用于神经或肌肉组织的电刺激的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于神经和/或肌肉组织的电刺激的设备，该设备包括配备电源的耳蜗植入物(1)、语音处理器(1.1.2)、适于向所述语音处理器(1.1.2)传递声音信号的话筒(1.1.1)、电流刺激器(1.2.1)、连接到刺激器(1.2.1)的电极(1.2.2)的至少一个阵列以及除所述话筒(1.1.1)之外的至少一个信号传感器(2)，该设备还包括信号变换单元(3)，所述信号传感器(2)适于捕捉相关的输入信息并把对应的输入信号(3.2.1)传递到变换单元(3)，该变换单元允许把从该信号传感器(2)收到的所述输入信号(3.2.1)变换为适于由耳蜗植入物(1)的语音处理器(1.1.2)处理的、经调制的输出电信号(3.10.1)。本发明专利技术还涉及用于神经和/或肌肉组织的电刺激的对应方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于神经或肌肉组织的电刺激的设备和方法
本专利技术属于用于神经和/或肌肉组织的电刺激的设备、相应的方法，这样的设备包括耳蜗植入物，配备着电源、语音处理器、适于向所述语音处理器传递声音信号的话筒、电流刺激器、连接到刺激器的电极的至少一个阵列以及所述话筒以外的至少一个信号传感器。
技术介绍
一般来说，本专利技术处于神经假体的语境中，尤其是与耳蜗植入物密切相关，它适于在常规的助听器无法用来足够地恢复患者的听觉功能但是患者的听觉神经依然起作用的情况下治疗听力损失。确切地说，耳蜗植入物是非常先进的医疗设备，它把语音(即声波)变换为电流信号，该电流信号绕过失灵或受损的耳结构被直接传递到失聪患者的听觉神经。通过被以这样的方式刺激，听觉神经然后把这些人工信号发送到大脑，大脑把它们识别为声音，从而允许恢复某些听知觉。结果相当非凡，例如让语言形成后失聪的植入耳蜗的成人再次使用电话或者语言形成前失聪的足够早地植入耳蜗的儿童发展口语作为其主要沟通手段并且以其听力对(hearingpair)进入正常学校。耳蜗植入物现在具有不止25年的成功临床历史，世界上有不止30万植入的患者。所以，这些设备在当今能够被视为非常可靠，同时对于要求神经或肌肉组织的可植入功能电刺激器的其他医疗应用，具有类似可靠性和明确经证实的功能性的对应设备目前还不存在。然而，人们一直在努力实现类似设备用作其他医疗应用中的神经假体，如平衡障碍患者的前庭功能恢复。这样的系统需要经由运动传感器(如陀螺仪和/或加速度计)捕捉患者头部运动以及输出适于刺激前庭神经的不同分支的电脉冲模式。除其他文献之外，这样的方法的若干实例在以下文献中公开：介绍带有内部和外部运动传感器的前庭植入物系统的WO2012/012634、介绍耳蜗/前庭双刺激器的US7,647,120和介绍特别适于植入前庭系统的半规管的前庭刺激电极阵列的WO2010/135783，其全部内容都通过引用结合在这里。这些文献还包括对人耳解剖及耳蜗和前庭感觉损失的背景以及若干公知设备恢复这样的损失的能力的某些一般讲解，为了简明起见大部分这种信息因而不在此处重复。具体地说，WO2012/012634涉及的困难是面对与相对简单的话筒用作耳蜗植入物的语音传感器相比，要在所要求的不同种类的传感器(即要求其位置需要相对于患者头部很好地确定且稳定的运动传感器)的层次上实现已有的前庭植入物的努力。为了优化这个方面，WO2012/012634提出内部的(即植入的)和外部的运动传感器都利用专门配置的磁铁附着到患者的头部。文献US7,647,120提出了对恢复听力和前庭功能都适合的设备，因为某些患者这两种功能都有障碍。为此目的，所提出的设备既包括语音处理器又包括运动处理器，分别处理来自对应传感器(即来自话筒、来自各个运动传感器)的信号。不过，与耳蜗植入物相比，这样的设备必然地体积大而复杂。对于假设要至少部分地植入的任何设备，体积当然都是关键的。甚至更重要的是，专门设计为处理来自运动传感器的信号的运动处理器的出现需要相当重要的研发并且与性能和可靠性由多年临床使用证实的现有语音处理器相比，在该设备的安全运行的层次上表现出潜在风险。事实上，由于前庭植入物是为了治疗患有慢性的平衡障碍和振动幻视的患者(即在其头部移动期间视场移动)，植入物失灵具有直接影响患者的一般健康和安全的风险，例如因为患者在前庭植入物未能正确工作的情况下可能跌倒。文献WO2010/135783涉及布置特别适于前庭系统的半规管中植入的电极阵列同时避免损害耳朵的解剖结构的问题。为此目的，提出了这样的电极阵列：每个电极的尺寸和结构被确定为保护残余的前庭功能，尤其是基本上不压迫膜迷路。不过，虽然在以上提及的设备和对应的方法如同其他未明确提及的设备和方法对近年来前庭植入物领域内已经实现的发展有贡献，但是仍然残存着几个缺点和问题。首先，不仅对于听觉和前庭功能的恢复，对于几种其他医学应用也要求神经和/或肌肉组织的电刺激。这些医学应用的每一种都具有某些特定要求但是潜在地也与已经研究了很长时间的应用(如使用耳蜗植入物恢复听觉功能)有某种重叠。这样的重叠可以允许在某种程度上使用由现有技术的设备没有完全利用的证实的技术。其次，类似于以上提及在包括适于处理运动传感器的信号的、新设计的运动处理器的前庭植入物的情况下，专门且几乎完全重新设计为处理来自给定医学应用所要求的特定传感器的信号的处理器的开发表现了对快速开发的阻碍以及对于患者的潜在风险。要求类似设备适于用作功能电刺激器的其他医学应用为例如视网膜植入物、心脏起搏器、神经障碍(比如帕金森症)中的功能电刺激的设备，等等。在大多数这些情况下，与听力恢复的耳蜗植入物相比，具有类似可靠性和明确证实功能性的特别适合的设备目前尚不存在。
技术实现思路
因此本专利技术的目标是克服以上提及的困难和实现适于用在几种医学应用中的用于神经组织的电刺激的设备。本专利技术的另一个目标是把非常精确的、已证实的和容易获得的医学技术(如耳蜗植入物)的使用扩展到要求神经组织电刺激的众多相关医学应用。本专利技术的另一个目标包括减少这样的设备的开发时间和成本，同时提高这些设备的可靠性级别因此增强患者的安全性。为此效果，本专利技术提出了一种设备，其特征在于权利要求1中列举的特征并且它允许实现以上标识的目标，以及根据权利要求13的对应方法。具体地说，根据本专利技术的设备以及对应方法的特征在于以下事实：该设备除了包括公知的耳蜗植入物和至少另一个信号传感器，进一步包括信号变换单元，所述信号传感器适于捕捉相关的输入信息并把对应的输入信号传递到变换单元，该变换单元允许把从该信号传感器收到的所述输入信号变换为适于由耳蜗植入物的语音处理器处理的、经调制的输出电信号。更确切地说，这样的设备的变换单元包括波形发生器，适于产生给定频率的声波载波波形；至少一个输入，允许每个输入从连接到所述输入的对应信号传感器引入输入信号；第一放大器，允许放大声波载波波形的信号；第三放大器，允许放大输入信号；以及信号调制组件，允许按输入信号对由波形发生器产生的声波载波波形进行幅度调制；以及输出，允许把经幅度调制的输出信号传递到耳蜗植入物的语音处理器。所以，总而言之，根据本专利技术的设备、相应的方法允许把从众多信号传感器收到的输入信号变换为经幅度调制的输出信号，该输出信号适于由公知的耳蜗植入物的语音处理器处理，因而允许把这些已证实设备的可用性扩展到众多医学应用。本专利技术的其他特点和优点陈述在从属权利要求中以及以下参考附图更具体地公开的本专利技术的说明书中。附图说明附图例示地和示意地展示了本专利技术的原理以及实施例。图1示意地展示了根据本专利技术的用于神经和/或肌肉组织的电刺激的设备，包括具有外部部件和内部部件的耳蜗植入物并且包括与耳蜗植入物的外部部件相连的运动信号传感器和信号变换单元。图2示意地显示了根据本专利技术的信号变换单元的组件并且通过给出单元的对应输入和输出信号的实例展示了其功能。具体实施方式在下面将参考以上提及的附图详细介绍本专利技术。本专利技术涉及一般适于用在众多不同医学应用中的用于神经和/或肌肉组织的电刺激的设备、相应的方法。根据本专利技术的设备包括至少配备电源的公知类型的耳蜗植入物1、语音处理器1.1.2、电流刺激器1.2.1以及附接到刺激器1.2.1的电极1.2.2的阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于神经和/或肌肉组织的电刺激的设备，该设备包括配备电源的耳蜗植入物(1)、语音处理器(1.1.2)、适于向所述语音处理器(1.1.2)传递声音信号的话筒(1.1.1)、电流刺激器(1.2.1)、附接到刺激器(1.2.1)的电极(1.2.2)的至少一个阵列以及除所述话筒(1.1.1)之外的至少一个信号传感器(2)，其特征在于以下事实：该设备还包括信号变换单元(3)，所述信号传感器(2)适于捕捉相关的输入信息并把对应的输入信号(3.2.1)传递到变换单元(3)，该变换单元允许把从该信号传感器(2)接收到的所述输入信号(3.2.1)变换为适于由耳蜗植入物(1)的语音处理器(1.1.2)处理的、经调制的输出电信号(3.10.1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.01.30 EP 13153300.21.一种用于神经和/或肌肉组织的电刺激的设备，该设备包括配备电源的耳蜗植入物(1)、语音处理器(1.1.2)、适于向所述语音处理器(1.1.2)传递声音信号的话筒(1.1.1)、电流刺激器(1.2.1)、附接到刺激器(1.2.1)的电极(1.2.2)的至少一个阵列以及除所述话筒(1.1.1)之外的至少一个信号传感器(2)，其特征在于以下事实：该设备还包括信号变换单元(3)，所述信号传感器(2)适于捕捉相关的输入信息并把对应的输入信号(3.2.1)传递到变换单元(3)，该变换单元允许把从该信号传感器(2)接收到的所述输入信号(3.2.1)变换为适于由耳蜗植入物(1)的语音处理器(1.1.2)处理的、经调制的输出电信号(3.10.1)。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于以下事实：变换单元(3)包括：波形发生器(3.1)，适于产生给定频率的声波载波波形(3.1.1)；至少一个输入(3.2)，允许每个输入从连接到所述输入(3.2)的对应信号传感器(2)引入输入信号(3.2.1)；第一放大器(3.3)，允许放大声波载波波形(3.1.1)的信号；第三放大器(3.8)，允许放大输入信号(3.2.1)；以及信号调制组件(3.9)，允许按输入信号(3.2.1)对由波形发生器(3.1)产生的声波载波波形(3.1.1)进行幅度调制；以及输出(3.10)，允许把经幅度调制的输出信号(3.10.1)传递到耳蜗植入物(1)的语音处理器(1.1.2)。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于以下事实：变换单元(3)还包括信号延迟组件(3.4)和第二放大器(3.5)，允许输入信号(3.2.1)在由信号延迟组件(3.4)施加延迟间隔(τ)后被放大，和/或，偏离发生器(3.6)和信号加法组件(3.7)，允许把选定高度(COffset)的偏离信号增加到输入信号(3.2.1)，使得所述输入信号(3.2.1)可以在由第三放大器(3.8)放大之前被延迟和/或偏离并且由信号调制组件(3.9)使用以对声波载波波形(3.1.1)进行幅度调制以产生变换单元(3)的经幅度调制的输出信号(3.10.1)。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于以下事实：由变换单元(3)施加的、从信号传感器(2)接收到的所述输入信号(3.2.1)向经调制的输出电信号(3.10.1)的变换由下式描述SMod(t)＝K1SCarrier(t)K2[COf...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·佩里佐内，A·佩雷斯佛诺斯，M·拉涅里，S·卡维斯森斯，
申请(专利权)人：日内瓦大学医院，日内瓦大学，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH