[發明專利]聽力植入物系統中的最佳能量和數據傳送

有效

• 申請號: 201280052280.X
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN103889501A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 馬丁·斯托法納勒;彼得·施萊赫;托馬斯·施瓦曾貝克
• 申請（專利權）人: MED-EL電氣醫療器械有限公司
• 主分類號: A61N1/00
• 分類號: A61N1/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 夏東棟;陸錦華

本申請要求于2011年10月27日提交的美國臨時專利申請61/552,036的優先權，其內容結合于此作為參考。

技術領域

本發明涉及耳蝸植入物系統，并且更特別地，涉及這樣的系統中的功率管理。

背景技術

如圖1中所示，正常耳朵通過外耳101將聲音發送至鼓膜(耳膜)102，其使中耳103的骨頭移動，其依次使耳蝸104的卵圓窗和圓窗孔振動。耳蝸104是在其軸周圍螺旋地卷繞約兩圈半的細長管。耳蝸104包括已知為前庭階的上通道和已知為鼓階的下通道，它們通過耳蝸管連接。鼓階與被稱為蝸軸的中心形成直立螺旋錐，聽神經113的螺旋神經節細胞位于其中。響應于所接收的由中耳103發出的聲音，充滿液體的耳蝸104用作轉換器，以生成將被發送到蝸神經113并且最終到腦的電脈沖。當將外部聲音沿著耳蝸104的神經基質轉換為有意義的動作電勢的能力存在問題時，聽力被損害。

在一些情況下，聽力損害可以通過耳蝸植入物來解決，耳蝸植入物通過由沿著植入物電極分布的多個電極觸點傳遞的小電流，電刺激聽覺神經組織。圖1示出典型耳蝸植入物系統的一些部件，其中，外部擴音器提供輸入到外部信號處理器111的音頻信號，外部信號處理器111實現多種已知信號處理方案之一。處理后的信號由外部信號處理器111轉換為數字數據格式，諸如，數據幀的序列，用于到刺激器處理器108中的接收器處理器的發送。除了提取音頻信息之外，刺激器處理器108中的接收器處理器可以執行附加信號處理，諸如，誤差校正、脈沖形成等，并且產生刺激圖案(基于所提取的音頻信息)，其通過連線109被發送至植入物電極110。通常，植入物電極110包括在其表面上的多個電極，其提供耳蝸104的選擇性刺激。

刺激器處理器108通常不具有內部電池，所以來自外部信號處理器111的射頻感應鏈路信號被用于傳送數據(例如，用于刺激的)并且還提供能量用于給被植入部件供電。這產生很多技術挑戰。能量到被植入部件的傳輸應該是能量有效的，并且獨立于數據傳輸，而不損害整個系統性能。另外，植入物電源電壓受多種因素影響，諸如，電極負載阻抗、感應鏈路線圈耦合距離、被刺激通道的數量、刺激幅度、刺激持續時間。雖然存在這些多個因素，但是植入物電源電壓應該盡可能穩定，以生成可再生刺激脈沖。植入物電源電壓還需要在一些最小定義初始化周期內，超過預定義最小電源電壓V_THR。刺激器處理器108還必須掃描用于數據字的感應鏈路信號并且正確地解碼那些信號。由于當沒有刺激產生并且能量損失隨著電源電壓增加(至少線性地)時，不需要植入物電源電壓，這些考慮與用于低功率消耗的需求競爭。

通常，穩定電壓源通過電壓調節來實現，其可以通過來自植入物內的反饋(具有內部反饋的調節器)或者通過從外部調節內部電源電壓的外部部件的電源電壓狀態的遙測技術(具有外部反饋的調節器)來實現。參見例如Mark?van?Paemel，High-Efficiency?Transmission?for?Medical?Implants,IEEE?Solid-State?Circuits?Magazine,Digital?Object?Identifier10.1109/MSSC.2010.939572；其結合于此作為參考。這些調節方案的一個缺點是降低總電路可靠性并且其本身消耗能量的附加電路。例如，最簡單但是非常耗能的調節器是齊納二極管。

如上述，刺激器處理器108通常不配備有電池，而是使用負載電容器用于能量存儲。這意味著植入物不能存儲大量能量，并且因此任何過多傳遞的能量都將被浪費。通常，感應鏈路信號使用曼徹斯特編碼ASK(幅移鍵控)信號，只要數據需要被傳遞，其就確保數據和能量連續地被傳送到刺激器處理器108。當沒有聲音信息需要被傳送時，冗余曼徹斯特編碼數據可以被發送。例如，邏輯1或0分別被表示在[RF_off/RF_on]或[RF_on/RF_off]的序列中。發送冗余曼徹斯特編碼數據相對容易實現，但是帶來即使由于沒有數據被傳送而需要較少能量并且因此消耗較少功率，相同量的能量也被傳送到刺激器處理器108和周圍組織的缺點。

發明內容