[其他]多通道可植入的神經刺激器

無效

• 申請號: 86103049
• 申請日: 1986-03-29
• 公開（公告）號: CN1005897B
• 公開（公告）日: 1989-11-29
• 發明（設計）人: 道格拉斯·塞西爾·加爾布雷恩
• 申請（專利權）人: 萊蘭斯坦福初級大學評議會
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 葉凱東

一個傳送器和可植入接收器的結合體，其中數據是以一種數據格式從傳送器被傳送到接收器，在該接收器中，須被刺激的各通道適宜于以單極、雙極或模擬方式來傳送信息。該數據格式包括兩種形式的編碼字：即其中一位被分配于每一通道并可被用來產生單極脈沖或雙極脈沖的波形的過渡字，及可在一通道同時產生模擬波形的幅值字。輸出系統的一個基本元件是一電流源數模變換器，它響應于編碼字而在每一通道上形成適當的輸出。

本發明一般說來是針對生物醫學工程領域的，更詳細地說，是要設計一種聽覺修補系統的可植入的接收刺激器。

個別深度聾者，其聽力損失超過90分貝。就大部分情況而論，還沒有辦法通過外科手術或其他治療來恢復他們的聽力。聽覺修補術以電刺激神經細胞組織，產生聲覺，為深度聾者恢復聽力。

神經修補系統主要由四個部分組成：語言加工硬件，功率和數據傳送器，植入的接收器/刺激器以及植入的電極。起語言加工作用的外部電子部件是技術獨立體的課題，不是本專利申請的一部分。使用加爾布雷思（Galbraith）先生同時申請的題為“寬帶感應透皮功率和數據連接器”，可獲得通過皮膚的連接。作為參考，加爾布雷思先生的上述文章合并在本文里，見代理人摘要No.A-41832，斯坦福No.S84-100。本系統采用數字編碼信號，并將這些信號連同能量通過皮膚送入植入的刺激器。刺激器將位流解碼，并把電荷或電流波形送入植入聽覺神經或耳蝸的電極。

本發明的目的是要提供改進功率和數據傳送器以及有關的植入接收器/刺激器。刺激的波形必須符合三個安全要求：電荷平衡，電流限制和電荷限制。圖1說明上述要求中的二個要求，用現有技術達成的示于圖1A，用本發明的技術達成的示于圖1B。波形是電荷平衡的，即它們是雙相電流脈沖，各相位包含的面積相同。這一點之所以必需是因為直流凈電荷會促使骨質生長，破壞與刺激器交接的神經細胞組織，使植入物無用。再者，電荷不平衡的波形引起植入電極的表面處的電解。電解使物質從電極放出來，會使電極的壽命從數年降低到數星期。因而刺激器必須回收傳送到電極的所有電荷以防上神經細胞的破壞，并保證足夠的植入物壽命。

現有技術的刺激器傳送多種不同類型的波型，圖1A所示是其中的一個例子。這些刺激器通過控制向電極放電的電容器上的電壓來測得被傳送的電荷。這是一種控制電荷而不是控制電流的解決辦法。

本發明的目的是提供既控制電荷也控制流向聽覺神經電流的傳送器。有證據說明，大電流密度會引起神經的損壞，與電極表面面積結合的容性放電設計的峰值電流，其電流密度處于有破壞力的范圍內。

再者，那些最常用又最適于植入用的鉑電極，只能在損失物質前，承受等于或低于400nC/cm的極限電荷密度。因此，本發明的一個目的就是要把電荷密度限制于這個數值之下。

作為小結，刺激波形的安全要求必須堅持電荷的平衡，電荷的限制和電流的限制以防止神經細胞的可能破壞。

接下去參看圖2。圖2A和2B顯示現有技術刺激器所能得到的波形格式。本發明的一個目的是要提供圖2C，2D和2E所示的波形，它們分別為：數值化模擬的、雙極脈沖（兩個反相180°的矩形波形）和單極脈沖（矩形）波形。

現有技術的已知可植刺激器可分成不同的種類。本發明的目的就是要提供全部三種類型的刺激器。

此外，一個完善的刺激器應具有多個分開的刺激輸出，可能多達或多于八個的輸出。

本發明的另一個目的是要提供獨立的多通道操作，這是一種許多已知的刺激器所缺少的功能。這種獨立的多通道刺激器之所以需要，是因為一個成功的刺激器的算法對于不同的聽覺神經的獨立電荷來說最需要有多個獨立通道。

本發明的另一個目的是要提供一種系統，其中的分辨功率超過聽覺系統的分辨功率。早期的響度差別試驗指出，要能夠明確分辨出事物，兩個刺激器之間的電荷差可以低到1.5nC，這個電荷增量連同250微安的最大電流意味著脈沖刺激器的最小時間增量應在二微秒左右。本發明的目的是要提供低到或低于2微秒的時間分辨增量。

本發明的再一個目的是要提供一種體積小、可攜帶而且效率高的系統，它可以一整天只用一組晶體管收音機用的乾電池來操作，因此，在實際應用上它是很方便的。