前庭植入體系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】前庭植入體系統(tǒng)
[0001 ] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年7月21日、PCT國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2011/044846、中國(guó)國(guó)家階段申請(qǐng)?zhí)枮?01180034590.4的、發(fā)明名稱(chēng)為“具有內(nèi)部和外部移動(dòng)傳感器的前庭植入體系統(tǒng)”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0003]本申請(qǐng)要求2010年7月21日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)61/366,345的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用在此將其整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本申請(qǐng)涉及可植入的刺激系統(tǒng)，并且更特別地涉及一種具有內(nèi)部和外部移動(dòng)傳感器的前庭植入體系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0005]如圖1中所示，正常的耳朵引導(dǎo)來(lái)自外耳廓101的聲音通過(guò)大致圓柱形耳道110(通常約26mm長(zhǎng)，直徑為7mm)，以振動(dòng)鼓膜102(耳膜)。鼓膜102移動(dòng)振動(dòng)耳蝸104的中耳103的骨骼(錘骨、砧骨和鐙骨)，耳蝸104繼而起換能器的作用，以向大腦產(chǎn)生被解釋為聲音的電脈沖。另外，內(nèi)耳也包括平衡感覺(jué)前庭系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括前庭迷路105，其三個(gè)互相連接和相互正交的半規(guī)管:上半規(guī)管106、后半規(guī)管107和水平半規(guī)管108(以及未示出的耳石器官、橢圓囊、球囊)。前庭迷路105的管和空間充有內(nèi)淋巴液，其相對(duì)于頭部運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)，因此激活通過(guò)前庭神經(jīng)111向大腦發(fā)送電平衡信號(hào)的毛細(xì)胞。
[0006]對(duì)于某些人，前庭系統(tǒng)受損或削弱，導(dǎo)致諸如失穩(wěn)、眩暈和視覺(jué)不穩(wěn)定這樣的平衡問(wèn)題。當(dāng)前正在開(kāi)發(fā)前庭植入體，其最初挑戰(zhàn)之一為用于運(yùn)動(dòng)傳感器(陀螺儀和線性加速度計(jì))的陀螺儀/加速度計(jì)陣列所需的相對(duì)大的功率。目前，一種低功率裝置為STMicroelectronics L3G4200D，其為編碼旋轉(zhuǎn)的所有三維軸線的三軸數(shù)字陀螺儀。該裝置為4mm正方形乘以Imm厚度，并且需要各種功率和信號(hào)線路，以在3.6V以至少6mA的指定功率要求下運(yùn)行。
[0007]為了在植入體系統(tǒng)中使用，一個(gè)或多個(gè)前庭運(yùn)動(dòng)傳感器的功率能夠從佩戴電池組的身體供應(yīng)，并且利用頭部放置的線圈經(jīng)皮膚傳送。但是該經(jīng)皮膚供應(yīng)的功率損失大致為2的因子，并且也存在頭部線圈掉落、功率損失和患者變得迷失定向甚至摔倒的另外的風(fēng)險(xiǎn)。在某種程度時(shí)較好的解決方案可能是具有植入的電池，其向植入的運(yùn)動(dòng)傳感器供電，但是(由于高功率需求)，該方法可能需要大電池體積或者非常頻繁地重新對(duì)電池充電。此外，該裝置的任何模塊的故障都將要求重新植入，隨之對(duì)聽(tīng)力和剩余前庭功能產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。
[0008]也已對(duì)前庭植入體系統(tǒng)提出其他裝置。例如，已提出頭部佩戴的傳感器陣列，其將由繞頭部的保持帶固定，但是該方法將產(chǎn)生傳感器相對(duì)于頭部運(yùn)動(dòng)的不可接受的高風(fēng)險(xiǎn)。也已提出通過(guò)經(jīng)皮膚插頭供電的植入的傳感器陣列，但是經(jīng)皮膚結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重問(wèn)題是眾所周知的。Challa和Bhatti于2010年2月6-10 日在33rd Mid-Winter Research Meeting ,Assn.for Research in Otolarygo1gy中的A Micromachined Cupula: TowardB1mimetic Angular Velocity Sensor Prosthesis(在此通過(guò)引用并入)提出了一種圍繞由平衡器官本身使用的流體原理的傳感器陣列基本重新設(shè)計(jì)，以降低功率需求，但是將需要更多時(shí)間和更長(zhǎng)穩(wěn)定性測(cè)試，以完成該裝置的開(kāi)發(fā)。
[0009]Della Santina等人的專(zhuān)利申請(qǐng)US2005/0267549(在此通過(guò)引用并入)教導(dǎo)了一種組合耳蝸/前庭刺激系統(tǒng)，其具有放置在外部或內(nèi)部的語(yǔ)音和移動(dòng)感測(cè)處理器(SMP)。Merfeld等人的專(zhuān)利申請(qǐng)US2002/0104971(在此通過(guò)引用并入)教導(dǎo)了一種移動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，其不僅被佩戴在頭部上而且也佩戴在其他身體部分上。
[0010]由于安全性原因，當(dāng)驅(qū)動(dòng)該植入體時(shí)，將包括傳感器的外部佩戴單元始終放置在已知和正確的定向是很重要的。否則，傳感器對(duì)信號(hào)處理并且最終對(duì)神經(jīng)刺激點(diǎn)的失準(zhǔn)輸入將導(dǎo)致真實(shí)和感知頭部運(yùn)動(dòng)之間的失配。在特定環(huán)境下，這可能導(dǎo)致患者摔倒并且可能導(dǎo)致?lián)p傷。當(dāng)植入體位于頭部上，使得患者有時(shí)不能視覺(jué)觀察植入體上的外部單元放置時(shí)，將更是如此。
[0011]當(dāng)前通過(guò)一對(duì)軸向磁化的磁體解決了耳蝸植入體和其他聽(tīng)覺(jué)植入體的相對(duì)于植入體的外部單元的正確放置。一個(gè)磁體放置在植入體的接收器線圈中心。另一個(gè)磁體放置在外部單元的發(fā)送器線圈的中心。當(dāng)接近植入體的磁體放置外部單元的磁體時(shí)，磁吸引力導(dǎo)致將外部線圈以同心定向放置在植入體線圈上。但是存在能夠在徑向方向相對(duì)于植入體完全360度旋轉(zhuǎn)外部單元的剩余自由度。由于該徑向旋轉(zhuǎn)自由度，該解決方案不適合放置作為前庭植入體系統(tǒng)的一部分的外部傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的實(shí)施例涉及部分地可植入的前庭假體系統(tǒng)，其包括外部運(yùn)動(dòng)傳感器模塊，該模塊可附接至患者頭部的外部皮膚表面，用于產(chǎn)生代表患者頭部運(yùn)動(dòng)的外部運(yùn)動(dòng)信號(hào)。外部發(fā)射器與外部運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)行通信，并且提供植入體通信信號(hào)的電磁傳輸，該植入體通信信號(hào)包括基于外部運(yùn)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)分量和向植入的系統(tǒng)組件提供電功率的電功率分量。另外的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)傳感器可植入于患者的頭部皮膚下，用于產(chǎn)生代表患者頭部運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)信號(hào)。并且植入體處理器也可植入于皮膚下，并且其與內(nèi)部運(yùn)動(dòng)傳感器和用于基于一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生植入體刺激信號(hào)的外部發(fā)射器進(jìn)行通信，以電刺激目標(biāo)神經(jīng)組織，諸如內(nèi)耳的半規(guī)管、耳石器官和/或前庭神經(jīng)，用于增強(qiáng)或改善患者的前庭功能。
[0013]在某些特定實(shí)施例中，外部運(yùn)動(dòng)傳感器可被適配為可附接在患者頭部的耳道內(nèi)。例如，外部運(yùn)動(dòng)傳感器模塊可以在相應(yīng)的植入的保持磁體上磁性地可附接在耳道內(nèi)，其中植入的保持磁體建立外部運(yùn)動(dòng)傳感器的正確位置。外部運(yùn)動(dòng)傳感器模塊也可被適配為剩下一部分未被閉塞的耳道，以允許通過(guò)鼓膜的聽(tīng)力感覺(jué)。在其他實(shí)施例中，外部運(yùn)動(dòng)傳感器模塊可在相應(yīng)的植入的保持磁體上磁性地可附接在患者頭部的頭皮上，其中植入的保持磁體建立外部運(yùn)動(dòng)傳感器的正確位置。
[0014]例如，外部運(yùn)動(dòng)傳感器模塊可以包括多個(gè)磁體，其用于和植入體磁體裝置中的相應(yīng)的多個(gè)磁體協(xié)作。在該實(shí)施例中，外部運(yùn)動(dòng)傳感器中的磁體可被設(shè)置有多個(gè)不對(duì)稱(chēng)磁極、設(shè)置為空間不對(duì)稱(chēng)、設(shè)置為不對(duì)稱(chēng)不同直徑的定向和/或設(shè)置為協(xié)作磁體對(duì)之間的不對(duì)稱(chēng)不同距離。并且，外部運(yùn)動(dòng)傳感器中的磁體可被布置以需要外部運(yùn)動(dòng)傳感器的定向，使得外部運(yùn)動(dòng)傳感器中的每個(gè)磁體都與植入體磁體裝置中的另一相應(yīng)的磁體協(xié)作，以便具有穩(wěn)固地保持外部運(yùn)動(dòng)傳感器的足夠磁吸引力。
[0015]植入體刺激信號(hào)可以在當(dāng)可用時(shí)，優(yōu)選地基于外部運(yùn)動(dòng)信號(hào)，否則可基于內(nèi)部運(yùn)動(dòng)信號(hào)。另外或作為替換方式，當(dāng)外部運(yùn)動(dòng)信號(hào)超過(guò)某些可接受的閾值時(shí)，或者當(dāng)外部和內(nèi)部組件之間的通信傳遞控制時(shí)，植入體刺激信號(hào)可以?xún)?yōu)選地基于內(nèi)部運(yùn)動(dòng)信號(hào)。植入體處理器可包括基線步調(diào)模式，在該基線步調(diào)模式中與運(yùn)動(dòng)信號(hào)無(wú)關(guān)地產(chǎn)生植入體刺激信號(hào)。
[0016]某些實(shí)施例也可以包括傳感器位置傳感器，其用于產(chǎn)生代表外部傳感器相對(duì)于患者頭部的運(yùn)動(dòng)的傳感器運(yùn)動(dòng)信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1示出與人耳相關(guān)聯(lián)的各種解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0018]圖2示出部分地可植入的前庭假體系統(tǒng)的一個(gè)特定示例。
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