专利名称：用于刺激医疗设备的刺激定时的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及刺激医疗设备，并且更具体地涉及刺激医疗设备中的刺激定时。
背景技术：
听力丧失(其可能由于很多不同的原因引起)一般分为两种类型，传导性的和感觉神经的。在某些情况下，人可能具有这两种类型的听力丧失。传导性听力丧失发生在用于使声音到达耳蜗中的毛细胞的正常机械通路受阻(例如由于听小骨受损)时。传导性听力丧失通常利用常规助听器来解决，常规助听器放大声音从而使得声学信息能够到达耳蜗。然而，在很多重度耳聋的人中，其耳聋的原因是感觉神经性听力丧失。感觉神经性听力丧失发生在内耳或者从内耳到大脑的神经通路受损时。因此，遭受感觉神经性听力丧失的人不能从常规助听器得到合适的益处。作为结果，已经开发了向接受者的听觉系统的神经细胞递送电刺激的听力假体(prostheses，赝复器)以便为具有感觉神经性听力丧失的人提供感知声音的能力。这种刺激听力假体包括例如听觉大脑刺激器和耳蜗假体(通常称为耳蜗假体设备、耳蜗植入体、耳蜗设备等；在此简单地称为“耳蜗植入体”)。在此所用的“接受者的听觉系统”包括用于感知声音信号的所有感觉系统组件，诸如听力感觉接受器、神经通路，包括听觉神经和螺旋神经节以及用于感应声音的大脑部分。大部分感觉神经性听力丧失是由于将声学信号转换为神经脉冲的耳蜗毛细胞的缺失或破坏而引起的。出于该目的，已经开发了耳蜗植入体。耳蜗植入体使用听觉神经细胞的直接电刺激来绕过缺失的或缺损的毛细胞(其在正常情况下将声学振动转换为神经活动)。这种设备一般地使用植入到耳蜗的鼓阶中的电极阵列，从而使得电极可以有差别地激活正常情况下编码有差别的声音频率的听觉神经元。听觉大脑刺激器被用于治疗较少数量的具有双侧听觉神经退化的接受者。对于这种接受者，听觉大脑刺激器提供对脑干中的耳蜗核的刺激。在向接受者应用电刺激时，诸如耳蜗植入体和听觉大脑刺激器之类的医疗设备典型地使用编码策略来确定要应用的刺激脉冲的定时和强度。然而，这些编码策略经常引起接收信号的可变延时。也就是说，直到应用对应的刺激信号(即，用于刺激接受者)的时间为止的接收到信号所耗费的时间量是可变的。在双侧设备(例如，其中耳蜗植入体用于两只耳朵)中，该可变延时可能引起在左耳与右耳处接收的信号之间的相位差信息(即，在一只耳朵处接收到声音信号的时间与在另一只耳朵处接收到声音信号的时间之间的时间差)丢失。该信息丢失可能引起对双侧设备的耳间定时提示(cue)的不良编码以及对语音和音乐两者的基频的不良编码。此外，典型的耳蜗植入体系统使用固定脉冲速率来应用刺激。该脉冲速率典型地被设置为高速率，从而使得所感知的声音对接受者来说听起来不会那么不自然和过分机器化。然而，该高固定脉冲速率可能引起较大的功率要求，这缩短了医疗设备电池寿命以及/或者要求更大、更强大的电池。这增加了医疗设备的成本、尺寸和/或不便利性。
发明内容
在本发明的一个方面中，提供了一种用于由具有多个电极的刺激医疗设备递送刺激信号的方法。该方法包括接收信号；对接收信号进行滤波以获得第一组一个或多个带通滤波信号；通过确定所述带通滤波信号中的至少一个的包络来确定定时包络；基于定时包络的相位何时等于指定相位来确定脉冲时间；确定脉冲时间的幅度；以及使用所确定的脉冲时间和幅度来使用该多个电极中的一个或多个递送刺激信号。在另一方面中，提供了一种在由具有多个电极的刺激医疗设备递送刺激信号时使用的装置。该装置包括第一组一个或多个带通滤波器，配置为对接收信号进行滤波以获得第一组一个或多个带通滤波信号；第一组至少一个包络检测器，配置为通过确定带通滤波信号中的至少一个的包络来确定定时包络；第一组一个或多个脉冲时间选择器，配置为基于定时包络的相位何时等于指定相位来确定脉冲时间；第一组一个或多个幅度选择器，配置为确定脉冲时间的幅度；以及发射器，配置为传送所确定的脉冲时间和幅度以便在使用该多个电极中的一个或多个并且使用所确定的脉冲时间和幅度来递送刺激信号时使用。在又一方面中，提供了一种包括计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序用于控制处理器执行用于由具有多个电极的刺激医疗设备递送刺激信号的方法。该方法包括接收信号；对接收信号进行滤波以获得第一组一个或多个带通滤波信号；通过确定带通滤波信号中的至少一个的包络来确定定时包络；基于定时包络的相位何时等于指定相位来确定脉冲时间；确定脉冲时间的幅度；以及使用所确定的脉冲时间和幅度来使用该多个电极中的一个或多个递送刺激信号。在又一方面中，提供了一种用于由具有多个电极的刺激医疗设备递送刺激信号的系统。该系统包括用于接收信号的装置；用于对接收信号进行滤波以获得第一组一个或多个带通滤波信号的装置；用于通过确定带通滤波信号中的至少一个的包络来确定定时包络的装置；用于基于定时包络的相位何时等于指定相位来确定脉冲时间的装置；用于确定脉冲时间使用的幅度的装置；以及用于使用所确定的脉冲时间和幅度来使用该多个电极中的一个或多个递送刺激信号的装置。
下面参考附图描述本发明的实施例，附图中图I是其中可以实现本发明实施例的耳蜗植入体的透视图；图2图示了根据实施例的示例性声音处理单元 的功能图；图3图示了根据实施例的用于获得刺激信号的脉冲时间和对应的幅度的示例性流程图；图4图示了根据实施例的示例性定时信号和示例性频谱信号；
图5图示了根据实施例的通过将来自定时路径的脉冲时间与来自频谱路径的幅度组合而得到的示例性组合输出脉冲；图6图示了根据实施例的图5的输出脉冲的瞬时脉冲速率；图7图示了根据实施例的定时信号、频谱信号以及所得到的输出脉冲。
具体实施例方式本发明的多个方面一般地针对用于使用医疗设备(诸如耳蜗植入体或听觉大脑刺激器)来确定所应用的刺激的定时的方法和系统。在实施例中，该医疗设备对接收信号进行滤波以获得多个带通滤波信号，每个带通滤波信号对应于一个或多个刺激通道。然后，该医疗设备确定这些带通滤波信号的包络。接下来，该医疗设备基于包络的特定相位(例如，峰值、最小值等)的定时来确定对应的刺激通道的刺激定时(即，脉冲时间)。例如，该 医疗设备可以基于对应的包络何时达到其峰值来选择刺激脉冲时间。在实施例中，该医疗设备可以使用如下机制来确定刺激定时，在该机制中，该医疗设备使用两条分开且并行的处理路径来处理接收信号。第一条路径提供多个不同的刺激通道中的每一个的定时信息。如上所述，该定时信息可以包括该医疗设备将在刺激通道上应用刺激脉冲的时间。第二条路径提供关于要应用的刺激的强度的信息。第一条路径可以包括多个带通滤波器，每个带通滤波器对应于特定的刺激通道。这些带通滤波器中的每一个都输出信号，该信号被提供给包络检测器以获得滤波信号的包络。接下来，可以使用脉冲时间选择器来获得包络达到其峰值的时间，或者包络信号的另一特定相位。这些峰值时间提供对应的刺激通道中的每一个的脉冲时间。第二条处理路径也可以包括多个带通滤波器，紧接着是对应的包络检测器，该包络检测器输出滤波信号的包络。然后，该医疗设备可以针对来自第一条路径的每个脉冲确定来自第二条路径的对应的时间和通道处的包络的幅度。然后，该医疗设备可以将来自第一条路径的脉冲时间与来自第二条路径的幅度组合以获得要应用于该医疗设备的接受者的刺激脉冲的定时和幅度。在此主要结合一种类型的听力假体来描述本发明的实施例，该类型即耳蜗假体(通常称为耳蜗假体设备、耳蜗植入体、耳蜗设备等；在此简单地称为“耳蜗植入体”)。耳蜗植入体一般地指代向接受者的耳蜗递送电刺激的听力假体。在此所用的耳蜗植入体还包括递送与其他类型的刺激(诸如声学或机械的刺激)组合的电刺激的听力假体。应当意识到，本发明的实施例可以在现在已知的或以后开发的任何耳蜗植入体或其他听力假体中实现，所述任何耳蜗植入体或其他听力假体包括听觉大脑刺激器，或者听觉上或机械上刺激接受者的中耳或内耳的组件的可植入听力假体。图I是传统耳蜗植入体的透视图，该耳蜗植入体称为耳蜗植入体100，其植入在具有外耳101、中耳105以及内耳107的接受者中。下面描述外耳101、中耳105以及内耳107的组件，紧接着是对耳蜗植入体100的描述。在功能完整的耳朵中，外耳101包括耳廓110和耳道102。声压或声波103由耳廓110收集并且被导入和通过耳道102。跨耳道102的远端布置的是鼓膜104，该鼓膜104响应于声波103而振动。该振动通过中耳105的三块骨头耦合到卵形窗或椭圆窗112，这三块骨头统称为小骨106并且包括锤骨108、砧骨109以及镫骨111。中耳105的骨头108、109和111用于过滤和放大声波103，引起卵形窗112响应于鼓膜104的振动而发声或者振动。该振动建立了耳蜗140内的外淋巴的流体运动的波。这种流体运动继而激活耳蜗140内部的微小毛细胞(未示出)。激活毛细胞使得适当的神经脉冲被生成并且通过螺旋神经节细胞(未示出)和听觉神经114传递到大脑(同样未示出)，在大脑中，它们被感知为声音。耳蜗植入体100包括直接或间接地附接到接受者身体的外部组件142，以及临时地或永久地植入在接受者中的内部组件144。外部组件142典型地包括用于检测声音的一个或多个声音输入兀件(诸如麦克风124)、声音处理单兀126、电源(未不出)以及外部发射器单元128。外部发射器单元128包括外部线圈130并且优选地包括直接或间接地紧固到外部线圈130的磁铁(未示出)。声音处理单元126处理麦克风124的输出，在所描绘的实施例中，该麦克风124位于接受 者的耳廓110旁边。声音处理单元126生成编码信号(在此有时称为编码数据信号)，该编码信号经由电缆(未示出)被提供给外部发射器单元128。内部组件144包括内部接收器单元132、刺激器单元120以及伸长的电极组装件118。内部接收器单元132包括内部线圈136并且优选地包括相对于内部线圈固定的磁铁(同样未示出)。内部接收器单元132和刺激器单元120被密封在生物相容性外壳内，有时统称为刺激器/接收器单元。内部线圈接收来自外部线圈130的功率和刺激数据，如上所述。伸长的电极组装件118具有连接到刺激器单元120的近端以及植入在耳蜗140中的远端。电极组装件118从刺激器单元120通过乳突骨119延伸到耳蜗140并且被植入到耳蜗140中。在某些实施例中，至少可以将电极组装件118植入在基底区域116中，并且有时植入得更深。例如，电极组装件118可以朝向耳蜗140的顶端(称为耳蜗顶点134)延伸。在特定环境中，电极组装件118可以经由耳蜗底转(cochleostomy) 122插入到耳蜗140中。在其他环境中，耳蜗底转可以通过圆窗121、卵形窗112、隆突123或者通过耳蜗140的顶回转147形成。电极组装件118包括沿其长度布置的纵向对准的并向远侧延伸的电极148的阵列146，在此有时称为电极阵列146。虽然电极阵列146可以布置在电极组装件118上，但在大部分实际应用中，电极阵列146被集成到电极组装件118中。这样，在此将电极阵列146记载为布置在电极组装件118中。刺激器单元120生成刺激信号，所述刺激信号由电极148应用于耳蜗140，从而刺激听觉神经114。由于耳蜗是音质分布(tonotopically)映射的，即划分为区域，每个区域对特定频率范围中的刺激信号响应，因此可植入电极阵列的每个电极向耳蜗的特定区域递送刺激信号。在声音到电刺激的转换中，可以将频率分配给电极组装件的位于耳蜗中接近于在正常听觉中将自然地被刺激的区域的位置上的单个电极。这使得假体听觉植入体能够绕过耳蜗中的毛细胞以直接递送电刺激给听觉神经纤维，从而使得大脑可以类似于自然听力感觉那样感知听力感觉。在实现这一点时，将声音处理单元126的处理通道(即具有其相关联的信号处理路径的特定频带)映射到一组一个或多个电极以刺激耳蜗的所希望的神经纤维或神经区域。用于刺激的这样的多组一个或多个电极在此称为“电极通道”或“刺激通道”。在耳蜗植入体100中，外部线圈130经由射频(RF)链路将电信号(S卩，功率和刺激数据)发射给内部线圈136。内部线圈136典型地是包括多圈电绝缘的单股或多股钼线或金线的导线天线线圈。内部线圈136的电绝缘由柔性硅树脂铸模(未示出)提供。在使用中，可植入接收器单元132可以位于邻近接受者耳廓110的颞骨的凹陷中。图I的耳蜗植入体100可以用于双侧植入体系统。例如，在实施例中，耳蜗植入体100可以装配到接受者的右耳和左耳两者以形成双侧植入体系统。这种双侧系统中的这些耳蜗植入体可以独立于彼此而操作，或者，例如，在向接受者递送联合刺激时可以无线地或经由有线连接进行通信。图2图示了根据实施例的示例性声音处理单元126的功能图。如图所示,声音处理单元126接收来自一个或多个声音输入设备(诸如麦克风124)的输入。然而，应当意识至IJ，可以使用现在或以后开发的任何声音输入设备来提供一个或多个输入声音信号。例如，在实施例中，声音输入设备可以是例如用于接收来自例如MP3播放器或其他音频设备的头戴式耳机插孔的信号的输入插孔。将该输入提供给预处理器204。预处理器204可以例如使用预加重滤波器、自动增益控制(AGC)和/或手动灵敏度控制(MSC)，以及其他信号预处理组件。音频预处理器204的结构和操作被认为是本领域中公知的，因此在此不进一步描述。 此后，将信号提供给两条分开的路径定时路径206和频谱路径208。定时路径206确定刺激通道的脉冲的定时，频谱路径208提供每个脉冲的刺激的强度。如图所示，定时路径206包括多个不同的定时通道210，一个定时通道210对应于耳蜗植入体的一个刺激通道。每个定时通道210包括带通滤波器212、包络检测器214、低通滤波器216以及脉冲时间选择器218。类似地，频谱路径208同样地包括多个通道220，每个通道220对应于特定的刺激通道，并且每个频谱通道220包括带通滤波器222、包络检测器224以及低通滤波器。下面将参考图3进一步详细讨论这些路径中的每一个的操作。将来自定时路径206和频谱路径208的每个对应通道的输出提供给对应的脉冲幅度组合器242，该脉冲幅度组合器242将来自定时路径206的脉冲时间与来自频谱路径208的对应幅度组合。然后，可以将脉冲时间和幅度提供给可选的最大值选择器246，该最大值选择器246可以从所接收的脉冲时间和幅度中选择多个最大值。然后可以将这些最大值提供给脉冲裁定器248,该脉冲裁定器248解决所确定的最大值之间的任何冲突以提供输出刺激信号。然后可以将输出刺激信号提供给响度增长函数250，紧接着是编码器252。此后，可以将编码刺激信号提供给外部发射器单元128以便向耳蜗植入体的内部组件传送，其中可以经由电极阵列将刺激应用于接受者。下面将参考图3更详细地讨论这些组件中的每一个的操作。图3图示了用于获得要应用于接受者的刺激信号的脉冲时间和对应的幅度的示例性流程图。将参考上面描述的图2来讨论图3。在块302处，声音处理单元200可以接收来自诸如麦克风124之类的至少一个声音输入设备的输入声音信号。然后，在块304处声音输入设备124将所接收的音频信号提供给预处理器204。预处理器204将输出信号提供给两个分开的信号路径定时路径206和频谱路径208。分别在块312和322处每条路径206和208优选地分别使用带通滤波器组212和222来对接收信号进行滤波，以获得多个信号。滤波器组可以提供听觉植入体的刺激通道中的每一个的信号。例如，每个滤波器组可以包括N个带通滤波器212和222，其中N是耳蜗植入体的刺激通道的数量。例如，对于提供22个刺激通道的植入体系统，每个滤波器组可以包括22个分开的带通滤波器(一个带通滤波器用于一个刺激通道)，并且输出22个分开的信号。
每个带通滤波器212和222的带宽可以像通道之间的频率间隔那样窄或者像通过整个信号那样宽(即没有滤波器)。在实施例中，可以将定时路径206的带通滤波器212的带宽保持为相对较宽(例如，> 300Hz的带宽)，以便增大通道包含若干未分解的谐波的可能性，这些谐波可能在基频处在通道中引起更大的幅度包络波动。例如，如果对于所接收的语音声音信号，基频为100Hz，则可以有位于基频之上的每IOOHz处的谐波(即，位于频率200Hz、300Hz、400Hz等处的谐波)。如果滤波器组中的带通滤波器212具有1000Hz (或IkHz)的中心频率和500Hz的带宽，则该带通滤波器将通过以下5种谐波800HZ、900HZ、1000Hz、1100Hz和1200Hz。相反，如果带通滤波器只具有50Hz的带宽，则该滤波器将只通过1000Hz的谐波。进一步，在采用22个刺激通道的实施例中，可以将每个带通滤波器的带宽设置为滤波器间隔(即，邻近的带通滤波器的中心频率之间的频率差)的2倍，从而创建重合程度很高的滤波器组。带通滤波器212可以是任何类型的滤波器，诸如有限冲激响应(FIR)或无限冲激响应(IIR)滤波器。进一步，在实施例中，可以使用快速傅里叶变换(FFT)滤波器组来实现滤波器212。然后，在块314处每个带通滤波器212可以将滤波信号输出给包络检测器214。包 络检测器214可以是相对宽带包络检测器，诸如Hilbert包络检测器。包络检测器214可以后接低通滤波器216，可以将该低通滤波器216设置为在块316处限制该通道中的刺激速率的截止频率(例如300Hz-600Hz)。包络检测和低通滤波的该组合可以帮助限制每个通道中的刺激速率，从而使得将刺激速率限制为在接受者的感知相关范围内的速率(例如，小于300Hz，但该数字可以根据接受者而变化)。在此所用的术语“感知相关”是指接受者可以感知到的响度以外的特性或参数。例如，如果脉冲速率之间的时间差能够影响接受者在响度以外的某些不同的感知，则将定时脉冲速率视为感知相关的。在本说明书中，感知相关范围将一般地指代小于300Hz-600Hz的脉冲速率频率。在块318处脉冲时间选择器218可以紧接在低通滤波器216之后，其发现包络时间波形中的幅度峰值的时间位置。可以将这些时间用作对应的刺激通道的脉冲时间。应当注意，虽然在该实施例中，选择峰值作为脉冲时间，但在其他实施例中，可以选择波形的其他相位作为脉冲时间。例如，可以选择凹点(即，最小值)作为峰值时间，或者选择当信号在上升或下降时的过零点作为峰值时间，等等。通过基于时间包络的特定相位选择刺激脉冲的定时，本实施例可以帮助更如实地表示基频和耳间定时提示。第二处理路径或“频谱”路径208可以用于确定由定时路径所确定的每个刺激脉冲的幅度。频谱路径还可以包括N个带通滤波器222，每个带通滤波器222对应于耳蜗植入体的特定刺激通道。在块322处滤波器222对接收信号进行滤波以生成所得到的信号。然后，在块324处包络检测器224可以检测所得到的信号的包络，然后在块326处该包络由低通滤波器226进行滤波。在实施例中，每个带通滤波器222的中心频率可以与定时路径(即，对应的带通滤波器212)中相同。进一步，每个滤波器222的带宽(例如从_3dB点确定)可以与滤波器222的滤波器间隔匹配，从而在频谱路径208中创建具有连续的频率边界的滤波器组。此外，在实施例中，频谱路径的低通滤波器226可以具有比定时路径中更低的截止频率(例如，50Hz)。可以在块342处由脉冲幅度组合器242来合并来自定时和频谱路径的对应通道。例如，脉冲幅度组合器242可以从定时路径206接收对应的刺激通道的脉冲时间，然后从频谱路径208获得对应的定时和通道的包络幅度。然后，组合器242可以将要应用的刺激的脉冲幅度设置为等于该所获得的幅度。图4图示了从定时路径206接收的特定通道的示例性定时信号402以及从频谱路径接收的对应通道的示例性频谱信号404。这些示例性信号402和404可以例如是针对普通话短语“你好”中的第一个音节而得到的信号。进一步，在该示例中，定时通道的低通滤波器216具有300Hz的截止频率并且频谱路径的低通滤波器226具有50Hz的截止频率。图5图示了从将来自定时路径的脉冲时间(即，对应于信号402的峰值的时间)与来自来自频谱路径的对应包络(即，信号404)的幅度组合的对应的组合器242得到的示例性组合输出脉冲502。图6图示了图5的输出脉 冲502的瞬时脉冲速率602。如图所示，脉冲速率602随着基频增大(例如，该普通话短语中的升调)而增大。应当注意，在图6中，由于如图5所图示的在大约0. 45秒之后的较低的且很可能觉察不到的脉冲幅度，对瞬时脉冲速率602的确定在大约0. 45秒之后变得有噪声。图7图示了定时信号402、频谱信号404以及所得到的输出脉冲502的0. 3与0. 4秒之间的时段的局部放大图。然后，在块346处，可以将刺激通道的组合脉冲时间和幅度传递给可选的最大值选择级246。最大值选择级246基于例如特定的刺激策略来选择在给定时间帧期间的刺激的通道。例如，在实施例中，最大值选择的策略可以基于消除具有最小幅度脉冲的通道的简单规则，或者例如更复杂的规则，诸如基于心理物理学的屏蔽或通道相互作用最小化的规则。接下来，在块348处，将由最大值选择级246选择的脉冲(S卩，所选择的最大值)发送给可选的脉冲裁定器248。裁定器248可以通过例如为具有最高幅度和延迟的脉冲赋予优先权或者丢弃较小幅度的脉冲来处理时间上重合的脉冲。最后，在块350处，经由例如响度增长函数250将剩余的脉冲从声学单位转换为适当的电流电平。应当注意，在实施例中，可以包括脉冲裁定器248而不包括最大值选择级246，或者可以包括最大值选择级246而不包括脉冲裁定器248，或者，例如，既不包括脉冲裁定器248也不包括最大值选择级246。然后，在块352处，可以将所得到的信号提供给编码器252，该编码器252对信号进行编码以便从声音处理单元传送到内部组件从而对接受者应用刺激。存在在将声音转换为全电刺激信号时可以使用的若干语音编码策略。本发明的实施例例如可以用于刺激通道的子集上，同时结合用于其余刺激通道上的各种各样的语音策略，这些语音策略包括但不限于连续交织采样(CIS)、频谱峰值提取(SPEAK)、先进组合编码器(ACE)、同步模拟刺激(SAS)、MPS、成对脉动采样器(PPS)、正交脉动采样器(QPS)、混合模拟脉动(HAP)、n-0f_m和HiRes. TM.(通过先进仿生学开发)。SPEAK是可以在250Hz-500Hz范围内操作的低速率策略。ACE是CIS和SPEAK的组合。然后，可以经由外部发射器单元128将编码刺激信号传送给内部组件144。然后，信号可以由内部接收器单元132接收并且被提供给刺激单元120，该刺激单元120可以基于正在实现的刺激策略确定在经由电极阵列142应用刺激时使用的信息和信号。例如，刺激控制器208可以针对所接收的刺激信号中的每一个选择要使用的电极以及要应用于每个电极的特定电流量以实现指定的刺激幅度。所述刺激单元102可以进一步实现特定的刺激模式，诸如双极或单极。在特定实施例中，耳蜗植入体系统的延时可以是固定的(即，其所耗费的用于将所接收的声音信号处理和提供给接受者的时间可以是固定的时间段)。从而，在双侧耳蜗系统的实施例中，当对接受者呈递所得到的刺激时，可以维持在左耳与右耳所接收的声音信号之间的细微的相位差。换言之，在实施例中，由于耳蜗植入体中的延时是固定的，因此可以维持声音信号到达左耳与右耳的时间之间的微小时间差，从而使得用于左耳和右耳的独立耳蜗植入体中的每一个都可以按照与两个独立耳蜗植入体系统接收到声音的时间之间的时间差相同的时间差来递送从声音所得到的刺激信号。在双侧耳蜗植入体系统中，将刺激速率限制为在感知相关范围内的速率可以帮助维持声学波形的定时并从而在接受者中具有对耳间时间差(ITD)的双耳敏感性。此外，由于在实施例中，脉冲的定时是可变的并且在接受者的感知相关范围内，因此在不需要过度地经受过于机器化的声音的情况下，刺激脉冲的频率可以更低。也就是说，在实施例中，所递送的刺激可以被接受者感知为具有更低的刺激脉冲速率的更自然的声音。此外，由于脉冲的频率更低，所递送的刺激脉冲的数量减少了。这可以帮助降低耳蜗植入体系统的功率要求，从而提高电池寿命以及/或者可以允许对更小更廉价的电池的使用。应当注意，上面描述的图2的实施例仅仅是出于说明性目的而提供的一个示例性实施例，并不对所要求保护的本发明构成限制。例如，在另一实施例中，定时路径206和频谱路径208中的对应带通滤波器212和222可以具有相同的滤波器截止频率。或者，例如，定时路径206和频谱路径208可以使用公共的带通滤波器，并且信号在经过公共滤波器组(即，将带通滤波器212和222组合为单一的带通滤波器)之后划分到两个不同的路径中。或者，在又一示例中，定时路径206和频谱路径208可以使用公共的带通滤波器、包络检测器以及/或者低通滤波器。在这两条路径使用公共的带通滤波器、包络检测器以及低通滤波器的实施例中，信号可以在经过低通滤波器组之后被划分。在又一其他实施例中，与耳蜗植入体的每个刺激通道具有一个单独的定时通道相反，定时路径可以使用减少数量的定时通道。例如，在实施例中，可以将每个定时通道用于确定一个或多个刺激通道的脉冲，诸如，可以使用单一的定时通道来发起所有频谱通道的脉冲。在这种场景中，所有信道将接收到同时的脉冲时间，但裁定级可以沿耳蜗从基底到顶部或者从顶部到基底将脉冲交错(stagger)。进一步，如果使用了这种交错，则可以向每个通道分配固定延迟以便维持通道定时内的一致性。尽管图2的实施例使用时间包络的幅度峰值来进行定时，但可以使用其他方法和系统来导出不同的刺激通道的脉冲时间。例如，在实施例中，可以(例如，由高通滤波器)移除包络的直流分量，然后进行过零点检测(例如，正的或负的过零点)。然后，可以将这些过零点的时间用作刺激通道的脉冲时间。这这种示例中，朝正向变化的过零点或负的过零点可以用于确定脉冲时间，或者甚至例如可以使用其组合或者正的和负的过零点两者。存在附加的方法来提取定时路径时间包络的瞬时相位(例如，通过向时间包络应用Hilbert变换)。如果导出了瞬时相位，则可以通过选择在包络的给定瞬时相位(例如，当信号上升时的过零点、当信号下降时的过零点等)处进行模拟来确定包络定时。在上面讨论的图2的实施例中，使用低通滤波器216的低通滤波紧接在包络检测之后以便帮助限制时间包络中的最大频率。应当注意，这些低通滤波器216和226是可选的。例如，在其他实施例中，可以使用其他方法和系统来帮助限制时间包络的最大频率。例如，在实施例中，可以限制包络检测之前的带通信号的带宽以帮助限制Hilbert/正交包络、的最大频率。或者，例如，包络检测器241可以使用某类型的包络检测(例如半波整流)，紧接着是具有内置低通滤波的低通滤波。特别地，所描述的主题的各种实现(诸如图2的实施例)的组件可以实现在数字电子电路、集成电路、特殊设计的ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件以及/或者其组合中。这些各种实现可以包括在可编程系统上可执行和/或可解释的一个或多个计算机程序中的实现，该可编程系统包括至少一个可编程处理器(其可以是特殊的或通用的)，该至少一个可编程处理器耦合以从存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备接收数据和指令以及向存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备传送数据和指令。这些计算机程序(又称为程序、软件、软件应用、应用、组件或者代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以用高级的面向过程的和/或面向对象的编程语言以及/或者用汇编/机器语言来实现。在此所用的术语“机器可读介质”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、计算机可读介质、装置和/或设备(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑器件(PLD))，包括接收机器指令作为机器可读信号的机器可读介质。类似地，在此还描述了可以包括处理器和耦合到处理器的存储器的系统。存储 器可以包括一个或多个程序，这些程序致使处理器执行在此描述的操作中的一个或多个。在此通过引用的方式包含在本申请中引用的所有文献、专利、期刊文章以及其他材料的内容。已经参考本发明的若干方面描述了本发明的实施例。应当意识到，在不脱离本发明范围的情况下，在一个方面的上下文中描述的实施例可以用于其他方面。虽然已经参考附图、结合本发明的若干实施例全面地描述了本发明，但是应当理解，各种改变和修改对本领域技术人员来说可能是显然的。这种改变和修改应当理解为包括在由所附权利要求书所限定的本发明的范围内，除非它们脱离了该范围。
权利要求
1.一种用于由具有多个电极的刺激医疗设备递送刺激信号的方法，包括 接收信号； 对接收信号进行滤波以获得第一组一个或多个带通滤波信号； 通过确定所述带通滤波信号中的至少一个的包络来确定定时包络； 基于所述定时包络的相位何时等于指定相位来确定脉冲时间； 确定所述脉冲时间的幅度；以及 使用所确定的脉冲时间和幅度来使用所述多个电极中的一个或多个递送刺激信号。
2.根据权利要求I的方法，其中所述指定相位等于所述包络处于最大值处的相位。
3.根据权利要求I的方法，其中所述包络信号具有在所述刺激信号的接受者的感知相 关范围内的频率范围。
4.根据权利要求I的方法，其中从接收信号确定至少一个附加信号包括 对所述信号进行滤波以获得第二组一个或多个带通滤波信号；以及 其中确定幅度包括 使用来自所述第二组的所述带通滤波信号中的至少一个来确定所述幅度。
5.根据权利要求4的方法，其中所述第一组的所述带通滤波信号中的每一个对应于所述第二组中的至少一个带通滤波信号。
6.根据权利要求5的方法，其中所述第一和第二组中的每个对应的带通滤波信号对应于用于使用所述医疗设备递送刺激信号的特定通道。
7.根据权利要求6的方法，其中每个特定通道对应于在递送所述通道的刺激信号时使用的电极中的一个或多个。
8.根据权利要求4的方法，其中使用来自所述第二组的所述带通信号中的至少一个来确定所述幅度包括 通过确定来自所述第二组的至少一个带通信号的包络来确定幅度包络；以及 基于在所确定的脉冲时间处的幅度包络的值来确定所述幅度。
9.根据权利要求I的方法,其中确定定时包络包括 确定多个定时包络，每个定时包络通过确定所述带通滤波器中的至少一个的包络来确定; 其中确定脉冲时间包括 确定所述定时包络中的每一个的脉冲时间；并且 其中确定幅度包括 确定所确定的脉冲时间中的每一个的幅度。
10.根据权利要求9的方法，进一步包括 从所确定的脉冲时间及所确定的其幅度中选择多个最大值。
11.根据权利要求10的方法，进一步包括 在所选择的最大值之间进行裁定以确定刺激脉冲时间和幅度的集合；以及 其中递送刺激信号包括 递送所确定的刺激脉冲时间和幅度中的每一个的刺激信号。
12.一种在由具有多个电极的刺激医疗设备递送刺激信号时使用的装置，包括 第一组一个或多个带通滤波器，配置为对接收信号进行滤波以获得第一组一个或多个带通滤波信号； 第一组至少一个包络检测器，配置为通过确定所述带通滤波信号中的至少一个的包络来确定定时包络； 第一组一个或多个脉冲时间选择器，配置为基于所述定时包络的相位何时等于指定相位来确定脉冲时间； 第一组一个或多个幅度选择器，配置为确定所述脉冲时间的幅度；以及 发射器，配置为传送所确定的脉冲时间和幅度以便在使用所述多个电极中的一个或多个并且使用所确定的脉冲时间和幅度来递送刺激信号时使用。
13.根据权利要求12的装置，其中所述指定相位等于所述包络处于最大值时的相位。
14.根据权利要求12的装置，进一步包括 低通滤波器，配置为对所述定时包络进行滤波以产生低通滤波定时包络信号，所述低通滤波定时包络信号具有在所述刺激信号的接受者的感知相关范围内的频率范围。
15.根据权利要求12的装置，进一步包括 第二组一个或多个带通滤波器，配置为对接收信号进行滤波以获得第二组一个或多个带通滤波信号；以及 其中幅度选择器进一步配置为使用来自所述第二组的所述带通滤波信号中的至少一个来确定所述幅度。
16.根据权利要求15的装置，其中所述第一组的所述带通滤波器中的每一个对应于所述第二组中的至少一个带通滤波器。
17.根据权利要求16的装置，其中所述第一和第二组中的每个对应的带通滤波器对应于用于使用所述医疗设备递送刺激信号的特定通道。
18.根据权利要求17的装置，其中每个特定通道对应于在递送所述通道的刺激信号时使用的电极中的一个或多个。
19.根据权利要求15的装置，进一步包括 第二组一个或多个包络检测器，配置为通过确定来自所述第二组的至少一个带通信号的包络来确定幅度包络；并且 其中所述幅度选择器配置为基于在所确定的脉冲时间处的幅度包络的值来确定所述幅度。
20.根据权利要求12的装置，其中所述第一组一个或多个带通滤波信号包括多个带通滤波信号； 其中所述第一组至少一个包络检测器配置为通过确定所述带通滤波信号中的每一个的包络来确定所述带通滤波信号中的每一个的定时包络； 其中所述第一组一个或多个脉冲时间选择器配置为基于所述定时包络的相位何时等于指定相位来确定所述定时包络中的每一个的脉冲时间；并且 其中所述第一组一个或多个幅度选择器配置为确定所确定的脉冲时间中的每一个的幅度。
21.根据权利要求20的装置，进一步包括 最大值选择器，配置为从所确定的脉冲时间及所确定的其幅度中选择多个最大值。
22.根据权利要求21的装置，进一步包括裁定器，配置为在所选择的最大值之间进行裁定以确定一组刺激脉冲时间和幅度；并且 其中所述发射器进一步配置为递送用于所确定的刺激脉冲时间和幅度中的每一个的刺激信号。
23.一种包括计算机程序的计算机 可读介质，所述计算机程序用于控制处理器执行用于由具有多个电极的刺激医疗设备递送刺激信号的方法，所述方法包括 接收信号； 对接收信号进行滤波以获得第一组一个或多个带通滤波信号； 通过确定所述带通滤波信号中的至少一个的包络来确定定时包络； 基于所述定时包络的相位何时等于指定相位来确定脉冲时间； 确定所述脉冲时间的幅度；以及 使用所确定的脉冲时间和幅度来使用所述多个电极中的一个或多个递送刺激信号。
24.一种用于由具有多个电极的刺激医疗设备递送刺激信号的系统，包括 用于接收信号的装置； 用于对接收信号进行滤波以获得第一组一个或多个带通滤波信号的装置； 用于通过确定所述带通滤波信号中的至少一个的包络来确定定时包络的装置； 用于基于所述定时包络的相位何时等于指定相位来确定脉冲时间的装置； 用于确定所述脉冲时间的幅度的装置；以及 用于使用所确定的脉冲时间和幅度来使用所述多个电极中的一个或多个递送刺激信号的装置。
全文摘要
公开了用于使用医疗设备来确定所应用的刺激的定时的方法和系统。在实施例中，该医疗设备对接收信号进行滤波以获得多个带通滤波信号，每个带通滤波信号对应于一个或多个刺激通道。然后，该医疗设备确定这些带通滤波信号的包络。接下来，该医疗设备基于包络的特定相位(例如，峰值、最小值等)的定时确定对应的刺激通道的刺激定时(即，脉冲时间)。然后，可以确定刺激通道的脉冲幅度，并且使用所确定的幅度和脉冲时间来确定所应用的刺激。
文档编号A61F11/00GK102740926SQ201080015175
公开日2012年10月17日 申请日期2010年2月4日 优先权日2009年2月5日
发明者Z·M·史密斯 申请人:耳蜗有限公司