專利名稱：：運(yùn)用多分辨率電流源和靈活數(shù)據(jù)編碼方案的電子耳蝸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：發(fā)明是關(guān)于運(yùn)用了多分辨率電流源和數(shù)據(jù)編碼方案的可移植聽覺神經(jīng)替代系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：電子耳蝸是可以幫助耳聾的或者有嚴(yán)重聽力損害的人們的電子醫(yī)療裝置。它通常包括外置信號處理器，傳輸線圈，有接收線圈的可植入部分，密封電路和電極陣列。更具體地說，這些系統(tǒng)包含有一個麥克風(fēng)，用于接收聲音并把它們轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號。電信號然后被處理后，生成相應(yīng)一系列由植入的電極送到內(nèi)耳的刺激脈沖，送到已植入內(nèi)耳的電極上，從而刺激植入電極使被移植者感應(yīng)到相應(yīng)的周圍環(huán)境聲音一套典型的電子耳蝸由外部系統(tǒng)和內(nèi)部系統(tǒng)組成。外部系統(tǒng)通常包括麥克風(fēng)，語音處理器和無線電頻率傳輸器，而內(nèi)部系統(tǒng)包括植入的接收器，密封的譯碼器和一列植入電極。但是，現(xiàn)在有許多的不同設(shè)計(jì)。但是不管細(xì)節(jié)的構(gòu)造如何，所有的電子耳蝸都有一個基本的前提，那就是用麥克風(fēng)去探測周圍的聲音并將其轉(zhuǎn)化為電信號代碼。最后根據(jù)語音處理器幾套可能策略的中的一套，將已轉(zhuǎn)化的信號再處理。電子耳蝸一個很基本的的設(shè)計(jì)考慮是關(guān)于電流源的設(shè)計(jì)。在這方面，現(xiàn)在主要應(yīng)用的有兩種電流源設(shè)計(jì)。第一種是所有的N個電極使用一個電流源，而第二種是每一個電極使用一個獨(dú)立的電流源。有一些產(chǎn)品為了更多的靈活性甚至使用2N個電流源給N個電極供電。每一種方案都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。例如，對于所有電極使用一個電流源的方案，其電流源的尺寸，復(fù)雜性和能源損耗比較低都能接受。但是一個電流源卻限制了刺激的模式，比如說同時(shí)刺激，電流操縱，多極刺激策略都不支持。對于N或2N個電流源支持N個電極的電流源設(shè)計(jì)，在犧牲了尺寸，簡單性和能源的同時(shí)卻可以實(shí)現(xiàn)更多的刺激靈活性和功能性。電流分辨率是電源設(shè)計(jì)，特別是在低刺激水平時(shí)電流源設(shè)計(jì)的一個重要因素。對于電子耳蝸用戶來說，電流變化對于電流的比率(AM)比電流變化(AI)更重要。傳統(tǒng)的線性電流源步長運(yùn)用一個常數(shù)(AI)。因此在低刺激水平，I值小而AI/1比較大。為了降低AI/1,增加電流幅度位數(shù)是一個解決方案。然而，這就增加了內(nèi)部電路電流源的數(shù)量從而降低刺激頻率(8位需要256個單位電流源，10位需要1024個單位電流源)。當(dāng)刺激電流水平接近最舒服響度(MCL)時(shí)或I值大時(shí)，AI/I通常非常小并且浪費(fèi)了分辨率的空間。因此，一套可以提供平衡的復(fù)雜性和功能性的方案的改進(jìn)的電子耳蝸是很需要的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所記載和聲明的，是運(yùn)用多分辨率電流源和數(shù)據(jù)編碼方案的可編程的電子耳蝸。本發(fā)明的一個具體方面是，使用多路切換技術(shù)電流源刺激移植在人的內(nèi)耳的電極，并且使用命令幀的刺激模式設(shè)置的方法，并在緊接命令幀的數(shù)據(jù)幀中編碼刺激較多數(shù)電極的刺激數(shù)據(jù)，包括電極的地址信息，相位極性信息和幅度信息。這項(xiàng)技術(shù)更包括了根據(jù)刺激數(shù)據(jù)產(chǎn)生刺激脈沖，根據(jù)刺激模式選擇一個或多個電流源和根據(jù)刺激數(shù)據(jù)將刺激脈沖傳送給電極。這項(xiàng)發(fā)明的其它方面，特點(diǎn)和技術(shù)通過下面詳細(xì)的闡述將會淺顯易懂。圖1是使用了兩個電流源的電子耳蝸的一種具體實(shí)現(xiàn)辦法的框架圖。圖2A是支持兩個電流源的數(shù)據(jù)編碼格式的具體實(shí)現(xiàn)辦法。圖2B用脈沖寬度調(diào)制位編碼中自定時(shí)方案的具體實(shí)現(xiàn)辦法。圖3描繪此發(fā)明由數(shù)據(jù)編碼方案的一種具體實(shí)現(xiàn)方案支持的刺激模式。圖4A—4C描繪對于各種刺激模式開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)現(xiàn)方法。圖5A-5F描繪基于發(fā)明原理的中各種刺激模式的命令幀和數(shù)據(jù)幀的具體實(shí)現(xiàn)辦法。圖6A-6B描繪基于發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)辦法的任意波形產(chǎn)生器。圖7闡明非線性步長電流源的具體實(shí)現(xiàn)辦法。圖8說明參考電流的選擇和彌補(bǔ)電流控制電路的具體實(shí)現(xiàn)辦法。圖9A-9C闡明此發(fā)明中運(yùn)用的各種連續(xù)交叉取樣策略的具體實(shí)現(xiàn)辦法。具體實(shí)施例方式這里所記載和聲明的是運(yùn)用多分辨率電流源和靈活的數(shù)據(jù)編碼方案的可編程的電子耳蝸系統(tǒng)。在我們的具體實(shí)現(xiàn)中，系統(tǒng)可以支持同時(shí)或間歇刺激，還可以支持單極，雙極，偽三極和三極電極刺激方案。這項(xiàng)發(fā)明是有2到N-l個電流源支持N個電極的電子耳蝸。在我們具體實(shí)現(xiàn)中，幅度的位數(shù)和電流分辨率在低電流水平時(shí)是平衡的。通過引入一個由兩位范圍信息來控制三個電流源狀態(tài)的彌補(bǔ)電路，四位范圍信息電流源可以實(shí)現(xiàn)四種電流分辨率(1,21，41和81),I是最小的參考電流。和傳統(tǒng)單個范圍電流源比較，這種具體實(shí)現(xiàn)方案在低電流水平時(shí)將電流分辨率提高了四倍。在另外一種實(shí)現(xiàn)方案，本發(fā)明提供了高分辨率而且不會在不同的范圍造成分辨率空間重疊。本發(fā)明的另外一個重要方面是可以支持前述的2到N-1個電流源設(shè)計(jì)的高靈活度數(shù)據(jù)編碼方案。每一個電流源的信息可以被模塊化，或者很方便從一個數(shù)據(jù)幀中添加或刪除。在每一模塊中，電流刺激的相位、極性、幅度、刺激電極和相位寬度都可以針對每一個電流源單獨(dú)設(shè)定。因此，靈活的刺激模式，刺激策略，隨意的相位極性，隨意的刺激波形，靈活的相位寬度和相位間歇都可以被支持。在一個具體實(shí)現(xiàn)中，相位寬度的范圍可以從1微秒到1024微秒。同樣，相位間歇也可以從O微秒到31微秒。在我們的具體實(shí)現(xiàn)中，相位寬度和相位間歇的分辨率基本上可以達(dá)到l微秒。最后，如果一個特別指令中指定的只有一個相位寬度的話，我們可以實(shí)現(xiàn)高頻率刺激模式。一個電流源可以產(chǎn)生31-kHz的整體刺激頻率而兩個電流源可以產(chǎn)生62-kHz的的整體刺激頻率。植入電路的時(shí)鐘控制，可能是使電流刺激器正常工作的一個重要因素。一種解決方法是在植入的電路中加一個局部時(shí)鐘，這樣往往在增加了電流消耗的同時(shí)降低了電路的可靠性。更嚴(yán)重的是，時(shí)鐘的任何小問題均可導(dǎo)致內(nèi)部電路和電流刺激器不可預(yù)見的錯誤。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)外部時(shí)鐘和內(nèi)部時(shí)鐘間的同步非常困難。為了達(dá)到兩個時(shí)鐘間可靠的同步，通常植入電路需要一個復(fù)雜而且非常耗電的鎖相電位鎖緊回路。因此，本發(fā)明的另一個方面是從外界提供時(shí)鐘，從而避免使用內(nèi)部時(shí)鐘或鎖相電位鎖緊回路。這個部分將在下面有更詳細(xì)的描述，精細(xì)的位編碼使得信號水平在每個數(shù)據(jù)位的開始就改變，這樣的數(shù)據(jù)編碼能給植入電路在提供能量和數(shù)據(jù)的同時(shí)提供時(shí)間信息。圖1描述了包括了上述一項(xiàng)或所有發(fā)明的電子耳蝸的具體實(shí)現(xiàn)。如圖所示，電子耳蝸100包含一個連接了整流器/LPF電流源110的變壓器105，和一個處理電路115。在一個具體實(shí)現(xiàn)中，電流源110本身與處理電路115在電路上是相連的。圖1的處理電路115包括兩個電流源(120,和1202)，額外的電流源可以類似的加到電路里。如圖所示，電流源120,和1202每一個都連接到相應(yīng)的多路器125,和1252。因此，多路器125,和1252可以根據(jù)相應(yīng)的刺激模式給多個電極130提供電信號。圖一雖然只有24個電極，電子耳蝸100可以非常容易的增加或減少電極。處理電路115包括一個解譯引入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)解碼器135,—個探測引入數(shù)據(jù)的模式的模式探測器140。如圖1所示，一旦數(shù)據(jù)被解碼而且模式被探測到，數(shù)據(jù)分配器145就可以用這些信息去控制電流源12(^和1202,時(shí)鐘控制器150和電極選擇器155。如圖所示，時(shí)鐘控制器150和電極選擇器155可以用來控制一個或所有的電流源120!和1202去有選擇地刺激一個或者多個電極130。此外處理電路115包括一個電壓取樣器160和向后的數(shù)據(jù)編碼器165，它們用于傳輸電極阻抗，電場電壓，內(nèi)置接收線圏的電流，數(shù)據(jù)解碼狀態(tài)和激發(fā)的神經(jīng)活動信息。這里需要說明的是除了電極列130,電子耳蝸100的其它部分可能包括一個不一定會被移植在皮膚內(nèi)或內(nèi)耳的外圍部分。圖1中的電子耳蝸因?yàn)榘鲜龅膬蓚€電流源和高度靈活的數(shù)據(jù)編碼方案，各種各樣的刺激模式和策略可以被實(shí)現(xiàn)。如果只使用一個電流源，則只有標(biāo)準(zhǔn)的單極或雙極CIS刺激脈沖可以被產(chǎn)生。通過同時(shí)使用兩個電極(例如電流源120,和1202),傳統(tǒng)的不相重疊的CIS，重疊的CIS(虛擬頻道)，甚至交互單相的CIS可以被實(shí)現(xiàn)。圖2A描繪的是一個含有50位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)楨的具體實(shí)現(xiàn)辦法。在所描述的實(shí)現(xiàn)中，個體位包括1-2位2位，數(shù)據(jù)幀的開端3-7位5位，電流源1的電極信息，名為脈沖18位l位，脈沖1第一個相位的符號，"O"負(fù)，"l9位l位，脈沖1第二個相位的符號，"O"負(fù)，"l10-17位8位，脈沖1的幅值18位1位，脈沖的奇偶檢查，3-17位19-23位5位，電流源2的下一個脈沖的電極信息，名為脈沖224位l位，脈沖2第一個相位的符號，"0"負(fù)，"l25位l位，脈沖2第二個相位的符號，"0"負(fù)，"l26-33位8位，脈沖2的.幅值.34位l位，脈沖的奇偶檢查，19-33位.35-44位10位，相位寬度。45-49位5位，相位間隙。50位l位，脈沖的奇偶檢查，35-49位.我們提議的數(shù)據(jù)編碼方案的位譯碼可以用來控制、生成提供內(nèi)部時(shí)鐘脈沖生成的時(shí)鐘控制。這樣的話，植入的電路就不需要一個局部時(shí)鐘。每個數(shù)據(jù)幀的開端提供了電極和幅度信息后，數(shù)據(jù)幀(例如，數(shù)據(jù)幀200)的剩余位可以提供相位寬度和相位間隙信息，還可以提供時(shí)鐘信號用于控制電流脈沖。相位擴(kuò)充位能夠加在時(shí)鐘幀之后用于產(chǎn)生長相位脈沖。每個脈沖的開始和結(jié)東相位可以被數(shù)據(jù)幀的起始位同步化。在一個具體實(shí)現(xiàn)方法中，每一位可能包括10到15無線頻率周期用于提供周期誤差的冗余度。本發(fā)明中提議的時(shí)鐘控制的優(yōu)點(diǎn)是可以讓植入電路更可靠和容易實(shí)現(xiàn)。如前面所提，編碼方案的具體實(shí)現(xiàn)可以支持靈活的2到N-l個電流源對應(yīng)N個電極。在編碼方案的具體實(shí)現(xiàn)中，時(shí)鐘幀200包含16位對應(yīng)每一個電流源，包括五位的電極地址信息，2位的相位極性信息，8位脈沖幅度信息和一位奇偶檢查。這種設(shè)計(jì)運(yùn)用了兩個或多個電流源的多路技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)單極，雙極和偽三極刺激模式。偽三極刺激是指在一個電極的鄰近任意一個電極上加負(fù)電流生成尖銳的電流場。真正的三極刺激需要從兩邊同時(shí)刺激以削尖電流場。在一些方案中，交互的單相刺激可能造成至少和一般雙極刺激一樣好的能量消耗。另外，運(yùn)用三個或更多的電流源可以提供真正的三極刺激。顯而易見的是2個或多個電流源的多路技術(shù)可以達(dá)到同時(shí)刺激或非同時(shí)刺激的虛擬頻道。這樣的話，在一個具體實(shí)現(xiàn)中可以產(chǎn)生的虛擬頻道總數(shù)至少是N+(N-1)，N是電極的數(shù)量。在一些具體實(shí)現(xiàn)中，一個脈沖(例如，脈沖l和脈沖2)總在一個數(shù)據(jù)幀中開始和結(jié)束。在電極，幅度和相位極性信息被提供以后，數(shù)據(jù)幀中的寬度和相位間隙位可以作為當(dāng)前脈沖時(shí)間控制的時(shí)鐘信號。每一個脈沖的開始和結(jié)東可以被數(shù)據(jù)幀的起始位同步化。圖2B描繪了位編碼方案210的具體實(shí)現(xiàn)方法，它使用了15個無線頻率周期的相位寬度調(diào)制。在具體實(shí)現(xiàn)中，一個"O"位有五個高電位周期和十個低電位周期。同樣，—-個"l"位有十個高電位周期和五個低電位周期。多余的周期可以用于容忍至少兩個周期錯誤。表l說明了解碼方案的一種實(shí)現(xiàn)方法。表1.解碼方案錯誤高電.麗期......a......................................................................................................................................................-——"o":3'^.函n周i---'.........................................................................................................................................................在i們w真豕實(shí)玩審;每二夜n玩富n頁菊齊嚴(yán)^沼氐電夜離騙結(jié)束。這樣的話，一位的開始可以和上升邊緣聯(lián)系起來，用于時(shí)鐘信號去激發(fā)植入電路的其它事件。我們的具體實(shí)現(xiàn)發(fā)明中的靈活譯碼方案可以提供高時(shí)間分辨率。當(dāng)相位寬度設(shè)成最小的8微秒時(shí)，時(shí)間分辨率可以達(dá)到數(shù)據(jù)位的一個周期(0.5微秒)。高的時(shí)間分辨率可以精確的編譯基頻(FO)和調(diào)頻(FM)信息。刺激模式圖3描繪了我們發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方法所支持的一些刺激模式的例子。值得特別注意的是由植入電極配置310所支持的單極刺激。另外，圖3進(jìn)一步的展現(xiàn)了由植入電極配置320所支持的雙極刺激，由植入電極配置330所支持的偽三極刺激和由植入電極配置340所支持的三極刺激。由此類推，我們的發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)可以針對各種各樣的刺激模式提供靈活的編碼方案圖4A-4C描繪了和發(fā)明原則一致的針對各種各樣的刺激模式的示范性的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。如圖所示，我們發(fā)明的靈活的編碼方案可以在提供任意波形(包括交替的或連續(xù)的單相脈沖)輸出的同時(shí)達(dá)到高能量傳輸效率和編碼效率。在這方面，圖4A描繪了一個含有第一個電流源410和第二個電流源420的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)400。這個開關(guān)網(wǎng)絡(luò)電力的連接到所有的電極430,-43(V當(dāng)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)400中一個或多個開關(guān)被閉合以后，電壓VDD可以用來刺激一個或所有的電極430,-430n。圖4B說明了如何用包含第一個電流源410和第二個電流源420的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)400來實(shí)現(xiàn)雙極刺激所有的電極430t-430n。如圖所示，為了三極刺激，開關(guān)435,，440，445和450都被關(guān)閉。以此類推，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)眾多的其它開關(guān)排列。圖4C描繪了如何用包含第一個電流源410和第二個電流源420的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)400來實(shí)現(xiàn)三極刺激所有的電極430,-430n。如圖所示，除了關(guān)閉開關(guān)435和440外，開關(guān)455和460也被關(guān)閉。另外，開關(guān)445和450為了實(shí)現(xiàn)三極刺激而都被打幵。如圖4C所示，本發(fā)明可以使用眾多的其它開關(guān)排列。在具體的實(shí)現(xiàn)中，刺激模式應(yīng)該在命令幀中而不是數(shù)據(jù)幀中被設(shè)定。如前面所述，刺激模式包括單極，雙極，偽三極和三極模式。雙極刺激可以通過使用一個電流源在不同的電極間交替刺激產(chǎn)生，也可以通過兩個電流源分別單極刺激產(chǎn)生。圖5A就是一個具體例子，命令幀500使用一個電流源在一個電極上(電極陣列130中的一個)產(chǎn)生雙極刺激。同樣道理，相似的數(shù)據(jù)幀510也被列在圖5A中。為了提供另一個雙極刺激的例子，圖5B描繪了相似的對于一個電極的命令幀520和數(shù)據(jù)幀530，但是不同的是這里運(yùn)用了兩個電流源(例如電流源120,和電流源1202)。在具體實(shí)現(xiàn)中，兩個電流源的極性相反以消減兩個電極之外的電流場。對于單極刺激模式，圖5C描繪了使用一個電流源的命令幀和數(shù)據(jù)幀的具體實(shí)現(xiàn)方法。對于偽三極刺激模式，圖5D描繪了使用一個電流源的命令幀和數(shù)據(jù)幀的具體實(shí)現(xiàn)方法。在圖5D的偽三極刺激模式中,只使用一個電流源而且回流的兩個電極接地。圖5E描繪了三極刺激模式的相似的命令幀和數(shù)據(jù)幀的具體實(shí)現(xiàn)方法。如圖所示，三極刺激模式使用兩個電流源而且每一個回流電極消耗總電流的一半。圖5F描繪了高頻率刺激的具體實(shí)現(xiàn)方法，這種方法使用高頻率模式命令和高頻率模式數(shù)據(jù)幀595來實(shí)現(xiàn)。刺激模式，脈沖寬度，間隙長度和電流源信息可以在刺激之前被傳輸。在我們具體實(shí)現(xiàn)中，每個周期只有電極信息，脈沖極性和幅度能被更新。一旦18位信息被傳輸和譯解后就可以開始刺激。一個電流源可以達(dá)到31-kHz的總刺激頻率，而兩個電流源可以達(dá)到62-kHz的總刺激頻率。任意波形的生成圖6A-6B描繪了本發(fā)明中由靈活相位極性產(chǎn)生任意波形600的具體實(shí)現(xiàn)方法。如圖所示，每一個脈沖包括兩個相位以形成雙相位周期。一個正弦波610周期的總電荷可能是O,意味總電荷守恒。然而，不像傳統(tǒng)的電子耳蝸，每一個脈沖的兩個相位的極性都可以被任意分配。也不像傳統(tǒng)的電子耳蝸，我們的設(shè)計(jì)可以提供交互相位脈沖(負(fù)-正，正-負(fù))，單片電路相位脈沖(負(fù)-負(fù)，正-正)。這項(xiàng)特點(diǎn)可以產(chǎn)生偽模擬波形刺激。這種刺激每一個脈沖的雙相位不一定是電荷平衡的，但是累積長期電荷在整個正弦周期610是平衡的。在一種具體實(shí)現(xiàn)中，這種特點(diǎn)用以前所述的針對兩個獨(dú)立相位的兩極性位來激活。值得注意的是正弦波610可以長也可以短。例如在一套具體實(shí)現(xiàn)中正弦波610大約是1000微秒，而雙相位周期630大約是50微秒。顯而易見，正弦波610和周期630可以被分配不同值。圖6B描繪了圖6A中雙相位周期620的擴(kuò)大圖。如圖所示，周期620包含兩個相同極性的第一個相位640和第二個電位650，這樣整個周期的電荷守恒。另一個周期可以設(shè)計(jì)成含有兩個同幅度但是相反極性的兩個脈沖。在一些具體實(shí)現(xiàn)中，這種靈活的編碼方式可以產(chǎn)生單相位和三相位波形，從而提供比雙極刺激更低刺激閾值和有可能更集中電流場的優(yōu)點(diǎn)。長電池壽命和有可能更好性能也可以被實(shí)現(xiàn)。策略實(shí)現(xiàn)方法在實(shí)現(xiàn)可編碼電流源的實(shí)踐中主要有兩種常規(guī)途徑。第一種現(xiàn)在已經(jīng)過時(shí)的途徑是控制門電壓以得到不同的回路電流。因?yàn)閂cs-lDS的非線性關(guān)系在晶體管中有很大的差別，所以這種應(yīng)用在第一代電子耳蝸產(chǎn)品中的方法需要對每一個電流源都校準(zhǔn)。第二種電流源設(shè)計(jì)的途徑是用固定位值電流源的線性組合去達(dá)到需要的電流值。通常，一組高精度固定值的電流源被用于產(chǎn)生輸出電流值。大多數(shù)的電子耳蝸產(chǎn)品都使用這種電流源方案。這種電流源方案為了達(dá)到高刺激精確度，需要一個在電流范圍[I,，U中的電流增量的小步尺寸AI。因此，為了得到小步尺寸需要更多的電流幅度位數(shù)B，如下所示然而，更多的電流幅度位數(shù)B通常意味著更多的單位電流源。例如，B二8需要255單位電流源，而B=10需要1023單位電流源.對于一個集成電路實(shí)現(xiàn)，有太多的電流源不是太理想，因?yàn)樾枰嗟男酒臻g造成寄生效應(yīng)。電流源實(shí)現(xiàn)方法以B=8,Imin=0，Imax=2mA,256個步長是8微安的電流源為例。對于在閾值水平T附近的小電流刺激，這個步長可能太大而使真正的T值可能位于兩個電流步長之間。對于在最舒服水平附近的大電流刺激，這個步長可能太小而不同的電流級別對患者沒有差別，因此浪費(fèi)有限的電流級別。因此，理想的方法是在達(dá)到精確T水平前使用小步長，在高電流水平時(shí)用大步長去產(chǎn)生足夠的感知變化。圖7描繪了電流源控制方案700的具體實(shí)現(xiàn)方案。在具體實(shí)現(xiàn)中，電流源控制方案700支持對不同電流分辨率7叫一710n，1，21，41,81，161和321的非線性步長，這里I是最小的參考電流。如圖2所示，幅度可以用6位來編碼，而范圍可以用2位來編碼。在具體實(shí)現(xiàn)中，可以引入一個彌補(bǔ)電路。通過一個非限制性的例子，方案700包括電流源720,-720n來提供彌補(bǔ)電路，這個電路的狀態(tài)可以被兩位范圍信息來控制。圖8描繪了對參考電流和彌補(bǔ)電路選擇的控制電路800的具體實(shí)現(xiàn)方案。特別的是，參考電流選擇器810通過編碼2位范圍來選擇四種可能的參考電流(例如,2微安，4微安，8微安和16微安)。如圖7所示根據(jù)在電流源720,-720n中選擇，上述信息可以用來控制彌補(bǔ)電流源820。另外，電流源810可以進(jìn)一步配置6位幅度信息來控制6位電流數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)830。在具體實(shí)現(xiàn)中，6位電流數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器可以用同樣的參考電流I，這樣的話就僅需要一個參考電流產(chǎn)生器。下面的表2描繪了控制電路800的位控制值的例子。表2.控制電路800的位控制值<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>以上表2說明在小電流范圍(例如，0-126微安)時(shí)電流步長是2微安。在大電流范圍(例如，896-1卯4微安)時(shí)電流步長是16微安。在所描繪的具體實(shí)現(xiàn)中，電流源使用8位編碼幅度和6位DAC去實(shí)現(xiàn)10位DAC的小歩長。和8位DAC比較，6位DAC節(jié)約了53%的單位電流源。和10位DAC比較，6位DAC節(jié)約了88%的單位電流源。在具體實(shí)現(xiàn)中，8位256步非線性步長的幅度控制可以提供以下一項(xiàng)或所有項(xiàng)。電流精度從8微安提高到2微安。同樣8位幅度位，而不是10位。使用6位DAC,而不是10位DAC。設(shè)置范圍時(shí)不需要命令幀。單位電流源的總數(shù)從255(8位DAC)或1023(IO位DAC)降到119。圖9A-9C描繪了本發(fā)明C1S策略的不同實(shí)現(xiàn)方法。例如，圖9A表現(xiàn)的是單極而且不相重疊的CIS策略。如圖所示對于兩個電流源，在命令幀905之后，數(shù)據(jù)幀910每個24個可能的頻道都會被接收到。在具體實(shí)現(xiàn)中，數(shù)據(jù)幀910可根據(jù)圖2中的具體實(shí)現(xiàn)而配置。另外，24個可能頻道中的每一個都可/乂對單個電極刺激時(shí)反應(yīng)(例如，圖1中的電極130)圖9A還描述了在延遲915使用了第一個電流源(CS1)或第二個電流源(CS2)之后，頻道1的數(shù)據(jù)幀通過解碼去產(chǎn)生頻道1的相應(yīng)刺激脈沖。同樣如圖9A所示，頻道2的數(shù)據(jù)幀通過解碼去產(chǎn)生頻道2的相應(yīng)刺激脈沖。應(yīng)該注意的是在圖9A所示的單極而且不相重疊的CIS策略中，頻道1-頻道24的脈沖都不重疊。更重要的是，圖9A中的每一個脈沖包括一個編入相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀的幅度值，這個值可以用任何一個電流源產(chǎn)生。圖9B描繪了重疊的CIS策略925的具體實(shí)現(xiàn)方法。像圖9A的具體實(shí)現(xiàn)方法，對于24個可能頻道940中的每一個，命令幀930后緊接著數(shù)據(jù)幀910,并且每一個都可以在單個電極刺激時(shí)反應(yīng)(例如，圖1中的電極130)。然而，不像非重疊CIS策略900，重疊策略935中的每一個數(shù)據(jù)幀935可以包括兩個頻道的刺激數(shù)據(jù)，例如，頻道1和頻道13，頻道2和頻道14,頻道3和頻道15等。因此，數(shù)據(jù)幀可以用csl編碼刺激頻道1的脈沖，同樣用cs2編碼刺激頻道13的脈沖。除此以外像圖9B所示，這些脈沖可能互相重疊。像圖9A中具體實(shí)現(xiàn)一樣，圖9B中包括一個由解碼過程產(chǎn)生的延遲945。圖9C說明了CIS950的另一種具體實(shí)現(xiàn)，在這種方案中，兩個電流源交替使用以實(shí)現(xiàn)同時(shí)刺激或非同時(shí)刺激虛擬頻道。在這種具體實(shí)現(xiàn)中，虛擬頻道的總數(shù)可以達(dá)到N+(N-1),這里N等于電極數(shù)。在另一種實(shí)現(xiàn)中，如果操縱兩個鄰近電極上的電流幅度，我們可以得到更多的虛擬頻道。雖然以上僅描述了關(guān)于本說明的多種具體實(shí)現(xiàn)方法，但是本發(fā)明也能夠很容易被改良。這項(xiàng)申請意在包含與本發(fā)明原則有關(guān)的的任何變化，使用或改進(jìn)，以及在本發(fā)明所屬領(lǐng)域釆用已知的或慣例的實(shí)踐對本發(fā)明的變形。權(quán)利要求1、刺激植入人體內(nèi)耳的多個電極的方法，包括根據(jù)命令幀中所設(shè)置的刺激模式切換多個電流源；編碼在命令幀之后的數(shù)據(jù)幀中的電極刺激信息，刺激數(shù)據(jù)包括電極地址信息，相位極性信息和幅度信息；根據(jù)刺激數(shù)據(jù)產(chǎn)生脈沖并根據(jù)刺激模式選擇一個或多個電流源；根據(jù)刺激數(shù)據(jù)向一個或多個電極傳輸刺激脈沖。2、權(quán)利要求1的方法，其中包括把刺激兩個或多個電極的刺激數(shù)據(jù)編碼入單個數(shù)據(jù)幀。3、權(quán)利要求l的方法，其中包括刺激脈沖開始和結(jié)束在一個數(shù)據(jù)幀里，數(shù)據(jù)幀中的刺激數(shù)據(jù)也包括脈沖寬度和相位間隙信息。4、權(quán)利要求3的方法，其中包括使用脈沖寬度和相位間歇信息中一個或同時(shí)作為時(shí)鐘信號的控制來產(chǎn)生刺激脈沖。5、權(quán)利要求1的方法，電流源的數(shù)量可以是2到N-1個電流源，這里N是電極數(shù)。6、權(quán)利要求5的方法，其中有兩個電流源。7、權(quán)利要求1的方法，其中刺激方式可以是單極刺激模式，雙極刺激模式，三極刺激模式和偽三級刺激模式。8、權(quán)利要求l的方法，其中的多路技術(shù)包括切換多個電流源來實(shí)現(xiàn)同時(shí)或非同時(shí)虛擬頻道。9、權(quán)利要求1的方法中的刺激脈沖包括兩個相位，因此相位極性信息里有兩個相位的極性信息，刺激脈沖的兩個相位可以有相同的極性。10、權(quán)利要求9的方法中刺激脈沖的第二個相位可以連接到下一個脈沖的第一個相位以形成三相位刺激脈沖。11、權(quán)利要求1的方法中編碼的刺激數(shù)據(jù)包括連續(xù)交替取樣刺激模式的數(shù)據(jù)，這里的連續(xù)交替取樣刺激模式可以從非重疊連續(xù)交替取樣刺激模式，高速率連續(xù)交替取樣刺激模式，重疊連續(xù)交替取樣刺激模式和連續(xù)單相交替取樣刺激模式中選取。12、權(quán)利要求1的方法中在多個電流源至少有一個在基于參考電流上被配置為多分辨率電流。13、權(quán)利要求1的方法中，多個電流源包括多個彌補(bǔ)電流源以根據(jù)參考電流產(chǎn)生多分辨率的彌補(bǔ)電流。14、權(quán)利要求1的方法中傳輸刺激脈沖包括通過皮膚將刺激脈沖傳到電極。15、一個可編程的電子耳蝸系統(tǒng)包括一個移植在人內(nèi)耳的電極陣列；用命令幀根據(jù)所選的刺激模式選擇所需的電流源；處理電路包括連到電極陣列的電流源組。處理電路被配置為將刺激多數(shù)電極的刺激數(shù)據(jù)編碼在緊接著命令幀的數(shù)據(jù)幀中，這里的刺激數(shù)據(jù)包括電極地址信息，相位極性信息和幅度信息；和根據(jù)上述的刺激數(shù)據(jù)產(chǎn)生刺激脈沖并根據(jù)刺激模式選擇一個或多個電流源；和根據(jù)刺激數(shù)據(jù)將刺激脈沖送到一個或多個電極上。16、權(quán)利要求15是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，處理電路進(jìn)一步被配置以將刺激兩個或多個電極的刺激數(shù)據(jù)編碼到單個數(shù)據(jù)幀。17、權(quán)利要求15是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，這里刺激脈沖的開始和結(jié)束都在一個數(shù)據(jù)幀，而且數(shù)據(jù)幀中的刺激數(shù)據(jù)更包括了脈沖寬度和相位間歇信息。18、權(quán)利要求17是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，處理電路進(jìn)一步被配置成可以用脈沖寬度和相位間歇信息中一個或全部作為時(shí)鐘信號來產(chǎn)生刺激脈沖。19、權(quán)利要求15是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，電源總數(shù)可以是從2到N-l，這里N是上述電極數(shù)。20、權(quán)利要求19是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，電流源總數(shù)包括兩個電流源。21、權(quán)利要求15是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，刺激模式是可以在單極刺激模式，雙極刺激模式和偽三極刺激模式之間選擇。22、權(quán)利要求15是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，根據(jù)刺激模式選擇所需的電流源數(shù)以達(dá)到同時(shí)和非同時(shí)虛擬頻道。23、權(quán)利要求15是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，刺激脈沖包括兩個相位,因此相位極性信息包括兩個相位的極性，上述的刺激脈沖的兩個相位可以有相同的極性。24、權(quán)利要求23是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，刺激脈沖的第二個相位緊接著下一個脈沖的第一個相位以形成三相刺激脈沖。25、權(quán)利要求15是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，處理電路根據(jù)連續(xù)交替取樣策略(CIS)配置以編碼刺激數(shù)據(jù)，CIS可以是非重疊CIS,高速CIS，重疊CIS和單相交替CIS中選擇。26、權(quán)利要求15是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，根據(jù)參考電路，電流源組中至少有一個被配置以產(chǎn)生多分辨率電流。27、權(quán)利要求15是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，多個電流源更包括多個彌補(bǔ)電流源以根據(jù)參考電路產(chǎn)生多分辨率電流。28、權(quán)利要求15是關(guān)于可以編程的電子耳蝸系統(tǒng)，處理電路被進(jìn)一步配置后可以通過皮膚向多個電極傳輸刺激脈沖。全文摘要本發(fā)明是使用了多分辨率電流源和靈活數(shù)據(jù)編碼方案的可編程的電子耳蝸系統(tǒng)。在具體實(shí)現(xiàn)中，電流源可以等于或大于2，但是等于或小于N-1，這里的N等于電極數(shù)。多分辨率電流源可以引進(jìn)彌補(bǔ)電流以實(shí)現(xiàn)基于知覺的多分辨率，在低電流幅度時(shí)用高分辨率而在高電流時(shí)用低分辨率。靈活的數(shù)據(jù)編碼方案可以產(chǎn)生任意的波形，比如說相位極性，相位長度和偽模擬波形，同時(shí)產(chǎn)生高速和高時(shí)間分辨精度刺激。在具體實(shí)現(xiàn)中，兩個電流源可以支持同時(shí)和非同時(shí)刺激，也可以產(chǎn)生單極，雙極，偽三極和三極電極模式。文檔編號A61N1/05GK101347367SQ20071016564公開日2009年1月21日申請日期2007年10月25日優(yōu)先權(quán)日2007年7月17日發(fā)明者付前杰,孫曉安,曾凡鋼,陳洪斌申請人:美國諾爾康神經(jīng)電子科技有限公司