專利名稱：人工耳蝸供電系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人工耳蝸，更具體地涉及用于人工耳蝸的供電系統(tǒng)和 方法。
背景技術(shù)：
人工耳蝸和其他內(nèi)耳假體(prosthesis)是用來幫助嚴(yán)重喪失聽覺 或聽力嚴(yán)重受損的人員的一個(gè)選擇。不同于僅僅應(yīng)用放大和改進(jìn)后的 聲信號(hào)的傳統(tǒng)助聽器，人工耳蝸基于聽神經(jīng)的直接電刺激。典型地， 人工耳蝸以獲得最近似正常聽覺的聽覺效果(impression)的方式，電 子地刺激內(nèi)耳中的神經(jīng)結(jié)構(gòu)。
更具體地，如圖1所示，正常的耳朵通過外耳101將聲音傳輸?shù)?鼓膜102，鼓膜102移動(dòng)中耳103的骨，中耳103則又激勵(lì)耳蝸104。 耳蝸104包括已知為前庭階105的上通道和已知為鼓階106的下通道， 該上下通道通過蝸管107連接。響應(yīng)于接收到由中耳103傳輸?shù)穆曇簦?填充有流體的前庭階105和鼓階106用作換能器，從而傳輸波來產(chǎn)生 電脈沖傳輸?shù)蕉伾窠?jīng)113，該電脈沖最終傳輸?shù)侥X。
一些人員部分或全部地喪失了正常感覺神經(jīng)聽力。已經(jīng)開發(fā)出人 工耳蝸系統(tǒng)，以通過直接地刺激用戶的耳蝸104來克服這些問題。典 型的耳蝸假體主要包括兩個(gè)部分語音處理器和植入刺激器108。語音 處理器(圖1中未示出)典型地包括麥克風(fēng)、用于整個(gè)系統(tǒng)的電源(電 池)以及用于對(duì)聽覺信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理來提取刺激參數(shù)的處理器。在 現(xiàn)有技術(shù)的假體中，語音處理器是耳后(BTE-)裝置。刺激器產(chǎn)生刺 激模式(pattern)并利用電極陣列110將它們傳導(dǎo)到神經(jīng)組織，該電極 陣列H0通常布置在內(nèi)耳中的鼓階中。通常利用射頻(RF-)鏈路來建立在語音處理器與刺激器之間的連接。注意，經(jīng)由RF-鏈路傳輸?shù)氖谴?激能量和刺激信息。典型地，使用釆用幾百kBit/s的比特率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 傳輸協(xié)議。
用于人工耳蝸的標(biāo)準(zhǔn)刺激策略的一個(gè)示例被稱為"連續(xù)交替采樣 策略"(CIS)，該策略由B. Wilson提出(例如參見，Wilson BS， Finley CC, Lawson DT, Wolford RD, Eddington DK， Rabinowitz WM, "Better speech recognition with cochlear implants", Nature,第352巻，第236 238頁，1991年7月，該參考文獻(xiàn)通過引用完全結(jié)合于此)。
使用RF鏈路的當(dāng)前耳蝸假體的總體功率預(yù)算基本上利用下式(l)
來描述
Pbatt = Psig + stim ， (1)
其中，PBATT是由電池釋出的功率，PSIG是(外部)信號(hào)處理 的功耗，PSTIM表示植入刺激器的功耗(包括實(shí)際電刺激功率)，以 及"是RF鏈路的總體功率效率。比率^表示流入RF發(fā)射機(jī)的功率。
注意，利用刺激策略首先確定PSTIM和PSIG。例如，對(duì)于上述的CIS 策略來說，典型值為PSTIM=6mW以及PSIG=6mW。假設(shè)"=0.25，則 得到PBATT=30mW。
能夠完全植入的人工耳蝸(TICI)
能夠完全植入的人工耳蝸(TICI)是不具有長期使用的外部部件 的人工耳蝸系統(tǒng)。TICI典型地包括麥克風(fēng)，以及后續(xù)級(jí)為實(shí)現(xiàn)特定的 刺激策略(例如CIS)執(zhí)行音頻信號(hào)處理。TICI還包括刺激電極、功 率管理電子器件以及用于RF信號(hào)的經(jīng)皮傳輸?shù)木€圈。
不同于人工起搏器，TICI的電源通常不能夠利用不可再充電電池 建立。這是因?yàn)?，TICI的總脈沖重復(fù)率高得多。例如，使用CIS利用人工耳蝸典型地產(chǎn)生大約20k個(gè)脈沖/s，與起搏器中大約l個(gè)脈沖/s形 成對(duì)比。此外，人工耳蝸典型地執(zhí)行復(fù)雜的音頻信號(hào)處理，與起搏器 中執(zhí)行的簡單感測任務(wù)形成對(duì)比。因此，TICI中典型地需要可再充電 電池，該可再充電電池在運(yùn)行特定的時(shí)間期間后需要再充電。用于充
電的外部裝置包括用于經(jīng)皮傳輸RF信號(hào)的設(shè)備。它可以佩戴在身體上
并包含第二可再充電電池，以及可選地包含其他輔助裝置，諸如但是
不局限于遠(yuǎn)程控制和FM設(shè)備。 快速充電
植入的可再充電電池的再充電傳統(tǒng)上利用感應(yīng)RF鏈路來獲得。標(biāo) 準(zhǔn)方法，稱為"快速充電"，包括盡快地對(duì)電池完成充電，僅僅受到 最大充電電流的限制。在典型的本領(lǐng)域電池技術(shù)(例如3.6V鋰離子技 術(shù))中，以mA計(jì)的絕對(duì)最大充電電流額定(nominally)等于容量C。 例如，對(duì)于容量C=20mAh的電池，絕對(duì)最大充電電流為20mA，并由 此它需要大約1個(gè)小時(shí)來對(duì)空電池完成充電。然而，需要考慮到快速 充電的下列方面。
(a) 快速充電范例，也就是較長時(shí)期緩慢放電到能量下限然后相 對(duì)短時(shí)期以最大充電電流再充電到能量上限對(duì)電池施加了相當(dāng)大的壓 力，并可能減少在電池失效之前的充電循環(huán)數(shù)。典型地，在這樣的模 式中，對(duì)于鋰離子技術(shù)獲得僅僅500 1000個(gè)循環(huán)。假設(shè)足夠操作TICI 一天的電池容量需要每天一個(gè)充電時(shí)程(charging session)。對(duì)于最多 1000個(gè)循環(huán)來說，這意味著在植入3年后，需要更換TICI或至少TICI 的可再充電電池。然而，對(duì)于廣泛多種的人工耳蝸應(yīng)用來說，僅僅3 年的最大時(shí)期是不切實(shí)際的。
(b) 通過增加容量而不增加最大充電循環(huán)數(shù)，能夠增加電池的壽 命。例如，如果容量足夠大到操作TICI 5天而不是僅僅1天，則最大 的電池壽命也增加到大約15年，這可能被認(rèn)為能夠接受了。然而，以 因子5增加容量也以相同因子增加了容量的體積，而這對(duì)于人工耳蝸
11中相當(dāng)有限的空間則可能是無法接受的。不將植入的可再充電電池布 置在內(nèi)耳的局域附近而將其布置在身體內(nèi)的其他地方在技術(shù)上是可行 的，但是目前沒有實(shí)施。例如，胸上部區(qū)域中的起搏器裝置的位置處 的可再充電電池從技術(shù)觀點(diǎn)來看也是有參考意義的。
(C)快速充電可能增加電池的溫度，而隨著電池溫度的增加，也 會(huì)增加周邊組織的溫度。溫度上升量能夠取決于很多因素，包括RF場 的磁場強(qiáng)度、充電電流、充電時(shí)間、TICI質(zhì)量和血液循環(huán)。能夠容忍 的最大溫度上升量是1K。
(d)假設(shè)最先進(jìn)的電池技術(shù)，布置在耳朵局域附近的可再充電電 池的最大容量被限制為大約幾十個(gè)mAh。該限制由空間需求所導(dǎo)致， 并允許大約1天的TICI操作。然而，從病人的觀點(diǎn)來說，每日必須進(jìn) 行持續(xù)至少一個(gè)或兩個(gè)小時(shí)的充電時(shí)程的主意通常不是一個(gè)有吸引力 的選擇。
其他可再充電電池考慮
在某些情況下，植入的可再充電電池可能并不合適。例如，對(duì)于 非常年幼的孩子來說，植入的可再充電電池可能太大或太重。多種病 人可能不欣賞在頭部中攜帶電源的主意或有點(diǎn)麻煩(每日)的充電程 序。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，人工耳蝸系統(tǒng)具有可植入部分，該可 植入部分包括刺激器模塊，用于為用戶的聽覺系統(tǒng)產(chǎn)生表示聽覺信號(hào) 的電刺激信號(hào)。該可植入部分進(jìn)一步包括電池，用于對(duì)刺激器模塊 供電；接收機(jī)模塊，用于跨用戶皮膚接收電功率信號(hào)；以及再充電模 塊，使用電功率信號(hào)來對(duì)電池進(jìn)行再充電。該再充電模塊以小于最大 再充電速度的速度對(duì)電池進(jìn)行再充電。
12在本發(fā)明的相關(guān)實(shí)施例中，人工耳蝸系統(tǒng)還可以包括外部部分， 該外部部分適于布置在用戶外部皮膚上的特定位置處。該外部部分包 括功率信號(hào)傳輸模塊，用于跨用戶皮膚傳輸電功率信號(hào)r以及第二 電池，用于提供功率給該功率信號(hào)傳輸模塊。該第二電池可以是可再 充電的。該外部部分可以容納在單個(gè)外殼中，并包括第一磁體，而可 植入部分則包括第二磁體，其中，該外部部分適于基本上基于第一磁
體和第二磁體之間的磁力而保持在用戶上的適當(dāng)位置處(hold in place on the user)?？梢岳帽绢I(lǐng)域中已知的其他機(jī)構(gòu)，諸如耳鉤，作為磁 力的代替，或與磁力相結(jié)合，將外部部分保持在適當(dāng)位置處。
在本發(fā)明的另外相關(guān)實(shí)施例中，電功率信號(hào)可以沒有調(diào)制的編程 數(shù)據(jù)，或低速率調(diào)制的編程數(shù)據(jù)。該再充電模塊可以以小于最大再充 電速度的50%或10%的速度對(duì)電池進(jìn)行再充電。當(dāng)接收機(jī)模塊沒有接 收到電功率信號(hào)時(shí)，電池可以對(duì)刺激器模塊供電。在電池對(duì)剌激器模
塊供電的同時(shí)，再充電模塊可以對(duì)電池進(jìn)行再充電。該刺激器模塊可 以適于當(dāng)電池不起作用時(shí)由電功率信號(hào)供電。刺激器模塊可以包括 電極陣列；麥克風(fēng)，用于接收聽覺信號(hào)；以及信號(hào)處理器，用于將由 麥克風(fēng)接收的聽覺信號(hào)轉(zhuǎn)換為表示聽覺信號(hào)的電刺激信號(hào)。信號(hào)處理 器利用電刺激信號(hào)來刺激電極陣列。接收機(jī)模塊可以包括用于接收電 功率信號(hào)的接收機(jī)線圈。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，人工耳蝸系統(tǒng)包括外部部分，該外部 部分適于布置在用戶外部皮膚上的特定位置處。該外部部分包括功率 信號(hào)傳輸模塊，用于跨用戶皮膚傳輸電功率信號(hào)。該外部部分還包括 用于對(duì)功率信號(hào)傳輸模塊供電的電池。可植入部分接收電功率信號(hào)，
并為用戶的聽覺系統(tǒng)產(chǎn)生表示聽覺信號(hào)的電刺激信號(hào)?？芍踩氩糠植?具有電池。
根據(jù)本發(fā)明的相關(guān)實(shí)施例，電池可以是可再充電的。外部部分可 以容納在單個(gè)外殼中，使得該外部部分包括第一磁體，而可植入部分
13包括第二磁體。該外部部分適于基于第一磁體和第二磁體之間的磁力 而被保持在用戶上的適當(dāng)位置處。電功率信號(hào)可以不具有調(diào)制的編程 數(shù)據(jù)，或包括低速率調(diào)制的編程數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的又一些相關(guān)實(shí)施例，可植入部分可以包括電極陣 列；麥克風(fēng)，用于接收聽覺信號(hào)；以及信號(hào)處理器，用于將由麥克風(fēng) 接收的聽覺信號(hào)轉(zhuǎn)換為表示聽覺信號(hào)的電刺激信號(hào)。信號(hào)處理器利用 該電剌激信號(hào)來刺激電極陣列?？芍踩氩糠挚梢园ㄓ糜诮邮针姽β?信號(hào)的接收機(jī)線圈，其中，外部部分包括磁體，用于將外部部分固定 在與接收機(jī)線圈相鄰的位置處。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供操作人工耳蝸系統(tǒng)的方法。該方 法包括利用植入部分接收電功率信號(hào)，該可植入部分包括具有最大 再充電速率的電池。使用電功率信號(hào)，以小于最大再充電速率的速率， 對(duì)電池進(jìn)行再充電。
根據(jù)本發(fā)明的相關(guān)實(shí)施例，可以跨用戶皮膚將電功率信號(hào)傳輸?shù)?植入部分。電功率信號(hào)可以不具有調(diào)制的編程數(shù)據(jù)，或包括低速率調(diào) 制的編程數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例，可以提供外部部分，該外部部分適 于布置在用戶外部皮膚上的特定位置處。該外部部分可以包括功率 信號(hào)傳輸模塊，用于跨用戶皮膚傳輸電功率信號(hào)到植入部分；以及第 二電池，用于對(duì)功率信號(hào)傳輸模塊供電。該方法還可以包括對(duì)第二電 池進(jìn)行再充電。外部部分可以容納在單個(gè)外殼中，并包括第一磁體， 而可植入部分則包括第二磁體。該外部部分可以基本上基于第一磁體 與第二磁體之間的磁力而保持在用戶上的適當(dāng)位置處。
在本發(fā)明的再一些實(shí)施例中，對(duì)電池進(jìn)行再充電可以包括以小于 最大再充電速率的50%或10%的速率對(duì)電池進(jìn)行再充電。當(dāng)植入部分沒有正在接收電功率信號(hào)時(shí)，該電池可以用于對(duì)可植入部分供電。電 功率信號(hào)可以用于同時(shí)地對(duì)電池進(jìn)行再充電以及提供操作功率到可植
入部分，從而刺激用戶的聽覺系統(tǒng)。對(duì)電池進(jìn)行再充電可以消耗比提 供操作功率更少的功率。當(dāng)電池不起作用時(shí)，可以使用電功率信號(hào)對(duì) 可植入部分供電。可植入部分可以產(chǎn)生表示聽覺信號(hào)的電刺激信號(hào)。 可植入部分可以包括電極陣列、麥克風(fēng)和信號(hào)處理器，而該方法進(jìn)一 步包括在信號(hào)處理器處，將由麥克風(fēng)接收的聽覺信號(hào)轉(zhuǎn)換為表示聽 覺信號(hào)的電刺激信號(hào)；以及利用該電刺激信號(hào)來刺激電極陣列。該可 植入部分可以包括用于接收電功率信號(hào)的接收機(jī)線圈，而外部部分則 包括磁體，該方法還包括使用該磁體將外部部分固定在與接收機(jī)線圈 相鄰的位置處。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例， 一種操作人工耳蝸的方法包括提供外 部部分，該外部部分適于布置在用戶外部皮膚上的特定位置處。該外 部部分包括功率信號(hào)傳輸模塊，用于跨用戶皮膚傳輸電功率信號(hào)； 以及第一電池，用于對(duì)功率信號(hào)傳輸模塊供電。利用不具有電池的植 入部分來接收該電功率信號(hào)。該植入部分產(chǎn)生表示聽覺信號(hào)的電刺激 信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的相關(guān)實(shí)施例，電功率信號(hào)可以不具有調(diào)制的編程數(shù) 據(jù)，或包括低速率調(diào)制的編程數(shù)據(jù)。該可植入部分可以包括電極陣列、 麥克風(fēng)和信號(hào)處理器。該信號(hào)處理器將由麥克風(fēng)接收的聽覺信號(hào)轉(zhuǎn)換 為表示聽覺信號(hào)的電刺激信號(hào)，以及利用該電刺激信號(hào)來刺激電極陣 列。該可植入部分可以包括用于接收電功率信號(hào)的接收機(jī)線圈，而外 部部分則包括磁體。使用該磁體將該外部部分固定在與接收機(jī)線圈相 鄰的位置處。電池可以是可再充電的。外部部分可以容納在單個(gè)外殼 中，而外部部分包括第一磁體，且可植入部分則包括第二磁體?；?第一磁體與第二磁體之間的磁力，將該外部部分固定在用戶上。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，人工耳蝸系統(tǒng)包括外部部分，該外部部分適于布置在用戶外部皮膚上的特定位置處。該外部部分包括第一 磁體和功率信號(hào)傳輸模塊，該功率信號(hào)傳輸模塊用于跨用戶皮膚將電 功率信號(hào)傳輸?shù)娇芍踩氩糠帧Ｔ摽芍踩氩糠志哂械诙朋w。外部部分 還包括電池，用于對(duì)功率信號(hào)傳輸模塊供電。該外部部分容納在單個(gè) 外殼中，并適于基本上基于第一磁體與第二磁體之間的磁力而被保持 在用戶上的適當(dāng)位置處。
根據(jù)本發(fā)明的相關(guān)實(shí)施例，電池可以是可再充電的。電功率信號(hào) 可以不具有調(diào)制的編程數(shù)據(jù)。


本發(fā)明的上述特征通過參考下面的詳細(xì)描述和附圖將更容易理
解，在附圖中
圖l示出人類耳的耳結(jié)構(gòu)和典型的人工耳蝸系統(tǒng)；以及
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)"后臺(tái)充電"的人工耳蝸
系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，用于操作人工耳蝸的系統(tǒng)和方法包 括外部部件，該外部部件包括電池和功率傳輸模塊。植入部件從該功 率傳輸模塊接收電功率信號(hào)，該電功率信號(hào)然后被用于對(duì)植入部件供 電，同時(shí)對(duì)植入部件的可再充電電池進(jìn)行后臺(tái)再充電。本發(fā)明的另一 些實(shí)施例的目的是提供小"扣式電池(battery button)"，該小"扣式 電池"可以有利地用于提供功率但是不提供調(diào)制的編程數(shù)據(jù)給植入的 耳蝸部件。
"后臺(tái)充電"
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)"后臺(tái)充電"的人工耳蝸 系統(tǒng)的框圖。"后臺(tái)充電"可以被用于例如對(duì)能夠完全植入的人工耳 蝸(TICI)進(jìn)行充電。該外部裝置201可以是扣狀("扣式電池")，包含外部電池203連同RF電路204和發(fā)射機(jī)線圈205，用于生成和傳 輸電功率信號(hào)。外部裝置201也可以包含磁體206，該磁體206與第二 植入磁體207組合用來分別保持在發(fā)射機(jī)線圈205和接收機(jī)線圈208 之間的最小距離。外部電池可以是可再充電的。
在多個(gè)實(shí)施例中，外部裝置201傳輸功率但是沒有傳輸信息或傳 輸最小量的信息到TICI。最小量的信息可以是例如被調(diào)制到功率信號(hào) 上的低速率編程數(shù)據(jù)。如在說明書和所附權(quán)利要求中所用的，術(shù)語"低 速率編程數(shù)據(jù)"將表示以lkHz或更小的速率傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，除非另外指 出。
在TICI 202中(也就是利用接收機(jī)模塊208，其例示為線圈)接 收的能量可以被劃分為兩個(gè)部分。能量的第一部分可以被用于對(duì)TICI 202提供正常操作的足夠能量PSK3+PSTIM，也就是用于信號(hào)處理210以 及用于利用刺激器模塊211產(chǎn)生刺激電極212的刺激信號(hào)。能量的第 二部分PMCHAME被再充電模塊213用來對(duì)能量存儲(chǔ)裝置209再充電。
因?yàn)镻RECHARGE經(jīng)常被認(rèn)為小于PsiG+PsTIM，所以該原理被稱為"后臺(tái) 充電"。
總體能量預(yù)算由下式(2)給出
Pbatt= (Psig+Pstim+Precharge) 。 (2)
與等式(1)的主要區(qū)別在于，RF效率^w能夠充分高于、因?yàn)?僅僅使用CW信號(hào)而沒有使用其他數(shù)據(jù)。例如，假設(shè)
PBATT=30mW， "cW=0.5， pSTIM=6mW，以及PSIG=6mW，則得到
PRECHARGE=3mW o
采用后臺(tái)充電，TICI電池209被較慢地重新加載。然而，根據(jù)TICI電池209的瞬時(shí)負(fù)載狀態(tài)，無需外部裝置201的操作是可以的。 無需外部裝置201，也就是當(dāng)對(duì)TICI 202提供來自內(nèi)部能量存儲(chǔ)裝置 的能量時(shí)，用于后臺(tái)充電的周期Tkecha^e以及用于TICI操作的周期 Top受到下式(3)的約束
TrechargePrecharge=Top (Psig十Pstim) 。 (3)
只要能量的量TRECHARGEPRECHARGE不受到TICI電池的容量的限制， 則這是成立的。利用上面的示例，由等式(3)得到
Top=Trecharge/4
后臺(tái)充電的一些方面總結(jié)如下。
(a) 使用由用戶佩戴以對(duì)可再充電電池209進(jìn)行緩慢充電的外部 裝置與可全部植入系統(tǒng)有些不同。然而，后臺(tái)充電和快速充電之間的 差異僅僅是量而非質(zhì)的差異。當(dāng)然，當(dāng)不使用外部電池時(shí)，充分充電 的內(nèi)部電池能夠?qū)Υ碳て髂K供電。
(b) 快速充電和后臺(tái)充電不彼此排斥。植入的刺激器可以被設(shè)計(jì) 為使得以實(shí)際方式實(shí)施該兩種再充電技術(shù)。
(c) 與快速充電相比，對(duì)于后臺(tái)充電來說，不需要強(qiáng)制充電時(shí)程。
(d) 用于后臺(tái)充電的外部裝置，也就是扣式電池，可以針對(duì)病人 的最大舒適感而設(shè)計(jì)。外部裝置的部件可以被集中到單個(gè)外殼中，該 單個(gè)外殼粗略具有如用在現(xiàn)有人工耳蝸系統(tǒng)中的RF發(fā)射機(jī)的尺寸。在 多個(gè)實(shí)施例中，外部系統(tǒng)可以沒有電纜。
(e) 對(duì)于后臺(tái)充電，大大緩解了電池循環(huán)壽命所存在的問題。這是因?yàn)閮蓚€(gè)原因。首先，因?yàn)榈统潆婋娏?，與電池進(jìn)行再充電相關(guān)的 壓力因素大大降低。充電以小于電池的最大充電速率的速率進(jìn)行。例
如可以而非限制性地以電池最大充電速率的75%、 50%、 25%或10%的 速率對(duì)電池進(jìn)行充電。第二，因?yàn)檩^長的充電時(shí)間，相較快速充電來 說，循環(huán)周期"自然"大大變長。
(f) 與溫度升高相關(guān)的問題被最小化。
(g) 對(duì)于幾乎每個(gè)尺寸的電池容量C能夠合理地實(shí)施后臺(tái)充電。 例如，甚至在僅僅一個(gè)小時(shí)的范圍內(nèi)無需外部裝置允許TICI操作的較 小容量能夠得到病人的很大賞識(shí)。
(h) 注意，甚至沒有植入的可再充電電池(C—0)但是具有用于 存儲(chǔ)電能的其他(可能效率較低的)裝置的TICI，能夠被認(rèn)為是后臺(tái) 充電的特定情況。例如，通常用于穩(wěn)定植入供電電壓的電容器能夠被 作為能量存儲(chǔ)裝置。需要利用外部(可再充電)電池來提供操作TICI 所需的電源功率。例如，當(dāng)需要非常小的植入物，諸如應(yīng)用于非常年 幼的孩子時(shí)，不包括可植入可再充電電池可能是優(yōu)選的。另外，多種 病人可能不喜歡在頭部中攜帶電源的主意，或不喜歡有些麻煩的(每 日)再充電程序。
(i) 在植入的電池失效(例如在它壽命結(jié)束后)不考慮重新植入 的情況下，還可以有利地使用外部電池。在這樣的情況下可以使用外 部電池(也就是"扣式電池")來直接對(duì)刺激器模塊供電，而不使用 植入的電池。
(j)后臺(tái)充電的一個(gè)固有益處涉及TICI的總體能量情況。在再充 電期間，具有到TICI的近乎不變的能量流(參考等式(2))。在TICI
中，由于信號(hào)處理導(dǎo)致的功耗PsKJ也是不變的，但是刺激功率Pst,M作
為時(shí)間的函數(shù)而改變，例如取決于響度水平。可以針對(duì)保持Pstim+Precharge的總和不變來設(shè)計(jì)功率管理系統(tǒng)。由此，電池用作能 量緩沖系統(tǒng)。例如，如果在特定時(shí)刻PsnM僅僅是最大功耗的20。/。，則 剩余80%的功耗能夠被用于對(duì)電池進(jìn)行再充電而不被浪費(fèi)。
(k)在多個(gè)實(shí)施例中，扣式電池典型地產(chǎn)生連續(xù)波(CW-)信號(hào)。 因?yàn)闆]有數(shù)據(jù)被調(diào)制到傳輸?shù)哪芰可?，所以外部裝置201有利地比其 他人工耳蝸系統(tǒng)的外部裝置更簡單也更便宜。這對(duì)于孩子來說尤其重 要。
(1)在多個(gè)實(shí)施例中，扣式電池201可以足夠輕以僅僅利用磁力 (也就是磁體206與207之間的磁力)保持在適當(dāng)位置處，而無需對(duì) 皮膚施加太多刺激的壓力。作為磁力的代替或與磁力相結(jié)合地，可以 使用其他機(jī)構(gòu)諸如耳鉤將扣式電池保持在適當(dāng)位置處。在優(yōu)選實(shí)施例 中，扣式電池重在大約IO到12克以下。
(m)因?yàn)槟軌蛳鄬?duì)便宜地制造扣式電池，所以能夠?qū)σ粋€(gè)植入 物提供多個(gè)扣式電池。
(n)通常不需要扣式電池的外部電池提供一整天的能量，因?yàn)槟?夠容易地對(duì)扣式電池進(jìn)行更換。因?yàn)樗鼈兡軌蛳鄬?duì)便宜地制造，所以 能夠?qū)σ粋€(gè)植入系統(tǒng)提供多個(gè)扣式電池。
雖然已經(jīng)公開了本發(fā)明的多個(gè)例示實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)
人員來說，能夠進(jìn)行獲得本發(fā)明一些益處的多種改變和修改，而不偏 離本發(fā)明的真實(shí)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種人工耳蝸系統(tǒng)，包括可植入部分，包括刺激器模塊，用于為用戶的聽覺系統(tǒng)產(chǎn)生表示聽覺信號(hào)的電刺激信號(hào)；電池，用于對(duì)所述刺激器模塊供電，所述電池具有最大再充電速率；接收機(jī)模塊，用于跨用戶皮膚接收電功率信號(hào)；以及再充電模塊，使用所述電功率信號(hào)來以小于所述最大再充電速率的速率對(duì)所述電池進(jìn)行再充電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的人工耳蝸系統(tǒng)，還包括外部部分，該外 部部分適于布置在用戶外部皮膚上的特定位置處，所述外部部分包括功率信號(hào)傳輸模塊，用于跨用戶皮膚傳輸電功率信號(hào)；以及第二電池，用于對(duì)所述功率信號(hào)傳輸模塊供電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述第二電池是 可再充電的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述外部部分容 納在單個(gè)外殼中，所述外部部分包括第一磁體，所述可植入部分包括 第二磁體，所述外部部分適于基本上基于所述第一磁體與第二磁體之 間的磁力而保持在用戶上的適當(dāng)位置處。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述外部部分容 納在單個(gè)外殼中，所述外部部分包括第一磁體，所述可植入部分包括 第二磁體，所述外部部分適于使用耳鉤被保持在用戶上的適當(dāng)位置處。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述電功率信號(hào)不具有調(diào)制的編程數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述電功率信號(hào) 包括低速率調(diào)制的編程數(shù)據(jù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述再充電模塊 以小于所述最大再充電速率的50%的速率對(duì)所述電池進(jìn)行再充電。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述再充電模塊 以小于所述最大再充電速率的10%的速率對(duì)所述電池進(jìn)行再充電。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述接收機(jī) 模塊沒有接收到所述電功率信號(hào)時(shí)，所述電池對(duì)所述刺激器模塊供電。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，在所述電池對(duì) 所述刺激器模塊供電的同時(shí)，所述再充電模塊對(duì)所述電池進(jìn)行再充電。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述刺激器模 塊適于在所述電池不起作用時(shí)，由所述電功率信號(hào)供電。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述刺激器模 塊包括電極陣列；麥克風(fēng)，用于接收聽覺信號(hào)；以及信號(hào)處理器，用于將由所述麥克風(fēng)接收的聽覺信號(hào)轉(zhuǎn)換為表示聽 覺信號(hào)的電刺激信號(hào)，所述信號(hào)處理器利用所述電刺激信號(hào)來剌激所 述電極陣列。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述接收機(jī)模 塊包括用于接收所述電功率信號(hào)的接收機(jī)線圈。
15. —種人工耳蝸系統(tǒng)，包括外部部分，適于布置在用戶外部皮膚上的特定位置處，所述外部 部分包括功率信號(hào)傳輸模塊，用于跨用戶皮膚傳輸電功率信號(hào)；以及 電池，用于對(duì)所述功率信號(hào)傳輸模塊供電；以及 可植入部分，接收所述電功率信號(hào)，并為用戶的聽覺系統(tǒng)產(chǎn)生表 示聽覺信號(hào)的電刺激信號(hào)，其中，所述可植入部分不具有電池。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述電池是可 再充電的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述外部部分容納在單個(gè)外殼中，所述外部部分包括第一磁體，所述可植入部分包 括第二磁體，所述外部部分適于基于所述第一磁體與第二磁體之間的 磁力而被保持在用戶上的適當(dāng)位置處。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述電功率信 號(hào)沒有調(diào)制的編程數(shù)據(jù)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述電功率信 號(hào)包括低速率調(diào)制的編程數(shù)據(jù)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述可植入部 分包括電極陣列；用于接收聽覺信號(hào)的麥克風(fēng)；以及信號(hào)處理器，用于將由所述麥克風(fēng)接收的聽覺信號(hào)轉(zhuǎn)換為表示聽 覺信號(hào)的電刺激信號(hào)，所述信號(hào)處理器利用所述電刺激信號(hào)來刺激所 述電極陣列。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述可植入部分包括用于接收所述電功率信號(hào)的接收機(jī)線圈，以及其中，所述外部 部分包括磁體，用于將所述外部部分固定在與所述接收機(jī)線圈相鄰的 位置處。
22. —種操作人工耳蝸系統(tǒng)的方法，該方法包括利用植入部分接收電功率信號(hào)，所述可植入部分包括具有最大再充電速率的電池；以及使用所述電功率信號(hào)，以小于所述最大再充電速率的速率，對(duì)所 述電池進(jìn)行再充電。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括跨用戶皮膚將所述電功 率信號(hào)傳輸?shù)剿鲋踩氩糠帧?br> 24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電功率信號(hào)沒有調(diào) 制的編程數(shù)據(jù)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電功率信號(hào)包括低 速率調(diào)制的編程數(shù)據(jù)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括提供外部部分，該外部 部分適于布置在用戶外部皮膚上的特定位置處，該外部部分包括功率信號(hào)傳輸模塊，用于跨用戶皮膚將所述電功率信號(hào)傳輸?shù)剿?述植入部分；以及第二電池，用于對(duì)所述功率信號(hào)傳輸模塊供電。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括對(duì)所述第二電池進(jìn)行再 充電。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述外部部分容納在單 個(gè)外殼中，所述外部部分包括第一磁體，所述可植入部分包括第二磁 體，所述方法還包括基本上基于所述第一磁體與第二磁體之間的磁力 將所述外部部分保持在用戶上的適當(dāng)位置處。
29. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，對(duì)所述電池進(jìn)行再充電 包括以小于所述最大再充電速率的50%的速率對(duì)所述電池進(jìn)行再充電。
30. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，對(duì)所述電池進(jìn)行再充電 包括以小于所述最大再充電速率的10%的速率對(duì)所述電池進(jìn)行再充電。
31. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，所述方法還包括當(dāng)所述植入 部分沒有接收到所述電功率信號(hào)時(shí)，使用所述電池對(duì)所述可植入部分 供電。
32. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括使用所述電功率信號(hào) 以同時(shí)地對(duì)所述電池進(jìn)行再充電以及對(duì)所述可植入部分提供操作功 率，從而刺激用戶的聽覺系統(tǒng)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，對(duì)所述電池進(jìn)行再充電 消耗的功率比提供操作功率消耗的功率少。
34. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括當(dāng)所述電池不起作用 時(shí)，使用所述電功率信號(hào)來對(duì)所述可植入部分供電。
35. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括利用所述可植入部分 產(chǎn)生表示聽覺信號(hào)的電刺激信號(hào)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述可植入部分包括電 極陣列、麥克風(fēng)和信號(hào)處理器，所述方法還包括在所述信號(hào)處理器處，將由所述麥克風(fēng)接收的聽覺信號(hào)轉(zhuǎn)換為表 示聽覺信號(hào)的電刺激信號(hào)，以及利用所述電刺激信號(hào)刺激所述電極陣 列。
37. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述可植入部分包括用 于接收所述電功率信號(hào)的接收機(jī)線圈，以及其中，所述外部部分包括 磁體，所述方法還包括使用所述磁體將所述外部部分固定在與所述接 收機(jī)線圈相鄰的位置處。
38. —種操作人工耳蝸的方法，所述方法包括提供外部部分，該外部部分適于布置在用戶外部皮膚上的特定位 置處，所述外部部分包括功率信號(hào)傳輸模塊，用于跨用戶皮膚傳輸電功率信號(hào)；以及 第一電池，用于對(duì)所述功率信號(hào)傳輸模塊供電；利用植入部分接收所述電功率信號(hào)，其中，所述可植入部分沒有 電池；以及利用所述植入部分產(chǎn)生表示聽覺信號(hào)的電刺激信號(hào)。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述電功率信號(hào)不具有 調(diào)制的編程數(shù)據(jù)。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述電功率信號(hào)包括低 速率調(diào)制的編程數(shù)據(jù)。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述可植入部分包括電 極陣列、麥克風(fēng)和信號(hào)處理器，所述方法還包括在所述信號(hào)處理器處，將由所述麥克風(fēng)接收的聽覺信號(hào)轉(zhuǎn)換為表 示聽覺信號(hào)的電刺激信號(hào)，以及利用所述電刺激信號(hào)來刺激所述電極 陣列。
42. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述可植入部分包括用 于接收所述電功率信號(hào)的接收機(jī)線圈，以及其中，所述外部部分包括 磁體，所述方法還包括使用所述磁體將所述外部部分固定在與所述接 收機(jī)線圈相鄰的位置處。
43. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括對(duì)所述電池進(jìn)行再充電。
44. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述外部部分容納在單 個(gè)外殼中，所述外部部分包括第一磁體，所述可植入部分包括第二磁 體，該方法還包括基于所述第一磁體與所述第二磁體之間的磁力，將 所述外部部分保持在用戶上的適當(dāng)位置處。
45. —種人工耳蝸系統(tǒng)，包括外部部分，適于布置在用戶外部皮膚上的特定位置處，所述外部 部分包括第一磁體；功率信號(hào)傳輸模塊，用于跨用戶皮膚將電功率信號(hào)傳輸?shù)娇芍踩?部分，所述可植入部分具有第二磁體；以及電池，用于對(duì)所述功率信號(hào)傳輸模塊供電，其中，所述外部部分 容納在單個(gè)外殼中，以及其中，所述外部部分適于基本上基于所述第 一磁體與第二磁體之間的磁力保持在所述用戶上的適當(dāng)位置處。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述電池是可 再充電的。
47. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的人工耳蝸系統(tǒng)，其中，所述電功率信 號(hào)沒有調(diào)制的編程數(shù)據(jù)。
全文摘要
人工耳蝸系統(tǒng)具有可植入部分(202)，該可植入部分(202)包括刺激器模塊(211)，用于為用戶的聽覺系統(tǒng)產(chǎn)生表示聽覺信號(hào)的電刺激信號(hào)。該可植入部分還包括用于對(duì)刺激器模塊(208)供電的電池(209)；用于跨用戶皮膚接收電功率信號(hào)的接收機(jī)模塊；以及使用電功率信號(hào)對(duì)電池進(jìn)行再充電的再充電模塊(213)。該再充電模塊以小于最大再充電速率的速率對(duì)電池進(jìn)行再充電。
文檔編號(hào)A61N1/36GK101472646SQ200780022248
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者克萊門斯·M·齊爾霍費(fèi)爾, 英格博格·J·霍赫麥爾 申請(qǐng)人:Med-El電氣醫(yī)療器械有限公司