[发明专利]运用多分辨率电流源和灵活数据编码方案的电子耳蜗

说明书

技术领域

发明是关于运用了多分辨率电流源和数据编码方案的可移植听觉神经替代系统。

背景技术

电子耳蜗是可以帮助耳聋的或者有严重听力损害的人们的电子医疗装置。  它通常包括：外置信号处理器，传输线圈，有接收线圈的可植入部分，密封电路和电极阵列。更具体地说，这些系统包含有一个麦克风，用于接收声音并把它们转化成相应的电信号。电信号然后被处理后，生成相应一系列由植入的电极送到内耳的刺激脉冲，送到已植入内耳的电极上，从而刺激植入电极使被移植者感应到相应的周围环境声音。

一套典型的电子耳蜗由外部系统和内部系统组成。外部系统通常包括麦克风，语音处理器和无线电频率传输器，而内部系统包括植入的接收器，密封的译码器和一列植入电极。但是，现在有许多的不同设计。但是不管细节的构造如何，所有的电子耳蜗都有一个基本的前提，那就是用麦克风去探测周围的声音并将其转化为电信号代码。最后根据语音处理器几套可能策略的中的一套，将已转化的信号再处理。

电子耳蜗一个很基本的的设计考虑是关于电流源的设计。在这方面，现在主要应用的有两种电流源设计。第一种是所有的N个电极使用一个电流源，而第二种是每一个电极使用一个独立的电流源。有一些产品为了更多的灵活性甚至使用2N个电流源给N个电极供电。每一种方案都有自己的优点和缺点。例如，对于所有电极使用一个电流源的方案，其电流源的尺寸，复杂性和能源损耗比较低都能接受。但是一个电流源却限制了刺激的模式，比如说同时刺激，电流操纵，多极刺激策略都不支持。对于N或2N个电流源支持N个电极的电流源设计，在牺牲了尺寸，简单性和能源的同时却可以实现更多的刺激灵活性和功能性。

电流分辨率是电源设计，特别是在低刺激水平时电流源设计的一个重要因素。对于电子耳蜗用户来说，电流变化对于电流的比率(ΔI/I)比电流变化(ΔI)更重要。传统的线性电流源步长运用一个常数(ΔI)。因此在低刺激水平，I值小而ΔI/I比较大。为了降低ΔI/I，增加电流幅度位数是一个解决方案。然而，这就增加了内部电路电流源的数量从而降低刺激频率(8位需要256个单位电流源，10位需要1024个单位电流源)。当刺激电流水平接近最舒服响度(MCL)时或I值大时，ΔI/I通常非常小并且浪费了分辨率的空间。因此，一套可以提供平衡的复杂性和功能性的方案的改进的电子耳蜗是很需要的。

发明内容

本发明所记载和声明的，是运用多分辨率电流源和数据编码方案的可编程的电子耳蜗。本发明的一个具体方面是，使用多路切换技术电流源刺激移植在人的内耳的电极，并且使用命令帧的刺激模式设置的方法，并在紧接命令帧的数据帧中编码刺激较多数电极的刺激数据，包括电极的地址信息，相位极性信息和幅度信息。这项技术更包括了根据刺激数据产生刺激脉冲，根据刺激模式选择一个或多个电流源和根据刺激数据将刺激脉冲传送给电极。

这项发明的其它方面，特点和技术通过下面详细的阐述将会浅显易懂。

附图说明

图1是使用了两个电流源的电子耳蜗的一种具体实现办法的框架图。

图2A是支持两个电流源的数据编码格式的具体实现办法。

图2B用脉冲宽度调制位编码中自定时方案的具体实现办法。

图3描绘此发明由数据编码方案的一种具体实现方案支持的刺激模式。

图4A-4C描绘对于各种刺激模式开关网络的具体实现方法。

图5A-5F描绘基于发明原理的中各种刺激模式的命令帧和数据帧的具体实现办法。

图6A-6B描绘基于发明具体实现办法的任意波形产生器。

图7阐明非线性步长电流源的具体实现办法。

图8说明参考电流的选择和弥补电流控制电路的具体实现办法。

图9A-9C阐明此发明中运用的各种连续交叉取样策略的具体实现办法。

具体实施方式

这里所记载和声明的是运用多分辨率电流源和灵活的数据编码方案的可编程的电子耳蜗系统。在我们的具体实现中，系统可以支持同时或间歇刺激，还可以支持单极，双极，伪三极和三极电极刺激方案。

这项发明是有2到N-1个电流源支持N个电极的电子耳蜗。在我们具体实现中，幅度的位数和电流分辨率在低电流水平时是平衡的。通过引入一个由两位范围信息来控制三个电流源状态的弥补电路，四位范围信息电流源可以实现四种电流分辨率(I，2I，4I和8I)，I是最小的参考电流。和传统单个范围电流源比较，这种具体实现方案在低电流水平时将电流分辨率提高了四倍。在另外一种实现方案，本发明提供了高分辨率而且不会在不同的范围造成分辨率空间重叠。