。 

图6示出了通过RF电能传输从充电器60向所述根据本发明的所述耳蜗植入系统的所述植入体20提供电能以为所述植入体20的所述电池36充电的过程。 

如图6所示，可通过所述充电器60的所述线圈62和所述植入体20的所述线圈50之间的RF电能传输来为所述植入体20充电。此外，所述植入体20可通过由包括电池(未示出)的外部充电器60和所述植入体20的所述线圈50之间的RF电能传输接收电能来直接运行。 

图7示出了根据本发明将一计算机70连接到所述语音处理器10以在所述耳蜗植入系统的所述植入体20中安装程序或者升级所述程序的过程。如图7所示，为了在所述植入体20中安装或升级所述程序，所述植入体20和所述语音处理器10必须进行交互通信。 

为此目的，如图8所示，所述植入体20进一步包括能够向所述语音处理器10传送红外线信号的红外线发射单元33，且所述语音处理器10进一步包括可从所述植入体20接收所述红外线信号的红外线接收单元17。即，每一所述植入体20和所述语音处理器10包括红外线发射单元和红外线接收单元。 

当所述交互通信可在所述植入体20和所述语音处理器10之间执行时，可容易地核对所述植入体20的当前状态信息，例如电极阻抗(electrodeimpedance)。 

尤其地，根据本发明的所述植入体20进一步包括：在所述外壳30中的测试电路(未示出)，用于提取电极阵列状态和系统操作状态的信息；和测量电路单元(未示出)，用于测量由刺激引起的听觉神经反应。把由所述植入体20的所述测试电路和所述测量电路单元获取的信息，即所述电极阵列状态信息、所述系统操作状态信息和所述听觉神经反应信息，调制成适于红外数据通信的形式，将所述已调制信号通过所述红外线发射单元传送到所述语音处理器，且将所述信息传送到所述计算机70。 

工业应用 

在根据本发明的所述耳蜗植入系统中，所述植入体通过所述红外数据通信与所述语音处理器通信，并通过所述线圈从外部接收电能以使自身运行或为自身充电。 

尤其地，根据本发明，把所述语音处理器插入所述外耳道，并把所述植入体的所述外壳植入临近外耳道后壁的乳突腔中以便与插入外耳道中的所述语音 处理器进行远程红外数据通信。 

另一方面，所述植入体包括所述线圈以便可由所述RF电能传输为植入体充电。所述线圈植入外耳道外部的颞骨乳突上方的头皮下。 

因此，可以把将要植入体内乳突腔的所述外壳的尺寸最小化。 

此外，助听器的功能可以与根据本发明的所述耳蜗植入系统相结合。 

虽然已出于说明的目的披露了本发明的优选具体实施方式，但是熟悉本领域的技术人员应能理解，在不背离如所附权利要求公开的发明的范围和精神的前提下，各种修改、增添和等价替换都是可能的。 

Claims (12)

1.一种耳蜗植入系统，包括：

插入外耳道的语音处理器，用于把语音信号或声音信号转换成电信号，处理该电信号，并把已处理的所述电信号传送到体内；

植入体内的植入体，用于从所述语音处理器接收所述信号，并刺激耳蜗内的听神经元，

其中，所述植入体部分包括：

彼此间隔开的第一和第二密封外壳，所述第一密封外壳植入到身体的乳突腔内；

线圈，所述线圈植入到颞骨乳突上方的头皮下，所述线圈经所述头皮通过射频(RF)电能传输从外部接收电能；

插入耳蜗的电极阵列，用于通过所述刺激信号刺激听神经元；

其中，所述第一密封外壳包括：

能传送红外光的光学窗口；

接收单元，用于通过所述光学窗口从所述语音处理器接收红外线信号并解调所述红外线信号；和

其中，所述第二密封外壳包括：

刺激电路单元，用于将来自于所述接收单元的所述已解调信号转换成刺激信号；

电池，从所述线圈接收电能为自身充电；

其中所述语音处理器和所述接收单元经过外耳道的皮肤通过红外数据通信传送和接收所述信号。

2.根据权利要求1的所述耳蜗植入系统，其中所述第一和第二外壳由金属、陶瓷、蓝宝石玻璃、氧化铝、液晶聚合物、聚酰亚胺、生物相容性良好的环氧树脂、硅弹性体、不锈钢或钛合金形成。

3.根据权利要求1的所述耳蜗植入系统，其中所述光学窗口由蓝宝石玻璃、耐热玻璃、生物相容性良好的环氧树脂、液晶聚合物、聚酰亚胺或硅弹性体形成。

4.根据权利要求1的所述耳蜗植入系统，进一步包括：

测试电路，用于提取电极阵列状态和系统操作状态的信息；和

测量电路单元，用于测量由测试刺激引起的听觉神经反应信号。

5.根据权利要求4的所述耳蜗植入系统，其中所述植入体进一步包括红外线发射单元，用于把由所述测试电路和所述测量电路单元获取的电极阵列状态信息、系统操作状态信息和听觉神经反应信号以红外线信号的形式传送到所述语音处理器。

6.根据权利要求1的所述耳蜗植入系统，其中所述接收单元包括用于探测所述红外线信号的光电探测器和用于解调所述探测到的红外线信号的解调单元。

7.根据权利要求5的所述耳蜗植入系统，其中所述第一和第二密封外壳和所述光学窗口由一种生物相容性材料构成。

8.根据权利要求1的所述耳蜗植入系统，其中所述语音处理器包括：

麦克风，用于把所述语音信号或所述声音信号转换成电信号；和

发射单元，用于调制所述电信号，把所述已调制的电信号转换成红外线信号，并把所述已转换的红外线信号传送到体内。

9.根据权利要求8的所述耳蜗植入系统，其中所述语音处理器进一步包括用于从所述植入体接收所述红外线信号的接收单元。

10.根据权利要求8的所述耳蜗植入系统，其中所述发射单元包括：

调制单元，用于调制信号；和

发光二极管或激光二极管，用于根据所述已调制的信号发出红外光。

11.一种植入乳突腔的植入体，用于从语音处理器接收信号并刺激耳蜗内的听神经元，所述植入体包括：

彼此间隔开的第一和第二密封外壳，所述第一密封外壳植入到身体的乳突腔内；

插入耳蜗的电极阵列，用于通过刺激信号刺激听神经元；

线圈，所述线圈植入到颞骨乳突上方的头皮下，所述线圈从外部线圈接收电能；

其中，所述第一密封外壳包括：

能传送红外光的光学窗口；

接收单元，用于通过所述光学窗口和外耳道的皮肤从所述语音处理器接收红外线信号以解调所述红外线信号；

其中，所述第二密封外壳包括：

刺激电路单元，用于将来自于所述接收单元的所述已解调信号转换成刺激信号；

电池，从所述线圈接收电能为自身充电；

其中线圈经所述头皮通过射频电能传输从所述外部线圈接收电能。

12.根据权利要求11的所述植入体，进一步包括：

测试电路，用于提取电极阵列状态和系统操作状态的信息；

测量电路单元，用于测量由刺激引起的听觉神经反应信号；和

红外线发射单元，用于把由所述测试电路和所述测量电路单元获取的电极阵列状态信息、系统操作状态信息和听觉神经反应信号以所述红外线信号的形式传送到所述语音处理器。