[发明专利]感觉刺激装置

说明书

一种用于向对象提供感觉刺激的装置，该装置包括：输入端，用于获取指示刺激输入的输入信号；信号发生器；线圈系统，包括至少一个线圈；和，电子控制器，根据软件指令进行操作。在使用中，控制器从输入端接收输入信号，对输入信号进行分析，然后，使用所述分析的结果使所述信号发生器产生刺激信号，所述刺激信号被施加到所述线圈系统，从而在所述对象的目标区域中产生刺激性电磁场，所述刺激性电磁场被配置为选择性地激活感觉神经元，从而根据所述刺激输入来刺激所述对象。

技术领域

本发明涉及一种用于向对象提供感觉刺激例如听觉或视觉刺激的方法和装置，并且在一个具体示例中，涉及通过产生刺激性电磁场以选择性地激活感觉神经元来提供感觉刺激的方法和装置。

背景技术

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神经调控在现代医学中具有多种应用。一些广为人知的应用包括修复术，即改善受损的感觉、运动或认知神经功能的设备、通过神经机制调节处于疾病状态的人体器官的设备，以及对周围和中枢神经系统神经功能的研究。这些神经调控技术会对离子流动通过神经元产生影响，从而刺激或阻止神经动作电位的放电。传统上，用于神经调控的主要技术是使用直流电，该电流在整个神经元上引起电位或电压梯度。一旦足够，此电位梯度将使神经元根据预期效果启动或抑制动作电位。最早的人工耳蜗成功地证明了这一技术。另一种神经调控方法是使用磁刺激。诸如经颅磁刺激器之类的设备使用磁脉冲在整个神经元上感应出电场，从而产生调制所需的电位梯度。其他神经调控技术包括光遗传学、热学、声学/机械和化学神经调控。

世界卫生组织估计，全世界约有4.66亿人患有致残性听力损失。此外，目前的助听设备产品仅能满足这一全球需求的10％。根据听力损失的类型和程度，为听力损失的患者提供不同的设备。当前市场上有四种类型的设备，用于使有听力损失的患者能够听力。这些包括助听器、骨传导助听器、中耳植入物和人工耳蜗，这些被指定用于患有重度至极度的感音神经性听力损失的患者。

听力系统由三部分组成，其中外耳或耳廓将声音汇入耳道。然后，声音振动会落到中耳的耳鼓上，并通过称为听小骨的三个小骨头放大。然后，听小骨将振动传递到内耳的耳蜗中。耳蜗是一种类似于蜗牛壳的平面螺旋形器官。耳蜗内部是柯蒂氏器，其中包含毛细胞。这些毛细胞感应到声音的振动，并将其转换为动作电位，然后转移到附着于它们的平面螺旋神经节神经元上。平面螺旋神经节细胞然后捆绑形成听觉神经。

如果中耳有问题，则患者会遭受传导性听力损失。如果问题出在内耳或大脑的后续听觉处理路径中，则患者会遭受感音神经性听力损失。

当患者的毛细胞不起作用但平面螺旋神经节神经元仍然起作用时，就规定使用人工耳蜗。在这种情况下，将植入物置于耳蜗内，并注入使平面螺旋神经节神经元去极化的电流，并导致一系列动作电位或锋电位。这些锋电位然后被传送到大脑作为听觉信息进行处理。

正如IEEE的高级会员Fan-Gang Zeng，Stephen Rebscher，William Harrison，Xiaoan Sun和Haihong Feng在《IEEE生物医学工程评论》2008年第1卷的“人工耳蜗：系统设计，集成和评估”中所述，人工耳蜗系统可分为多个部分。首先，置于耳后的带有钩子和电池盒的外部处理器使用麦克风从环境中拾取声音。这些声波从模拟信号转换为数字信号，然后将它们处理并编码为射频(RF)信号。该RF信号被发送到头戴式受话器的天线。头戴式受话器通过被内部接收器吸引的磁铁固定在适当位置，内部接收器放置在耳后的皮肤内。密封刺激器包含有源电子电路，该有源电子电路从RF信号获取功率，对其进行解码，将其转换为电流，然后将其沿着通往耳蜗的导线发送。然后，导线末端和耳蜗内部的电极根据发送的电信号刺激听觉神经。