專利名稱：內(nèi)耳流體的遠程傳感和致動的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植入式裝置，以及更具體地涉及用于對內(nèi)耳進行機械 和電刺激以及流體傳送的植入式裝置。
背景技術(shù)：
圖1示出了正常人耳的解剖結(jié)構(gòu)。正常的耳朵通過外耳101將聲 音傳輸?shù)焦哪?02，鼓膜102使中耳103的三個骨動作，中耳103則又 刺激耳蝸104。耳蝸或內(nèi)耳104，包括名為前庭階105的上通道和名為 鼓階106的下通道，該上下通道通過耳蝸管107連接。響應于接收到 的聲音，中耳103的骨，鐙骨，經(jīng)由卵圓窗(橢圓窗)114將振動傳輸 到耳蝸104的外淋巴(內(nèi)耳流體)。內(nèi)耳流體中的振動從正圓窗(圓 窗)外散布開。結(jié)果是，激動Corti器的毛細胞以啟動電化學脈沖，該 電化學脈沖被傳輸?shù)蕉伾窠?jīng)113，并最終傳輸?shù)侥X。
一些患者可能聽力部分或完全受損，原因包括長期暴露在環(huán)境 噪聲中、先天缺陷、疾病或病患導致的損害、使用某些藥物諸如氨基 糖苷類、或者物理創(chuàng)傷。聽力受損可能是傳導、感覺神經(jīng)或組合類型。
有數(shù)種類型的中耳和內(nèi)耳植入物能夠恢復部分或全部聽覺。植入 物通常包括各種電磁換能器，這些電磁換能器可以用作致動器、傳感 器和/或轉(zhuǎn)換器。具有電磁致動器的植入物的一個示例是機械驅(qū)動聽骨 鏈的中耳植入物，該聽骨鏈是將鼓膜機械連接到卵圓窗的中耳的三個 骨。具有電磁致動器的植入物的另一示例是機械驅(qū)動鼓膜的中耳植入物。
另一種類型的植入物依賴于對內(nèi)耳中神經(jīng)進行直接電刺激。例如， 耳蝸內(nèi)電極能夠通過對電極接觸附近的神經(jīng)組織進行直接電刺激來恢 復一些聽覺。這些電極通常位于穿入耳蝸中的電極載體的端部上。這 些電極連接到例如植入的信號處理器，該植入的信號處理器與外部的 信號處理器通信，該外部的信號處理器產(chǎn)生電刺激信號以供植入電極 刺激耳蝸神經(jīng)。
為了治療某些內(nèi)耳病癥，經(jīng)常需要將治療劑直接遞送到耳蝸中。 向內(nèi)耳遞送治療劑的系統(tǒng)的一個示例是經(jīng)正圓窗插入耳蝸中的導管。 該導管的端部可以灌注治療劑，該治療劑將被釋放到內(nèi)耳流體中。該 導管還可以包括治療劑溶液的流體儲液器，治療劑溶液與內(nèi)耳流體是 流體連通的。或者，該導管可以包括流體填充腔，該流體填充腔包含
與內(nèi)耳流體是流體連通的治療劑溶液。在2006年3月13日提交的美 國專利申請11/374,505中進一步描述了將治療劑遞送到耳蝸中，其內(nèi) 容引用于此作為參考。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個實施例中，與內(nèi)耳連通的系統(tǒng)包括在電能和機械 能之間進行轉(zhuǎn)換的聲換能器。內(nèi)耳導管具有與內(nèi)耳的流體振動連通 的遠端；與聲換能器振動連通的近端；以及填充有導管流體的腔，用 于耦合遠端和近端之間的振動信號。
在其它這樣的實施例中，還可以具有殼室(housing chamber)， 其裝入聲換能器，并填充有殼流體，該殼流體與內(nèi)耳導管的近端是振 動連通的。該聲換能器可以是例如浮塊換能器(floating mass transducer)。
腔的遠端可以與內(nèi)耳流體是流體連通的，而腔的近端可以與殼流體是流體連通的，并且殼可以進一步包括流體端口，用于接收治療流 體以遞送到內(nèi)耳。
在一個實施例中，殼室可以充有與導管的近端振動連通的殼流體， 并且可以包括與殼流體振動連通的外部殼膜。聲換能器可以位于殼室 外部，并與殼體膜振動連通。
在這樣的實施例中，腔的遠端可以與內(nèi)耳的流體是流體連通的， 腔的近端可以與殼流體是流體連通的，并且殼可以進一步包括流體端 口，用于接收治療流體以遞送到內(nèi)耳。
實施例可以包括與殼膜連接的麥克風，用于感應與聽覺結(jié)構(gòu)相關(guān) 的流體力學。腔的遠端可以與內(nèi)耳的流體是流體連通的。腔可以包括 流體端口，用于接收治療流體以遞送到內(nèi)耳。腔的遠端可以包括與內(nèi) 耳的流體振動連通的遠端膜。
聲換能器可以適于用在使用者的外耳、中耳或內(nèi)耳中，和/或可以 適于固定到使用者的顱骨上。內(nèi)耳導管的遠端可以適于用在使用者的 鼓階中。
上述實施例的任何一個還可以包括電子模塊，用于為內(nèi)耳產(chǎn)生 電刺激信號；以及電極陣列，其在內(nèi)耳導管的遠端，且與電子模塊進 行電通信，用于利用該電刺激信號來刺激內(nèi)耳的神經(jīng)組織。


本發(fā)明的前述特征通過參考以下詳細描述，結(jié)合參考附圖，將更 容易理解
圖1示出正常人耳的結(jié)構(gòu)。
圖2A是本發(fā)明一個實施例的圖示。
圖2B是本發(fā)明的導管的剖視圖。
8圖3是示出裝入殼室內(nèi)的換能器的圖示。
圖4是示出具有外部膜的殼室的圖示，其中換能器與該膜接觸；
圖5是本發(fā)明一個實施例的圖示，示出穿入耳蝸中的導管；
圖6示出在耳蝸中植入本發(fā)明的一個實施例的正常人耳的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
過去，曾經(jīng)將內(nèi)耳感應裝置和放大器設(shè)置得盡可能最接近內(nèi)耳結(jié) 構(gòu)。但是這種方法有很多問題，并且實際上難以實施。本發(fā)明的實施 例通過使用導管建立在內(nèi)耳與系統(tǒng)裝置之間的流體連通，將裝置結(jié)構(gòu) 設(shè)置在使用者內(nèi)更寬裕和容易達到的位置處，而不是直接鄰近內(nèi)耳。 導管能夠通過端口和/或隔膜來填充振動傳輸液體。導管的遠端穿入內(nèi) 耳，而近端則與聲換能器連接。將流體封裝到導管中使其與內(nèi)耳的流 體隔離開，以避免泄漏以及防止細菌污染，同時提供便利的內(nèi)耳機械 通路。該導管可以在遠端處包括半滲透膜，通過使用適于跨膜遷移到 內(nèi)耳流體中的治療藥物，來提供藥理通路。在一些實施例中，導管的
近端還可以連接到自密封的半滲透隔膜，該隔膜允許治療藥物被引入 到導管流體中。例如，近端膜可以位于中耳或乳突腔中，用于致動或 感應導管流體。在一些實施例中，膜還可以被有效連接到麥克風，該 麥克風感應與中耳和/或內(nèi)耳的聽覺結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的流體力學。
由此，本發(fā)明的實施例在植入的假體系統(tǒng)與內(nèi)耳的流體之間提供 安全便利的滲漏防護和細菌阻擋界面。
圖2A是本發(fā)明的一個實施例的圖示，示出換能器-導管的布置。 圖2B是內(nèi)耳導管一部分的剖視橫截面圖。在該實施例中，聲換能器200 連接到內(nèi)耳導管202的近端。接線204可以將聲換能器200連接到外 部電路。流體端口 206提供到內(nèi)耳導管202中的導管腔210的通路。 內(nèi)耳導管202還能夠包括沿著導管的長度延伸的電極線214。聲換能器 200將電能轉(zhuǎn)換為機械振動，反之亦然。例如，聲換能器200可以產(chǎn)生 在人體聽力范圍內(nèi)的振動。導管腔210填充有導管流體212 (例如經(jīng)隔膜端口 206)，該導管流體212能夠?qū)⒂陕晸Q能器200產(chǎn)生的振動傳輸 到內(nèi)耳的流體。聲換能器200連接到內(nèi)耳導管202的近端，以便聲換 能器200產(chǎn)生的振動被傳輸?shù)綄Ч芰黧w212。聲換能器200、導管腔210 和導管流體212之間是協(xié)作的，以便聲換能器200產(chǎn)生足夠且合適量 的機械能，并由導管流體212傳輸?shù)綄Ч艿倪h端以及內(nèi)耳流體中，被 內(nèi)耳探査為聲音。或者，利用鐙骨運動在內(nèi)耳中產(chǎn)生的流體運動可以 通過導管流體212傳輸，并通過與聲換能器200連接的敏感膜(例如 麥克風振動膜)來探查。
當導管腔210對內(nèi)耳的流體開放時，導管流體212可以是人工外 淋巴或生理鹽水。如果內(nèi)耳導管202的遠端將被置于中階，則導管流 體212可以用作人工內(nèi)淋巴。導管流體212可以是促進或加強機械能 傳輸?shù)娜魏我后w。內(nèi)耳導管202可以至少部分是貫穿耳蝸植入電極的 通道的形式?；蛘撸瑑?nèi)耳導管202可以是與耳蝸植入電極平行的分立 導管。內(nèi)耳導管202可以由不可壓縮材料制成，以優(yōu)化通過流體212 的傳輸并使得能量損失最小。導管流體212的體積可以被有效最小化， 從而在內(nèi)耳導管200的遠端與近端之間的導管流體中使機械運動的傳 輸最大化。
導管腔210可以對內(nèi)耳流體末端開放，或者它可以至少部分被諸 如細菌濾膜的敏感膜封閉。所述膜還可以防止蛋白質(zhì)從內(nèi)耳流體運送 通過導管210，以及抑制其他擴散過程。所述膜可以是自密封和/或半 多孔的，以允許治療藥物的半滲透通路。
圖3示出另一換能器布置，其中，聲換能器200在填充有流體的 殼室300內(nèi)，并被布置為使得換能器200產(chǎn)生的振動傳輸?shù)绞伊黧w。 具有隔膜的隔膜端口 302能夠用于接通殼室300中的流體。隔膜端口 302允許將殼室300和內(nèi)耳導管202填充選擇組成的液體。 一個難題是 能夠利用導管液體填充內(nèi)耳導管202，以便優(yōu)化聲換能器200與內(nèi)耳流 體之間的連接，并還提供在中耳與內(nèi)耳之間的有效密封。內(nèi)耳導管202連接到殼室300，以便聲換能器200產(chǎn)生的機械振動將通過室流體傳輸 到導管流體212。在殼室300內(nèi)的流體可以與導管流體212流體連通。 聲換能器200產(chǎn)生的振動通過導管流體212傳輸?shù)絻?nèi)耳流體。在該布 置中，聲換能器200可以是，例如浮塊換能器，諸如振動FMT。
圖4示出另一種也包括殼室300的換能器布置。如在圖3的實施 例中，內(nèi)耳導管202連接到殼室300，以便機械振動將通過室流體傳輸 到導管流體212。隔膜端口 302能夠用于以導管流體212填充內(nèi)耳導管 202，并通過隔膜端口 302提供殼室300中的流體的通路。殼室300中 的流體可以與導管流體212流體連通。在該實施例中，殼室300包括 殼膜400，振動能夠通過該殼膜400傳輸?shù)绞伊黧w(圖4)。聲換能器 200在殼室300外部，并相對于殼膜400布置和安裝，以便聲換能器 200產(chǎn)生的機械振動將通過殼膜400經(jīng)室流體傳輸?shù)綄Ч芰黧w212。這 些振動然后經(jīng)導管流體212通過導管的遠端傳輸?shù)絻?nèi)耳流體。
圖5是本發(fā)明的一般實施例的圖示，示出穿入入患者使用者的耳 蝸104中的內(nèi)耳導管。在該實施例中，聲換能器200可置于殼室300 之內(nèi)，如圖3的實施例。聲換能器200還能夠在殼室300之外，并相 對于殼膜400安裝，如圖4的實施例。當聲換能器200置于殼室300 之內(nèi)時，殼膜400還能用于例如監(jiān)測聲換能器200的輸出。殼膜400 還可以是選擇性多孔材料，以便可以將治療藥劑引入到殼流體，以經(jīng) 導管流體212遞送到內(nèi)耳。示出安裝支架504，其能夠用于將聲換能器 200安裝到另一組件，或者在另一構(gòu)造中，將聲換能器200直接安裝到 骨頭(諸如顱骨)或耳中的其他結(jié)構(gòu)。在所示實施例中，內(nèi)耳導管202 還包括導管膜500和電極陣列502。導管膜500將聲換能器200的振動 從導管流體212傳輸?shù)絻?nèi)耳流體。在其他實施例中，導管膜500可以 是開放端口或選擇性多孔膜，以允許將導管流體212內(nèi)的治療劑遞送 到內(nèi)耳流體。電極陣列502連接到電極線214，并用于對內(nèi)耳的神經(jīng)組 織進行電刺激。在該布置中，電極線214可以連接到使用者外耳附近 皮膚下的植入音頻處理器。圖6示出耳的結(jié)構(gòu)連同在耳蝸中植入的本發(fā)明的實施例。內(nèi)耳導
管202經(jīng)正圓窗115穿入到耳蝸104的鼓階106中。顯示聲換能器200 在中耳內(nèi)。接線204能夠用于將聲換能器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)接線204連接到位于外耳附近 皮膚下方的植入音頻處理器600。音頻處理器600接收音頻信號，并產(chǎn) 生電剌激信號，該電刺激信號經(jīng)接線204傳輸?shù)诫姌O陣列502，以對內(nèi) 耳的神經(jīng)組織進行電刺激。音頻處理器600包含電子部件，用于從音 頻源接收音頻輸入。在各種實施例中，音頻處理器600將接收模擬信 號、數(shù)字信號或這兩者。音頻輸入可以是但不局限于來自麥克風、電 話、電視、立體音響系統(tǒng)、mp3播放器、無線電接收器或計算機的模 擬或數(shù)字輸出?？梢越?jīng)有線或無線連接來接收音頻輸入。
雖然已經(jīng)具體示出和描述了本發(fā)明的系統(tǒng)，但是并不意味是窮舉 的，也不意圖將本發(fā)明限制為所公開的實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員 來說，顯而易見能夠?qū)Ρ景l(fā)明做出修改而不偏離其范圍和精神。例如， 雖然示出的實施例一般性描述了將換能器產(chǎn)生的振動傳輸?shù)絻?nèi)耳的系 統(tǒng)，但換能器也能夠用于通過導管流體探查內(nèi)耳流體中的振動。雖然 所示實施例包括連接各種部件的布線，但布線是任選的。該連接可以 是無線的，或者部件可以是任選的。宗旨在于本發(fā)明的范圍由所附的 權(quán)利要求及其等效體來限定。
1權(quán)利要求
1. 與內(nèi)耳連通的系統(tǒng)，包括聲換能器，用于電能與機械能之間的轉(zhuǎn)換；以及內(nèi)耳導管，具有i. 與內(nèi)耳的流體振動連通的遠端，ii. 與所述聲換能器振動連通的近端，以及iii. 充有導管流體的腔，用于耦合所述遠端與近端之間的振動信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括殼室，裝有所述聲換能器并充有殼流體，該殼流體與所述內(nèi)耳導 管的近端振動連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述聲換能器是浮塊換能器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述腔的遠端與內(nèi)耳的流體 是流體連通的，而所述腔的近端與殼流體是流體連通的，以及所述殼 還包括流體端口，用于接收治療流體以遞送到內(nèi)耳。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括殼室，充有與導管的近端振動連通的殼流體，并包括與所述殼流 體振動連通的外部殼膜，其中所述聲換能器位于殼室外部，并與所述殼膜振動連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述腔的遠端與內(nèi)耳的流體 是流體連通的，而所述腔的近端與殼流體是流體連通的，以及所述殼 還包括流體端口，用于接收治療流體以遞送到內(nèi)耳。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，還包括連接到所述殼膜的麥克風，用于感應與聽覺結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的流體力學。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述腔的遠端與內(nèi)耳的流體 是流體連通的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述腔還包括流體端口，用于接收治療流體以遞送到內(nèi)耳。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述腔的遠端包括與內(nèi)耳的流體振動連通的遠端膜。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述聲換能器適于用在使 用者的中耳中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述聲換能器適于用在使 用者的外耳中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述聲換能器適于固定到 使用者的顱骨。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)耳導管的遠端適于 用在使用者的鼓階中。
15. 與內(nèi)耳連通的系統(tǒng)，包括聲換能器，用于電能與機械刺激信號之間的轉(zhuǎn)換； 電子模塊，用于產(chǎn)生供內(nèi)耳用的電刺激信號； 內(nèi)耳導管，具有i. 遠端，與內(nèi)耳的流體振動連通，ii. 近端，與聲換能器振動連通，以及iii.充有導管流體的腔，用于耦合所述遠端與近端之間的振動 信號；以及電極陣列，位于所述內(nèi)耳導管的遠端處，并且與所述電子模塊電 通信，以利用所述電刺激信號對內(nèi)耳的神經(jīng)組織進行刺激。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括殼室，裝有所述聲換能器，并充有殼流體，所述殼流體與所述內(nèi) 耳導管的近端振動連通。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述換能器是浮塊換能器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述腔的遠端與內(nèi)耳的流體是流體連通的，所述腔的近端與殼流體是流體連通的，以及所述殼 還包括流體端口，用于接收治療流體以遞送到內(nèi)耳。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括殼室，充有與所述導管的近端振動連通的殼流體，并且包括與所 述殼流體振動連通的外部殼膜，其中所述聲換能器位于所述殼室外部，并且與所述外部膜振動連通。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述腔的遠端與內(nèi)耳的流 體是流體連通的，所述腔的近端與所述殼流體是流體連通的，以及所 述殼還包括流體端口，用于接收治療流體以遞送到內(nèi)耳。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括連接到所述殼膜的麥克風，用于感應與聽覺結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的流體力學。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述腔的遠端與內(nèi)耳的流體是流體連通的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述腔還包括流體端口， 用于接收治療流體以遞送到內(nèi)耳。
24. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述腔的遠端包括與內(nèi)耳 的流體振動連通的遠端膜。
25. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述聲換能器適于用在使 用者的中耳中。
26. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述聲換能器適于用在使 用者的外耳中。
27. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述聲換能器適于固定到 使用者的顱骨。
28. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)耳導管的遠端適于 用在使用者的鼓階中。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種與內(nèi)耳連通的系統(tǒng)。聲換能器在電能和機械能之間進行轉(zhuǎn)換。內(nèi)耳導管(202)具有與內(nèi)耳的流體振動連通的遠端，與聲換能器振動連通的近端，以及充有導管流體的腔，用于耦合在遠端和近端之間的振動信號。
文檔編號A61F11/04GK101484102SQ200780025222
公開日2009年7月15日 申請日期2007年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17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