专利名称：颅植入物中的流体的远程感测和致动的制作方法
技术领域：
本发明涉及可植入器件，并且更具体地，涉及用于对脑部进行机械刺激和电刺激以及流体输送的可植入器件。
背景技术：
下面对可植入器件的讨论使用听觉系统和耳蜗植入物的特定示例。但是本发明不限于该特定应用并且可以扩展至其他可植入系统和器件，包括但不限于，脑部相关机能和 对应的颅植入物。图1示出了正常人耳的解剖结构。正常人耳通过外耳101向耳膜102传送声音，耳膜102使中耳103的三个听小骨移动，这又刺激耳蜗104。耳蜗或内耳104包括已知为前 庭阶105的上通道和已知为鼓阶106的下通道，前庭阶105和鼓阶106通过耳蜗管107连 接。响应于接收的声音，镫骨，中耳103的一听小骨，经由椭圆窗(卵圆窗)114向耳蜗104 的外淋巴(脑脊髓液)传送振动。脑脊髓液中的振动自正圆窗(圆窗)115散开。结果是， Corti器的毛细胞受到刺激以引发电化学脉冲，该电化学脉冲被传送到蜗神经113并且最 终被传送到脑部。一些患者可能因如下原因具有部分受损或者完全损坏的听力长期暴露于环境噪 声、先天性缺陷、因疾病引起的损伤、诸如氨基糖苷类的某种药剂的使用、或者物理创伤。听 力障碍可以属于传导性、感觉神经性或组合类型。存在数种类型的中耳和内耳植入物，其能够恢复部分或完全的听力感觉。植入物 常常包括可以用作致动器、传感器和/或开关的多种电磁换能器。具有电磁致动器的植入 物的示例是机械驱动听骨链的中耳植入物，所述听骨链即将耳膜机械连接到卵圆窗的中耳 的三个听小骨。具有电磁致动器的植入物的另一示例是机械驱动鼓膜的中耳植入物。另一类型的植入物依赖于内耳中的神经的直接电刺激。例如，蜗内电极能够通过 对电极触头附近的神经组织的直接电刺激，来恢复一些听力感觉。这些电极典型地位于蜿 蜒进入到耳蜗中的电极载体的端部上面。该电极连接到例如，与外部信号处理器通信的植 入的信号处理器，其产生电刺激信号以让植入电极刺激蜗神经。为了治疗某些内耳不适，常常需要将治疗药剂直接递送到耳蜗中。用于向内耳递 送治疗药剂的系统的示例是经由圆窗插入到耳蜗中的导管。该导管的端部可能被灌输治疗 药剂，该治疗药剂被释放到脑脊髓液中。该导管还可以包括具有治疗药剂的溶液的贮液器， 该治疗药剂的溶液与脑脊髓液流体连通。可替选地，该导管可以包括容纳治疗药剂的溶液 的流体填充腔，该治疗药剂的溶液与脑脊髓液流体连通。在2006年3月13日提交的美国 专利申请11/374，505中进一步描述了针对耳蜗的治疗药剂的递送，其内容在此处引用作为参考。
发明内容
在本发明的实施例中，一种可植入器件包括在电能和声能之间转换的可植入换能器。可植入电子模块与该换能器通信并且处理与该换能器关联的电子数据信号。流体填充 导管具有耦合至该换能器的近端和具有对着被植入患者中的脑脊髓液的远端开口的远端。在另一特定实施例中，壳体腔室容纳与该导管的近端中的流体连通的壳体流体。 该壳体腔室可以进一步容纳换能器，或者该换能器可以位于该壳体腔室外部。该壳体腔室 中可以设有用于接收用于经由导管递送到脑部的治疗液体的流体端口。麦克风可以与壳体 流体和用于感测该导管的近端处的声信号的电子模块连通或通信，该声信号表示该导管的 远端附近的声活动。该换能器可以具体地是浮置换能器(floating mass transducer)和 /或可适于固定到被植入患者的颅骨。实施例还包括一种具有用于在电能和声能之间转换的可植入换能器的可植入器 件。可植入电子模块与该换能器通信并且处理与该换能器关联的电子数据信号以产生电刺 激信号。电极刺激器耦合至所述电子模块，以利用刺激信号刺激脑部的神经组织。流体填充 导管具有耦合至该换能器的近端和具有对着被植入患者中的脑脊髓液的远端开口的远端。在另一如此特定实施例中，该导管的远端位于所述电极刺激器上面。该导管可以 容纳在该电极刺激器中，或者位于该电极刺激器外部。在另一特定实施例中，壳体腔室容纳与该导管的近端中的流体连通的壳体流体。 该壳体腔室可以进一步容纳换能器，或者该换能器可以位于该壳体腔室外部。该壳体腔室 中可以设有用于接收用于经由导管递送到脑部的治疗流体的流体端口。麦克风可以与壳体 流体和用于感测该导管的近端处的声信号的电子模块连通或通信，该声信号表示该导管的 远端附近的声活动。该换能器可以具体地是浮置换能器和/或可适于固定到被植入患者的 颅骨。
图1示出了正常人耳的结构。图2A是本发明的实施例的图示。图2B是本发明的导管的剖面图示。图3是示出在壳体腔室中装入的换能器的图示。图4是示出具有外膜的壳体腔室的图示，其中换能器与该膜接触。图5是示出蜿蜒进入到耳蜗中的导管的本发明的实施例的图解说明。图6示出了耳蜗中植入有本发明的实施例的正常人耳的结构。
具体实施例方式过去，已经使得颅感测器件和放大器与脑部结构达到所能实现最近的接近。但是 该方法具有许多问题并且难于实际实现。本发明的实施例通过使用导管来建立感测位置和 系统器件之间的流体连通，将器件安置在具有更宽敞更易进入的位置而非与感测位置直接 相邻的用户中的结构处。该导管能够例如，通过端口和/或隔膜以振动传送流体进行填充。该导管的远端终止于某个颅位置，并且近端耦合至可植入换能器。将流体封装在该导管中 使该流体与脑脊髓液隔离，以在提供对脑部位置的传统机械进入时避免泄露并且防止细菌 感染。该导管可以包括远端处的半透膜，以通过使用适于跨该膜迁移到脑脊髓液中的治疗 药物，来提供药理进入。在一些实施例中，该导管的近端也可以耦合至自密封半透隔膜，该 自密封半透隔膜允许将治疗药物引入导体流体。例如，该近端膜可以位于中耳或乳突腔中， 用于致动或感测导管流体。在一些实施例中，该膜还可以有用地耦合至麦克风，该麦克风感 测与颅结构关联的流体力学特征。因此，本发明的实施例提供了被植入假体系统和脑脊髓 液之间的安全和便利的防泄漏和抗细菌的接口。
图2A是示出换能器_导管布置的本发明的一个实施例的图示。图2B是颅导管的 一部分的切开截面。在该实施例中，可植入换能器200连接到颅导管202的近端。配线204 可以将可植入换能器200连接到外部电路。流体端口 206提供对颅导管202中的导管腔 210的进入。颅导管202还可以包括沿该导管的长度行进的电极导线214。可植入换能器 200将电能转换为机械振动，反之亦然。例如，可植入换能器200可以产生人听觉范围中的 振动。导管腔210(例如，经由隔膜端口 206)填充有导管流体212，该导管流体212能够将 可植入换能器200生成的振动传送到内耳的流体。可植入换能器200连接到颅导管202的 近端，以便可植入换能器200生成的振动被传送到导管流体212中。在可植入换能器200、 导管腔210和导管流体212之间进行合作，以便由可植入换能器200生成足够和适当量的 机械能量并且由导管流体212将该机械能量传送到导管的远端。可替选地，导管的近端附 近生成的流体运动可以通过导管流体212传送，并且可以通过与可植入换能器200关联的 敏感膜(例如，麦克风振膜)检测。例如，颅导管202的远端可以被放置在硬脑膜的表面处或表面附近。这可以通过 例如，贯穿皮质骨钻小孔直至恰好可进入硬脑膜，来实现。一旦颅导管202的远端开口与硬 脑膜邻近，即使因脑部周围的膜层将发生一些衰减，源自可植入换能器200的流体振动仍 能够通过脑脊髓液自始至终(all the way)传送到耳蜗。该方法仍然不需要乳突小房切除 术，并且可以使用局部麻醉基于门诊完成该过程。导管流体212可以是人工外淋巴液，或者当导管腔210向脑脊髓液开口时，是生理 盐水。如果颅导管202的远端要被放置在中阶中，则导管流体212可以有用地是人工内淋 巴液。导管流体212可以是便利或加强机械能量传送的任何液体。颅导管202可以至少部 分地采用通过植入电极的通道的形式。或者颅导管202可以是与植入电极平行的分立的导 管。颅导管202可以由不能压缩的材料制成，以在最小的能量损失的情况下使通过流体212 的传送最优化。可以有用地使导管流体212的容积最小，以便于使颅导管200的远端和近 端之间的导管流体中的机械运动的传送最大。导管腔210可以对于脑脊髓液是开口的(open ended)，或者它可以至少部分地通 过诸如细菌滤器的敏感膜关闭。该膜还可以防止蛋白质从脑脊髓液传输通过导管210，并 且抑制其他扩散过程。该膜可以是自密封的和/或半多孔的以允许对于治疗药物的半透进 入。图3示出了另一换能器布置，其中可植入换能器200位于填充有流体的壳体腔室 300内部，并且被安置为使得换能器200生成的振动被传送到腔室流体。具有隔膜的隔膜 端口 302能够用于进入壳体腔室300中的流体。隔膜端口 302允许利用具有选择的组分的液体对壳体腔室300和颅导管202进行填充。一个挑战是，能够使用导管液体填充颅导管202，用于最优化在可植入换能器200与内耳的流体之间的耦合，并且还提供中耳与内耳之 间的有效密封。颅导管202连接到壳体腔室300，从而可植入换能器200生成的机械振动将 通过该腔室流体被传送到导管流体212。壳体腔室300中的流体可以与导管流体212流体 连通。可植入换能器200生成的振动通过导管流体212被传送到脑脊髓液。在该布置中， 可植入换能器200可以是例如，诸如振动FMT的浮置换能器。图4示出了也包含壳体腔室300的另一换能器布置。如图3的实施例中，颅导管 202连接到壳体腔室300，从而机械振动将通过腔室流体被传送到导管流体212。隔膜端口 302能够用于使用导管流体212填充颅导管202，并且通过隔膜端口 302提供对壳体腔室 300中的流体的进入。壳体腔室300中的流体可以与导管流体212流体连通。在该实施例 中，壳体腔室300包括壳体膜400，振动能够通过该壳体膜400被传送到腔室流体(图4)。 可植入换能器200位于壳体腔室300外部，并且相对于壳体膜400被布置和安装，以便可植 入换能器200生成的机械振动将通过壳体膜400经由腔室流体被传送到导管流体212。这 些振动随后经由导管流体212通过导管的远端被传送到脑脊髓液。图5是示出蜿蜒进入到患者用户的耳蜗104中的颅导管的本发明的通常实施例的 图解说明。在该实施例中，如图3的实施例中，可植入换能器200能够位于壳体腔室300内 部。如图4的实施例中，可植入换能器200也能够位于壳体腔室300外部并且紧靠壳体膜 400安装。壳体膜400还能够用于例如，当可植入换能器200位于壳体腔室300内部时监 视该可植入换能器200的输出。壳体膜400也能够采用选择性多孔材料，以便治疗药物可 以被引入到壳体流体中，从而经由导管流体212将所述治疗药物递送到内耳。示出了安装 托架504，其能够用于将可植入换能器200安装到另一组件，或者，在另一配置中，直接安装 到骨(诸如颅骨)或者耳中的其他结构。在所示出的实施例中，颅导管202还包括导管膜 500和电极阵列502。导管膜500将可植入换能器200的振动从导管流体212传送到脑脊 髓液。在其他实施例中，导管膜500可以是开放式端口或者选择性多孔膜，其允许导管流体 212中的治疗药剂被递送到脑脊髓液。电极阵列502连接到电极导线214并且用于内耳的 神经组织的电刺激。在该布置中，电极导线214可以连接到外耳附近的用户皮肤下面的被 植入的音频处理器。图6示出了耳蜗中植入有本发明的实施例的耳的结构。颅导管202经由圆窗115 蜿蜒进入耳蜗104的鼓阶106中。可植入换能器200被示出为位于中耳中。配线204能够 用于将可植入换能器200和电极阵列502连接到其他电路。例如，电极阵列502可以经由 配线204连接到位于外耳附近的皮肤下面的被植入的音频处理器600。音频处理器600接 收音频信号并且产生电刺激信号，该电刺激信号经由配线204被传送到电极阵列502，用于 内耳的神经组织的电刺激。音频处理器600包含用于接受来自音频源的音频输入的电子元 件。在多种实施例中，音频处理器600将接受模拟信号、数字信号或此两者。音频输入可以 是，但不限于，来自麦克风、电话、电视、立体声系统、mp3播放器、无线电接收机或计算机的 模拟或数字输出。可以经由有线或无线连接接受音频输入。尽管已具体地示出和描述了本发明的系统，但是该描述不意图是穷举的，也不意 图将本发明限于所公开的各实施例。对于本领域的技术人员显见的是，在不偏离本发明的 保护范围和精神的前提下能够进行修改。例如，尽管所示出的实施例大体描述了用于将换能器产生的振动传送到内耳的系统，但是换能器也能够用于经由导管流体检测脑脊髓液中的振动。尽管所示出的实施例包括用于连接多种元件的导线，但是该导线是可选的。该连 接可以是无线的，或者该元件可以是可选的。本发明的保护范围意图由所附权利要求及其 等效物限定。
权利要求
一种可植入器件，包括可植入换能器，用于在电能和声能之间转换；可植入电子模块，所述可植入电子模块与所述换能器通信并且处理与所述换能器关联的电子数据信号；和流体填充导管，所述流体填充导管具有近端和远端，所述近端耦合至所述换能器，并且所述远端具有对着被植入患者中的脑脊髓液的远端开口。
2.如权利要求1所述的可植入器件，进一步包括壳体腔室，所述壳体腔室容纳与所述导管的所述近端中的流体连通的壳体流体。
3.如权利要求2所述的可植入器件，其中所述壳体腔室进一步容纳所述换能器。
4.如权利要求2所述的可植入器件，其中所述换能器位于所述壳体腔室外部。
5.如权利要求2所述的可植入器件，进一步包括所述壳体腔室中的流体端口，用于接收用于经由所述导管递送到脑部的治疗液体。
6.如权利要求2所述的可植入器件，进一步包括麦克风，所述麦克风与所述壳体流体和用于感测所述导管的所述近端处的声信号的电 子模块连通或通信，所述声信号表示所述导管的所述远端附近的声活动。
7.如权利要求1所述的可植入器件，其中所述换能器是浮置换能器。
8.如权利要求1所述的可植入器件，其中所述换能器适于固定到被植入患者的颅骨。
9.一种可植入器件，包括可植入换能器，用于在电能和声能之间转换；可植入电子模块，所述可植入电子模块与所述换能器通信，并且处理与所述换能器关 联的电子数据信号，以产生电刺激信号；电极刺激器，所述电极刺激器耦合至所述电子模块，用于利用所述刺激信号刺激脑部 的神经组织；和流体填充导管，所述流体填充导管具有近端和远端，所述近端耦合至所述换能器，并且 所述远端具有对着被植入患者中的脑脊髓液的远端开口。
10.如权利要求9所述的可植入器件，其中所述导管的所述远端位于所述电极刺激器上。
11.如权利要求9所述的可植入器件，其中所述导管容纳在所述电极刺激器中。
12.如权利要求9所述的可植入器件，其中所述导管位于所述电极刺激器外部。
13.如权利要求9所述的可植入器件，进一步包括壳体腔室，所述壳体腔室容纳与所述导管的所述近端中的流体连通的壳体流体。
14.如权利要求13所述的可植入器件，其中所述壳体腔室进一步容纳所述换能器。
15.如权利要求13所述的可植入器件，其中所述换能器位于所述壳体腔室外部。
16.如权利要求13所述的可植入器件，进一步包括所述壳体腔室中的流体端口，用于接收用于经由所述导管递送到脑部的治疗液体。
17.如权利要求13所述的可植入器件，进一步包括麦克风，所述麦克风与所述壳体流体和用于感测所述导管的所述近端处的声信号的电 子模块连通或通信，所述声信号表示所述导管的所述远端附近的声活动。
18.如权利要求9所述的可植入器件，其中所述换能器是浮置换能器。
19.如权利要求9所述的可植入器件，其中所述换能器适于固定到被植入患者的颅骨。
全文摘要
本发明公开了一种可植入器件。可植入换能器(200)在电能和声能之间转换。可植入电子模块(600)与该换能器通信并且处理与该换能器关联的电子数据信号。流体填充导管(202)具有耦合至该换能器的近端和具有对着被植入患者中的脑脊髓液的远端开口(500)的远端。
文档编号A61F11/04GK101808601SQ200880106200
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月12日 优先权日2007年9月13日
发明者克劳德·乔利 申请人:Med-El电气医疗器械有限公司