專利名稱：顱植入物中的流體的遠(yuǎn)程感測和致動的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可植入器件，并且更具體地，涉及用于對腦部進(jìn)行機(jī)械刺激和電刺激以及流體輸送的可植入器件。
背景技術(shù)：
下面對可植入器件的討論使用聽覺系統(tǒng)和耳蝸植入物的特定示例。但是本發(fā)明不限于該特定應(yīng)用并且可以擴(kuò)展至其他可植入系統(tǒng)和器件，包括但不限于，腦部相關(guān)機(jī)能和 對應(yīng)的顱植入物。圖1示出了正常人耳的解剖結(jié)構(gòu)。正常人耳通過外耳101向耳膜102傳送聲音，耳膜102使中耳103的三個聽小骨移動，這又刺激耳蝸104。耳蝸或內(nèi)耳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，前庭階105和鼓階106通過耳蝸管107連 接。響應(yīng)于接收的聲音，鐙骨，中耳103的一聽小骨，經(jīng)由橢圓窗(卵圓窗)114向耳蝸104 的外淋巴(腦脊髓液)傳送振動。腦脊髓液中的振動自正圓窗(圓窗)115散開。結(jié)果是， Corti器的毛細(xì)胞受到刺激以引發(fā)電化學(xué)脈沖，該電化學(xué)脈沖被傳送到蝸神經(jīng)113并且最 終被傳送到腦部。一些患者可能因如下原因具有部分受損或者完全損壞的聽力長期暴露于環(huán)境噪 聲、先天性缺陷、因疾病引起的損傷、諸如氨基糖苷類的某種藥劑的使用、或者物理創(chuàng)傷。聽 力障礙可以屬于傳導(dǎo)性、感覺神經(jīng)性或組合類型。存在數(shù)種類型的中耳和內(nèi)耳植入物，其能夠恢復(fù)部分或完全的聽力感覺。植入物 常常包括可以用作致動器、傳感器和/或開關(guān)的多種電磁換能器。具有電磁致動器的植入 物的示例是機(jī)械驅(qū)動聽骨鏈的中耳植入物，所述聽骨鏈即將耳膜機(jī)械連接到卵圓窗的中耳 的三個聽小骨。具有電磁致動器的植入物的另一示例是機(jī)械驅(qū)動鼓膜的中耳植入物。另一類型的植入物依賴于內(nèi)耳中的神經(jīng)的直接電刺激。例如，蝸內(nèi)電極能夠通過 對電極觸頭附近的神經(jīng)組織的直接電刺激，來恢復(fù)一些聽力感覺。這些電極典型地位于蜿 蜒進(jìn)入到耳蝸中的電極載體的端部上面。該電極連接到例如，與外部信號處理器通信的植 入的信號處理器，其產(chǎn)生電刺激信號以讓植入電極刺激蝸神經(jīng)。為了治療某些內(nèi)耳不適，常常需要將治療藥劑直接遞送到耳蝸中。用于向內(nèi)耳遞 送治療藥劑的系統(tǒng)的示例是經(jīng)由圓窗插入到耳蝸中的導(dǎo)管。該導(dǎo)管的端部可能被灌輸治療 藥劑，該治療藥劑被釋放到腦脊髓液中。該導(dǎo)管還可以包括具有治療藥劑的溶液的貯液器， 該治療藥劑的溶液與腦脊髓液流體連通?？商孢x地，該導(dǎo)管可以包括容納治療藥劑的溶液 的流體填充腔，該治療藥劑的溶液與腦脊髓液流體連通。在2006年3月13日提交的美國 專利申請11/374，505中進(jìn)一步描述了針對耳蝸的治療藥劑的遞送，其內(nèi)容在此處引用作為參考。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的實(shí)施例中，一種可植入器件包括在電能和聲能之間轉(zhuǎn)換的可植入換能器?？芍踩腚娮幽K與該換能器通信并且處理與該換能器關(guān)聯(lián)的電子數(shù)據(jù)信號。流體填充 導(dǎo)管具有耦合至該換能器的近端和具有對著被植入患者中的腦脊髓液的遠(yuǎn)端開口的遠(yuǎn)端。在另一特定實(shí)施例中，殼體腔室容納與該導(dǎo)管的近端中的流體連通的殼體流體。 該殼體腔室可以進(jìn)一步容納換能器，或者該換能器可以位于該殼體腔室外部。該殼體腔室 中可以設(shè)有用于接收用于經(jīng)由導(dǎo)管遞送到腦部的治療液體的流體端口。麥克風(fēng)可以與殼體 流體和用于感測該導(dǎo)管的近端處的聲信號的電子模塊連通或通信，該聲信號表示該導(dǎo)管的 遠(yuǎn)端附近的聲活動。該換能器可以具體地是浮置換能器(floating mass transducer)和 /或可適于固定到被植入患者的顱骨。實(shí)施例還包括一種具有用于在電能和聲能之間轉(zhuǎn)換的可植入換能器的可植入器 件?？芍踩腚娮幽K與該換能器通信并且處理與該換能器關(guān)聯(lián)的電子數(shù)據(jù)信號以產(chǎn)生電刺 激信號。電極刺激器耦合至所述電子模塊，以利用刺激信號刺激腦部的神經(jīng)組織。流體填充 導(dǎo)管具有耦合至該換能器的近端和具有對著被植入患者中的腦脊髓液的遠(yuǎn)端開口的遠(yuǎn)端。在另一如此特定實(shí)施例中，該導(dǎo)管的遠(yuǎn)端位于所述電極刺激器上面。該導(dǎo)管可以 容納在該電極刺激器中，或者位于該電極刺激器外部。在另一特定實(shí)施例中，殼體腔室容納與該導(dǎo)管的近端中的流體連通的殼體流體。 該殼體腔室可以進(jìn)一步容納換能器，或者該換能器可以位于該殼體腔室外部。該殼體腔室 中可以設(shè)有用于接收用于經(jīng)由導(dǎo)管遞送到腦部的治療流體的流體端口。麥克風(fēng)可以與殼體 流體和用于感測該導(dǎo)管的近端處的聲信號的電子模塊連通或通信，該聲信號表示該導(dǎo)管的 遠(yuǎn)端附近的聲活動。該換能器可以具體地是浮置換能器和/或可適于固定到被植入患者的 顱骨。


圖1示出了正常人耳的結(jié)構(gòu)。圖2A是本發(fā)明的實(shí)施例的圖示。圖2B是本發(fā)明的導(dǎo)管的剖面圖示。圖3是示出在殼體腔室中裝入的換能器的圖示。圖4是示出具有外膜的殼體腔室的圖示，其中換能器與該膜接觸。圖5是示出蜿蜒進(jìn)入到耳蝸中的導(dǎo)管的本發(fā)明的實(shí)施例的圖解說明。圖6示出了耳蝸中植入有本發(fā)明的實(shí)施例的正常人耳的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式過去，已經(jīng)使得顱感測器件和放大器與腦部結(jié)構(gòu)達(dá)到所能實(shí)現(xiàn)最近的接近。但是 該方法具有許多問題并且難于實(shí)際實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的實(shí)施例通過使用導(dǎo)管來建立感測位置和 系統(tǒng)器件之間的流體連通，將器件安置在具有更寬敞更易進(jìn)入的位置而非與感測位置直接 相鄰的用戶中的結(jié)構(gòu)處。該導(dǎo)管能夠例如，通過端口和/或隔膜以振動傳送流體進(jìn)行填充。該導(dǎo)管的遠(yuǎn)端終止于某個顱位置，并且近端耦合至可植入換能器。將流體封裝在該導(dǎo)管中 使該流體與腦脊髓液隔離，以在提供對腦部位置的傳統(tǒng)機(jī)械進(jìn)入時避免泄露并且防止細(xì)菌 感染。該導(dǎo)管可以包括遠(yuǎn)端處的半透膜，以通過使用適于跨該膜遷移到腦脊髓液中的治療 藥物，來提供藥理進(jìn)入。在一些實(shí)施例中，該導(dǎo)管的近端也可以耦合至自密封半透隔膜，該 自密封半透隔膜允許將治療藥物引入導(dǎo)體流體。例如，該近端膜可以位于中耳或乳突腔中， 用于致動或感測導(dǎo)管流體。在一些實(shí)施例中，該膜還可以有用地耦合至麥克風(fēng)，該麥克風(fēng)感 測與顱結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的流體力學(xué)特征。因此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了被植入假體系統(tǒng)和腦脊髓 液之間的安全和便利的防泄漏和抗細(xì)菌的接口。
圖2A是示出換能器_導(dǎo)管布置的本發(fā)明的一個實(shí)施例的圖示。圖2B是顱導(dǎo)管的 一部分的切開截面。在該實(shí)施例中，可植入換能器200連接到顱導(dǎo)管202的近端。配線204 可以將可植入換能器200連接到外部電路。流體端口 206提供對顱導(dǎo)管202中的導(dǎo)管腔 210的進(jìn)入。顱導(dǎo)管202還可以包括沿該導(dǎo)管的長度行進(jìn)的電極導(dǎo)線214?？芍踩霌Q能器 200將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動，反之亦然。例如，可植入換能器200可以產(chǎn)生人聽覺范圍中的 振動。導(dǎo)管腔210(例如，經(jīng)由隔膜端口 206)填充有導(dǎo)管流體212，該導(dǎo)管流體212能夠?qū)?可植入換能器200生成的振動傳送到內(nèi)耳的流體。可植入換能器200連接到顱導(dǎo)管202的 近端，以便可植入換能器200生成的振動被傳送到導(dǎo)管流體212中。在可植入換能器200、 導(dǎo)管腔210和導(dǎo)管流體212之間進(jìn)行合作，以便由可植入換能器200生成足夠和適當(dāng)量的 機(jī)械能量并且由導(dǎo)管流體212將該機(jī)械能量傳送到導(dǎo)管的遠(yuǎn)端?？商孢x地，導(dǎo)管的近端附 近生成的流體運(yùn)動可以通過導(dǎo)管流體212傳送，并且可以通過與可植入換能器200關(guān)聯(lián)的 敏感膜(例如，麥克風(fēng)振膜)檢測。例如，顱導(dǎo)管202的遠(yuǎn)端可以被放置在硬腦膜的表面處或表面附近。這可以通過 例如，貫穿皮質(zhì)骨鉆小孔直至恰好可進(jìn)入硬腦膜，來實(shí)現(xiàn)。一旦顱導(dǎo)管202的遠(yuǎn)端開口與硬 腦膜鄰近，即使因腦部周圍的膜層將發(fā)生一些衰減，源自可植入換能器200的流體振動仍 能夠通過腦脊髓液自始至終(all the way)傳送到耳蝸。該方法仍然不需要乳突小房切除 術(shù)，并且可以使用局部麻醉基于門診完成該過程。導(dǎo)管流體212可以是人工外淋巴液，或者當(dāng)導(dǎo)管腔210向腦脊髓液開口時，是生理 鹽水。如果顱導(dǎo)管202的遠(yuǎn)端要被放置在中階中，則導(dǎo)管流體212可以有用地是人工內(nèi)淋 巴液。導(dǎo)管流體212可以是便利或加強(qiáng)機(jī)械能量傳送的任何液體。顱導(dǎo)管202可以至少部 分地采用通過植入電極的通道的形式?；蛘唢B導(dǎo)管202可以是與植入電極平行的分立的導(dǎo) 管。顱導(dǎo)管202可以由不能壓縮的材料制成，以在最小的能量損失的情況下使通過流體212 的傳送最優(yōu)化?？梢杂杏玫厥箤?dǎo)管流體212的容積最小，以便于使顱導(dǎo)管200的遠(yuǎn)端和近 端之間的導(dǎo)管流體中的機(jī)械運(yùn)動的傳送最大。導(dǎo)管腔210可以對于腦脊髓液是開口的(open ended)，或者它可以至少部分地通 過諸如細(xì)菌濾器的敏感膜關(guān)閉。該膜還可以防止蛋白質(zhì)從腦脊髓液傳輸通過導(dǎo)管210，并 且抑制其他擴(kuò)散過程。該膜可以是自密封的和/或半多孔的以允許對于治療藥物的半透進(jìn) 入。圖3示出了另一換能器布置，其中可植入換能器200位于填充有流體的殼體腔室 300內(nèi)部，并且被安置為使得換能器200生成的振動被傳送到腔室流體。具有隔膜的隔膜 端口 302能夠用于進(jìn)入殼體腔室300中的流體。隔膜端口 302允許利用具有選擇的組分的液體對殼體腔室300和顱導(dǎo)管202進(jìn)行填充。一個挑戰(zhàn)是，能夠使用導(dǎo)管液體填充顱導(dǎo)管202，用于最優(yōu)化在可植入換能器200與內(nèi)耳的流體之間的耦合，并且還提供中耳與內(nèi)耳之 間的有效密封。顱導(dǎo)管202連接到殼體腔室300，從而可植入換能器200生成的機(jī)械振動將 通過該腔室流體被傳送到導(dǎo)管流體212。殼體腔室300中的流體可以與導(dǎo)管流體212流體 連通?？芍踩霌Q能器200生成的振動通過導(dǎo)管流體212被傳送到腦脊髓液。在該布置中， 可植入換能器200可以是例如，諸如振動FMT的浮置換能器。圖4示出了也包含殼體腔室300的另一換能器布置。如圖3的實(shí)施例中，顱導(dǎo)管 202連接到殼體腔室300，從而機(jī)械振動將通過腔室流體被傳送到導(dǎo)管流體212。隔膜端口 302能夠用于使用導(dǎo)管流體212填充顱導(dǎo)管202，并且通過隔膜端口 302提供對殼體腔室 300中的流體的進(jìn)入。殼體腔室300中的流體可以與導(dǎo)管流體212流體連通。在該實(shí)施例 中，殼體腔室300包括殼體膜400，振動能夠通過該殼體膜400被傳送到腔室流體(圖4)。 可植入換能器200位于殼體腔室300外部，并且相對于殼體膜400被布置和安裝，以便可植 入換能器200生成的機(jī)械振動將通過殼體膜400經(jīng)由腔室流體被傳送到導(dǎo)管流體212。這 些振動隨后經(jīng)由導(dǎo)管流體212通過導(dǎo)管的遠(yuǎn)端被傳送到腦脊髓液。圖5是示出蜿蜒進(jìn)入到患者用戶的耳蝸104中的顱導(dǎo)管的本發(fā)明的通常實(shí)施例的 圖解說明。在該實(shí)施例中，如圖3的實(shí)施例中，可植入換能器200能夠位于殼體腔室300內(nèi) 部。如圖4的實(shí)施例中，可植入換能器200也能夠位于殼體腔室300外部并且緊靠殼體膜 400安裝。殼體膜400還能夠用于例如，當(dāng)可植入換能器200位于殼體腔室300內(nèi)部時監(jiān) 視該可植入換能器200的輸出。殼體膜400也能夠采用選擇性多孔材料，以便治療藥物可 以被引入到殼體流體中，從而經(jīng)由導(dǎo)管流體212將所述治療藥物遞送到內(nèi)耳。示出了安裝 托架504，其能夠用于將可植入換能器200安裝到另一組件，或者，在另一配置中，直接安裝 到骨(諸如顱骨)或者耳中的其他結(jié)構(gòu)。在所示出的實(shí)施例中，顱導(dǎo)管202還包括導(dǎo)管膜 500和電極陣列502。導(dǎo)管膜500將可植入換能器200的振動從導(dǎo)管流體212傳送到腦脊 髓液。在其他實(shí)施例中，導(dǎo)管膜500可以是開放式端口或者選擇性多孔膜，其允許導(dǎo)管流體 212中的治療藥劑被遞送到腦脊髓液。電極陣列502連接到電極導(dǎo)線214并且用于內(nèi)耳的 神經(jīng)組織的電刺激。在該布置中，電極導(dǎo)線214可以連接到外耳附近的用戶皮膚下面的被 植入的音頻處理器。圖6示出了耳蝸中植入有本發(fā)明的實(shí)施例的耳的結(jié)構(gòu)。顱導(dǎo)管202經(jīng)由圓窗115 蜿蜒進(jìn)入耳蝸104的鼓階106中?？芍踩霌Q能器200被示出為位于中耳中。配線204能夠 用于將可植入換能器200和電極陣列502連接到其他電路。例如，電極陣列502可以經(jīng)由 配線204連接到位于外耳附近的皮膚下面的被植入的音頻處理器600。音頻處理器600接 收音頻信號并且產(chǎn)生電刺激信號，該電刺激信號經(jīng)由配線204被傳送到電極陣列502，用于 內(nèi)耳的神經(jīng)組織的電刺激。音頻處理器600包含用于接受來自音頻源的音頻輸入的電子元 件。在多種實(shí)施例中，音頻處理器600將接受模擬信號、數(shù)字信號或此兩者。音頻輸入可以 是，但不限于，來自麥克風(fēng)、電話、電視、立體聲系統(tǒng)、mp3播放器、無線電接收機(jī)或計算機(jī)的 模擬或數(shù)字輸出?？梢越?jīng)由有線或無線連接接受音頻輸入。盡管已具體地示出和描述了本發(fā)明的系統(tǒng)，但是該描述不意圖是窮舉的，也不意 圖將本發(fā)明限于所公開的各實(shí)施例。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯見的是，在不偏離本發(fā)明的 保護(hù)范圍和精神的前提下能夠進(jìn)行修改。例如，盡管所示出的實(shí)施例大體描述了用于將換能器產(chǎn)生的振動傳送到內(nèi)耳的系統(tǒng)，但是換能器也能夠用于經(jīng)由導(dǎo)管流體檢測腦脊髓液中的振動。盡管所示出的實(shí)施例包括用于連接多種元件的導(dǎo)線，但是該導(dǎo)線是可選的。該連 接可以是無線的，或者該元件可以是可選的。本發(fā)明的保護(hù)范圍意圖由所附權(quán)利要求及其 等效物限定。
權(quán)利要求
一種可植入器件，包括可植入換能器，用于在電能和聲能之間轉(zhuǎn)換；可植入電子模塊，所述可植入電子模塊與所述換能器通信并且處理與所述換能器關(guān)聯(lián)的電子數(shù)據(jù)信號；和流體填充導(dǎo)管，所述流體填充導(dǎo)管具有近端和遠(yuǎn)端，所述近端耦合至所述換能器，并且所述遠(yuǎn)端具有對著被植入患者中的腦脊髓液的遠(yuǎn)端開口。
2.如權(quán)利要求1所述的可植入器件，進(jìn)一步包括殼體腔室，所述殼體腔室容納與所述導(dǎo)管的所述近端中的流體連通的殼體流體。
3.如權(quán)利要求2所述的可植入器件，其中所述殼體腔室進(jìn)一步容納所述換能器。
4.如權(quán)利要求2所述的可植入器件，其中所述換能器位于所述殼體腔室外部。
5.如權(quán)利要求2所述的可植入器件，進(jìn)一步包括所述殼體腔室中的流體端口，用于接收用于經(jīng)由所述導(dǎo)管遞送到腦部的治療液體。
6.如權(quán)利要求2所述的可植入器件，進(jìn)一步包括麥克風(fēng)，所述麥克風(fēng)與所述殼體流體和用于感測所述導(dǎo)管的所述近端處的聲信號的電 子模塊連通或通信，所述聲信號表示所述導(dǎo)管的所述遠(yuǎn)端附近的聲活動。
7.如權(quán)利要求1所述的可植入器件，其中所述換能器是浮置換能器。
8.如權(quán)利要求1所述的可植入器件，其中所述換能器適于固定到被植入患者的顱骨。
9.一種可植入器件，包括可植入換能器，用于在電能和聲能之間轉(zhuǎn)換；可植入電子模塊，所述可植入電子模塊與所述換能器通信，并且處理與所述換能器關(guān) 聯(lián)的電子數(shù)據(jù)信號，以產(chǎn)生電刺激信號；電極刺激器，所述電極刺激器耦合至所述電子模塊，用于利用所述刺激信號刺激腦部 的神經(jīng)組織；和流體填充導(dǎo)管，所述流體填充導(dǎo)管具有近端和遠(yuǎn)端，所述近端耦合至所述換能器，并且 所述遠(yuǎn)端具有對著被植入患者中的腦脊髓液的遠(yuǎn)端開口。
10.如權(quán)利要求9所述的可植入器件，其中所述導(dǎo)管的所述遠(yuǎn)端位于所述電極刺激器上。
11.如權(quán)利要求9所述的可植入器件，其中所述導(dǎo)管容納在所述電極刺激器中。
12.如權(quán)利要求9所述的可植入器件，其中所述導(dǎo)管位于所述電極刺激器外部。
13.如權(quán)利要求9所述的可植入器件，進(jìn)一步包括殼體腔室，所述殼體腔室容納與所述導(dǎo)管的所述近端中的流體連通的殼體流體。
14.如權(quán)利要求13所述的可植入器件，其中所述殼體腔室進(jìn)一步容納所述換能器。
15.如權(quán)利要求13所述的可植入器件，其中所述換能器位于所述殼體腔室外部。
16.如權(quán)利要求13所述的可植入器件，進(jìn)一步包括所述殼體腔室中的流體端口，用于接收用于經(jīng)由所述導(dǎo)管遞送到腦部的治療液體。
17.如權(quán)利要求13所述的可植入器件，進(jìn)一步包括麥克風(fēng)，所述麥克風(fēng)與所述殼體流體和用于感測所述導(dǎo)管的所述近端處的聲信號的電 子模塊連通或通信，所述聲信號表示所述導(dǎo)管的所述遠(yuǎn)端附近的聲活動。
18.如權(quán)利要求9所述的可植入器件，其中所述換能器是浮置換能器。
19.如權(quán)利要求9所述的可植入器件，其中所述換能器適于固定到被植入患者的顱骨。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可植入器件?？芍踩霌Q能器(200)在電能和聲能之間轉(zhuǎn)換?？芍踩腚娮幽K(600)與該換能器通信并且處理與該換能器關(guān)聯(lián)的電子數(shù)據(jù)信號。流體填充導(dǎo)管(202)具有耦合至該換能器的近端和具有對著被植入患者中的腦脊髓液的遠(yuǎn)端開口(500)的遠(yuǎn)端。
文檔編號A61F11/04GK101808601SQ200880106200
公開日2010年8月18日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者克勞德·喬利 申請人:Med-El電氣醫(yī)療器械有限公司