CN102600011A - 一种无线可充电式人工耳蜗 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线可充电式人工耳蜗，包括植入体和体外机，其特点是植入体内设有微电池和充电电路；体外机上设有无线信号收发天线、无线充电发射线圈；体外机将收集的语音信号放大后，经语音处理后由无线信号收发天线和线充电发射线圈与植入体进行信号和电能传输，植入体将接收的语音信号和电能由解码刺激器将语音信号以电流输出刺激电极同时可为微电池充电。本发明与现有技术相比具有结构简单，使用方便，免除了耳背机，患者日常活动不受影响，美观度好，更有利于患者的心理健康，多种工作模式，提高了人工耳蜗的可靠性和安全性。

Description

一种无线可充电式人工耳蜗

技术领域

本发明涉及仿生医学电子技术领域，具体地说是一种无线可充电式人工耳蜗。

背景技术

人工耳蜗是目前仿生学科技含量较高的一种电子装置,主要用于帮助配戴助听器效果不好或者根本无效的重度、极重度耳聋患者。人工耳蜗将声波转换成微弱的电流信号，并将此电流信号传到内耳（耳蜗）中，通过植入耳蜗的多通道电极刺激耳蜗里面的听神经纤维产生神经冲动，并将神经冲动传到大脑，从而形成听觉。

人工耳蜗由体内植入装置和佩带于体外的言语处理器组成，体外机包括麦克风、放大电路、语音信号处理及编码电路和射频发送电路，植入体包括接收线圈、解码芯片和刺激电极，语音信号先由麦克风采集转换为电信号，经过特殊的数字化处理，再按照一定的策略编码，然后通过佩带在耳后的无线发射线圈传送到体内，植入体的接收线圈感应到信号后，经过解码芯片解码，使植入耳蜗的电极产生电流，从而刺激听神经产生听觉。

目前，人工耳蜗为多道人工耳蜗，它由体内植入装置和佩带于体外的言语处理器组成，植入体包括无线接收线圈、解码芯片和刺激电极，体外机包括麦克风、放大电路、语音信号处理及编码电路和射频发送电路，依据人耳位置编码原理，体外机先将语音信号经过编码、调制，通过射频发送到植入体，植入体接收信号后，其解码芯片进行解调、解码，然后刺激N个植入电极，从而刺激听神经产生听觉。由于体外发射线圈向植入体发射编码后的语音信号的同时也传送植入体的工作电能，所以只有将体外发射线圈贴近植入体接收线圈才能提高能量传输的效率，为确保人工耳蜗的稳定工作，现在的人工耳蜗系统都是采用这种贴近耦合方式来传送电能的。

现有技术存在的问题是：植入者必须随时佩戴体外发射线圈，一是影响活动的自由度，二是影响美观，给植入者心理带来影响，而且植入部分只有单一的供电工作电路，当此部分发生故障时，系统将失效。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种无线可充电式人工耳蜗，采用两种供电模式的语音和能量传输，支持多种工作模式，不但免除了体外发射线圈的耳背机，又满足了植入体微功耗的需要，微型电池可重复充放电，寿命长，极大地方便患者使用，而且更加美观，可靠性和安全性更高。

实现本发明目的的具体技术方案是：一种无线可充电式人工耳蜗，包括由接收线圈、解码刺激器、多通道电极串接而成的耳蜗植入体和由麦克风、放大电路、语音处理电路、射频发射电路、无线信号收发天线串接而成的体外机，其特点其特征在于耳蜗植入体内设有充电电路和微电池，充电电路一端与接收线圈连接，另一端分别与解码刺激器和微电池连接，微电池与解码刺激器连接；体外机内设有无线充电发射线圈，无线充电发射线圈和无线信号收发天线与射频发送电路并接；体外机由放大电路将麦克风收集的语音信号放大后，经语音处理电路的滤波、降噪和调幅，然后由射频发送电路通过无线信号收发天线和无线充电发射线圈与耳蜗植入体进行信号和电能的传输；耳蜗植入体由接收线圈将语音和电能信号分别接入解码刺激器和充电电路，充电电路分别为解码刺激器供电和微电池充电，解码刺激器将语音信号以电流形式输出使多通道电极对听觉神经产生刺激。

所述解码刺激器由充电电路或微电池供电，微电池为充、供电可同时进行的锂电池，充电电路设有充电保护，其供电模式的切换由设置在体外机内的手动或自动控制进行。

所述耳蜗植入体与体外机的信号和电能传输为接收线圈通过无线信号收发天线的无线传输接收语音信号和无线充电发射线圈的线圈耦合供电的A工作模式、接收线圈通过无线信号收发天线的无线传输接收语音信号和微电池供电的B工作模式、接收线圈通过无线充电发射线圈的线圈耦合给微电池充电的C工作模式或接收线圈通过无线充电发射线圈的线圈耦合供电和无线传输接收语音信号的D工作模式。

所述A工作模式为接收线圈通过无线信号收发天线的无线传输接收语音信号和无线充电发射线圈的线圈耦合边供电边充电时的A⁺工作状态或接收线圈通过无线信号收发天线的无线传输接收语音信号和无线充电发射线圈的线圈耦合供电且充电已结束的A^—工作状态。

本发明与现有技术相比具有结构简单，使用方便，免除了体外发射线圈的耳背机，患者日常活动不受影响，美观度好，更有利于患者的心理健康，实现了两种供电模式和两种语音信号的传输方式，进一步提高人工耳蜗的可靠性和安全性。 

附图说明

附图1为本发明结构示意图；

附图2为A⁺工作状态示意图；

附图3为A^—工作状态示意图；

附图4为B工作模式示意图；

附图5为C工作模式示意图； 

附图6 为D工作模式示意图。 

具体实施方式

参阅附图1，本发明包括由接收线圈9、解码刺激器10、多通道电极11串接而成的耳蜗植入体1和由麦克风3、放大电路4、语音处理电路5、射频发射电路6、无线信号收发天线7串接而成的体外机2；耳蜗植入体1内设有充电电路12和微电池13，充电电路12一端与接收线圈9连接，另一端分别与解码刺激器10和微电池13连接，微电池13与解码刺激器10连接；体外机2内设有无线充电发射线圈8，无线充电发射线圈8和无线信号收发天线7与射频发送电路6并接；体外机2由放大电路4将麦克风3收集的语音信号放大后，经语音处理电路5的滤波、降噪和调幅，然后由射频发送电路6通过无线信号收发天线7和无线充电发射线圈8与耳蜗植入体1进行信号和电能的传输；耳蜗植入体1由接收线圈9将语音和电能信号分别接入解码刺激器10和充电电路12，充电电路12分别为解码刺激器10供电和微电池13充电，解码刺激器10将语音信号以电流形式输出使多通道电极11对听觉神经产生刺激。

所述耳蜗植入体1与体外机2的信号和电能传送为：接收线圈9通过无线信号收发天线7的无线传输接收语音信号和无线充电发射线圈8的线圈耦合供电的A工作模式， A工作模式有两种工作状态，一种为接收线圈9通过无线信号收发天线7的无线传输接收语音信号和无线充电发射线圈8的线圈耦合边供电边充电时的A⁺工作状态，另一种为接收线圈9通过无线信号收发天线7的无线传输接收语音信号和无线充电发射线圈8的线圈耦合供电且充电已结束的A^—工作状态；接收线圈9通过无线信号收发天线7的无线传输接收语音信号和微电池13供电的B工作模式；接收线圈9通过无线充电发射线圈8的线圈耦合供电与叠加语音信号传输的C工作模式；接收线圈9通过无线充电发射线圈8的线圈耦合供电和无线传输接收语音信号的D工作模式；上述C工作模式为无线信号收发天线7故障时的备用工作模式。

所述解码刺激器10由充电电路12或微电池13供电，微电池13为充、供电可同时进行的锂电池，充电电路12为设有充电保护，其供电模式的切换由设置在体外机2内的手动或自动控制进行。

参阅附图2，本发明为A⁺工作状态：当微电池13电量不足时，体外机2通过无线信号收发天线7对耳蜗植入体1发送电池电量不足的信号提示，请使用者佩戴上无线充电线圈8，由接收线圈9通过线圈耦合提供耳蜗植入体1的工作电能，接收线圈9通过线圈耦合将电能传输给充电电路12，充电电路12将电能输入解码刺激器10，由解码刺激器10将语音信号以电流形式输出使多通道电极11直接刺激听觉神经，充电电路12同时将电能输入微电池13充电。体外机2的无线收发天线7与植入体1的接收线圈9之间进行信号无线传输，此时，微电池13与解码刺激器10的供电连接K2断开，以保障解码刺激器10稳定的单一供电。

参阅附图3，本发明为A^—工作状态：当微电池13电量充满时，体外机2通过无线信号收发天线7对耳蜗植入体1发送电池充满的信号提示，如使用者未及时取下无线充电线圈8，本发明则自动进入由接收线圈9通过线圈耦合提供耳蜗植入体1的工作电能的A^—工作模式，接收线圈9通过线圈耦合将电能传输给充电电路12，充电电路12将电能输入解码刺激器10，由解码刺激器10将语音信号以电流形式输出使多通道电极11直接刺激听觉神经。此时，充电电路12与微电池13的连接K1断开，充电电路12与解码刺激器10的连接K2断开，充电电路12不对微电池13充电，微电池13不对解码刺激器10供电，直至使用者取下无线充电线圈8后，本发明才进入由微电池13对解码刺激器10供电的B工作模式，。

参阅附图4，本发明为B工作模式：体外机2的无线收发天线7与耳蜗植入体1的接收线圈9之间进行信号无线传输，此时，微电池13对解码刺激器10进行供电，充电电路12与接收线圈9的连接K4断开，充电电路12与解码刺激器10和微电池13的连接K3和K1断开，保证了微电池13对解码刺激器10的供电稳定，接收线圈9将线圈耦合的语音信号接入解码刺激器10，解码刺激器10由微电池13供电，解码刺激器10将语音信号以电流形式输出使多通道电极11直接刺激听觉神经。采用为B工作模式时，使用者无需佩戴无线充电线圈8，直接由无线收发天线7与耳蜗植入体1的接收线圈9进行语音信号的无线传输，外观与常人无异，患者日常活动不受影响，有利于患者的心理健康。

参阅附图5，本发明为C工作模式：接收线圈9通过无线充电发射线圈8的线圈耦合将电能传输给充电电路12，充电电路12将电能输入微电池13充电，此时，充电电路12和微电池13与解码刺激器10的连接K3和K2断开，体外机2的语音信号处理电路5停止工作，不向耳蜗植入体1传输语音信号，微电池13充满电后，体外机2则自动关闭充电工作状态即C工作模式并关闭系统。

参阅附图6，本发明为D工作模式：体外机2的无线充电发射线圈8与耳蜗植入体1的接收线圈9之间进行信号无线传输和线圈耦合供电，接收线圈9通过无线充电发射线圈8将线圈耦合的电能传输给充电电路12，由充电电路12将电能输入解码刺激器10，同时，接收线圈9将无线充电发射线圈8叠加的语音信号通过无线传输接入解码刺激器10，由解码刺激器10将语音信号以电流形式输出使多通道电极11直接刺激听觉神经。D工作模式是无线收发天线7出现故障后的备用工作模式，当无线收发天线7出现故障后，使用者采用D工作模式仍然可以进行正常的语音接收。

本发明是这样工作的：体外机2的麦克风3用于收集语音信号然后由放大电路4进行放大、AGC和预加重处理，语音信号处理电路5对语音信号进行抗干扰滤波、降噪和幅度调整处理后由射频发送电路6进行语音信号的射频调制，然后由无线信号收发天线7和无线充电发射线圈8与耳蜗植入体1进行信号和电能传输。耳蜗植入体1由接收线圈9为充电电路12提供电能的同时为解码刺激器10传输编码后语音和测试信号，解码刺激器10对输入的语音信号进行调制解调和编解码后以电流形式输出，并通过多通道电极11刺激耳蜗的听神经。

无线信号收发天线7采用单极柱状天线，选用ISM工作频段为耳蜗植入体1传送语音信号，无线充电发射线圈8为传送电能时可叠加语音信号的贴近耦合方式与耳蜗植入体1的接收线圈9之间进行信号和电能的传输，这种贴近耦合方式仅为无线信号收发天线7出现故障或者微电池13失效时作为备用工作模式的选择使用。当采用A⁺、A^—或B工作模式时，植入体接收线圈9接收来自无线信号收发天线7的语音信号，然后接入解码刺激器10进行调制解调和编解码处理；当采用D工作模式时，接收线圈9同时接收来自无线充电发射线圈8采用耦合方式传送的电能和语音信号，然后接入解码刺激器10进行调制解调和编解码处理。A⁺和A^—工作模式由设置在体外机2内的自动或手动控制模式进行切换和选择，当患者睡觉或休息时，可切换手动控制进入C工作模式，此时无线充电发射线圈8只能够向植入体1内的微电池13充电，体外机2的语音信号处理电路5停止工作，不向植入体1传输语音信号，微电池13充满电后则自动关闭充电模式。

以上只是对本发明作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种无线可充电式人工耳蜗，包括由接收线圈、解码刺激器、多通道电极串接而成的耳蜗植入体和由麦克风、放大电路、语音处理电路、射频发射电路、无线信号收发天线串接而成的体外机，其特征在于耳蜗植入体内设有充电电路和微电池，充电电路一端与接收线圈连接，另一端分别与解码刺激器和微电池连接，微电池与解码刺激器连接；体外机内设有无线充电发射线圈，无线充电发射线圈和无线信号收发天线与射频发送电路并接；体外机由放大电路将麦克风收集的语音信号放大后，经语音处理电路的滤波、降噪和调幅，然后由射频发送电路通过无线信号收发天线和无线充电发射线圈与耳蜗植入体进行信号和电能的传输；耳蜗植入体由接收线圈将语音和电能信号分别接入解码刺激器和充电电路，充电电路分别为解码刺激器供电和微电池充电，解码刺激器将语音信号以电流形式输出使多通道电极对听觉神经产生刺激。

2.根据权利要求1所述无线可充电式人工耳蜗，其特征在于所述解码刺激器由充电电路或微电池供电，微电池为充、供电可同时进行的锂电池，充电电路设有充电保护，其供电模式的切换由设置在体外机内的手动或自动控制进行。

3.根据权利要求1所述无线可充电式人工耳蜗，其特征在于所述耳蜗植入体与体外机的信号和电能传输为接收线圈通过无线信号收发天线的无线传输接收语音信号和无线充电发射线圈的线圈耦合供电的A工作模式、接收线圈通过无线信号收发天线的无线传输接收语音信号和微电池供电的B工作模式、接收线圈通过无线充电发射线圈的线圈耦合给微电池充电的C工作模式或接收线圈通过无线充电发射线圈的线圈耦合供电和无线传输接收语音信号的D工作模式。

4.根据权利要求3所述无线可充电式人工耳蜗，其特征在于所述A工作模式为接收线圈通过无线信号收发天线的无线传输接收语音信号和无线充电发射线圈的线圈耦合边供电边充电时的A⁺工作状态或接收线圈通过无线信号收发天线的无线传输接收语音信号和无线充电发射线圈的线圈耦合供电且充电已结束的A^—工作状态。

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