全植入式听觉脑干植入装置的制作方法

本实用新型涉及生物医学仿生学领域的装置，特别涉及一种新型的全植入式听觉脑干植入装置。

背景技术：

听觉脑干植入(abi)通过将人工听觉植入装置直接植入脑干的耳蜗核，使外界声音信号绕过人的耳蜗和听神经传导，直接到达脑干的耳蜗核，刺激耳蜗核不同的感受神经元产生听觉信号，并进行信号处理及编码，形成编码听觉信息的神经冲动，继续向上传递到大脑皮层的听觉中枢，产生有意义的听觉。适用于当电信号传入听觉初级中枢(耳蜗核)的通路出现故障，例如双侧耳蜗或听神经未发育，以及双侧听神经瘤手术后无法保留听神经功能的情况。

现有的听觉脑干植入装置均为半植入式，主要包括体外的声音处理装置和植入的电极装置两部分。其中，体外的声音处理装置，包含麦克风、信号放大器、语音处理器、外线圈等。植入的电极装置，包含内线圈、接收/刺激装置、电极板等。

麦克风搜集的声音信息经信号放大器放大后传送到语音处理器进行加工，过程包括动态范围调试并根据激活通道的数量进行声音重组。语音处理器挑选有特性的声音并且对其进行电子编码。对低于500hz的声刺激，会根据接收到的信号强度和频率刺激相应数量和位置的电极；对大于500hz的声刺激，其语音信号包络是通过不断刺激一小部分电极来编码的。经过处理后的信号，通过无线射频方式从外线圈传输给内线圈，进而传入至接收/刺激装置解码，并将相应的电脉冲信号直接传送到贴附于耳蜗核表面的电极板，刺激耳蜗核不同的感受神经元产生听觉信号，进而传递到上级中枢。

然而，半植入式的听觉脑干植入装置，仍有声音处理装置的众多设备位于体外，容易损坏，也会使患者参与游泳、沐浴等一些日常活动受到限制；此外，相当一部分患者拒绝使用半植入式听觉脑干植入装置或助听器的原因在于，这些暴露在体外的设备会被他人发现该患者有耳聋的残疾，给患者造成心理上的障碍。

技术实现要素：

本实用新型提供一种全植入式听觉脑干植入装置，对置于体外的设备进行改造，使听觉脑干植入装置的全部设备可以植入体内。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种全植入式听觉脑干植入装置，包含植入体内的以下设备：

可植入式传声器，将中耳听骨振动信号转换为电信号，或者将声信号转换为电信号；

信号转化元件，其与所述可植入式传声器连接，将所述电信号转换成相应的刺激信号；

刺激电极，其贴附于耳蜗核表面，并与所述信号转化元件连接来接收刺激信号，对耳蜗核处的感受神经元给予刺激。

可选地，所述可植入式传声器是压电式或光纤式传声器。

可选地，所述可植入式传声器是皮下麦克风；或者，所述可植入式传声器靠近或接触中耳听骨。

可选地，所述全植入式听觉脑干植入装置进一步包含植入体内的电力元件及控制单元与可植入式充电电池；

所述电力元件及控制单元与所述可植入式传声器、信号转化元件、刺激电极分别连接；

所述电力元件及控制单元设有控制器，向所述可植入式传声器、信号转化元件输出控制信号；

所述电力元件及控制单元还通过可植入式充电电池的电能，为控制器、可植入式传声器、信号转化元件供电。

可选地，所述可植入式充电电池与植入体内的充电电路连接；所述充电电路是透皮无线充电装置的体内机部分，其与透皮无线充电装置的体外机部分相配合，接收体外机部分传输的红外能量信号、或电磁感应信号、或无线电波信号，转换为电能对可植入式充电电池进行充电；所述体内机部分位于枕骨、顶骨或颞骨处。

可选地，所述透皮无线充电装置的体外机部分，包含相连接的变压器、发射端电路、功率放大电路、发射线圈；与之配合的体内机部分，包含相连接的接收线圈、接收端电路、整流滤波电路、逆变稳压电路。

可选地，所述充电电路通过动能转化充电设备为可植入式充电电池充电；所述动能转化充电设备位于枕骨、顶骨或颞骨处；

所述动能转化充电设备包含至少一段中空、抽真空的腔体，以非导磁材料制成；所述腔体外缠绕着若干匝闭合线圈；

所述腔体内设置有第一磁体，随植入者日常头颅运动时的体位变化而动作，所述第一磁体在腔体内旋转及以腔体作为其往复运动的轨道，引起闭合线圈的磁通量变化以产生电能。

可选地，所述腔体内的两端相应地设有第一弹簧；

或者，所述腔体内的两端相应地设有第二磁体；

或者，所述第一磁体的两端分别设置有第二弹簧；

或者，所述第一磁体的两端分别设置有第二弹簧且所述腔体内的两端相应地设有第二磁体；

其中，各个第二磁体与第一磁体分别同极相对，在相互靠近时形成同性相斥的作用力。

可选地，所述腔体为直管，或有弧度的弯管，或是环状管。

可选地，所述信号转化元件包含相连接的信号放大器、语音处理器、解码刺激器。

可选地，所述刺激电极包含形成在电极板上的电极阵列，所述电极板贴附于耳蜗核表面；所述信号转化元件、电力元件及控制单元、可植入式充电电池，位于枕骨、顶骨或颞骨处；所述可植入式传声器位于听骨链、鼓膜、耳道皮下或耳后皮下处。

与现有技术相比，本实用新型的全植入式听觉脑干植入装置，具有以下优点：

本实用新型以可植入式传声器取代原体外麦克风，并将信号放大器、语音处理器等设备通过优化结构、集成设计等缩小体积，将其完全植入体内。

本实用新型的可植入式传声器在体内可以保持较高的灵敏度和较好的频响特性，保证听觉脑干植入的收音效果。

为有关设备供电的可植入式充电电池，由多种方式传输能量的透皮无线充电装置充电，或者由动能转化充电设备通过捕获植入者日常头颅运动时的动能并转换为电能后充电，保证全植入式听觉脑干植入装置的设备用电。

本实用新型将听觉脑干植入装置完全植入，避免了外机掉落、遗失、损坏等问题，提高安全性，使听觉脑干植入装置使用更加便捷，也拓宽了患者活动内容，沐浴、游泳等不再受影响；而且术后外观简洁、美观，提高患者心理接受度，保护患者心理感受，有利于患者尤其是儿童患者的身心健康，造福更多的耳聋患者。

附图说明

图1是全植入式听觉脑干植入装置的结构示意图；

图2是透皮无线充电装置的示意图；

图3是动能转化充电设备的原理图；

图4、图5是动能转化充电设备的两个示例结构图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供一种全植入式听觉脑干植入装置，包含可植入式传声器、信号转化元件、刺激电极、电力元件及控制单元、可植入式充电电池，这些设备均植入体内。

示例地，可以将信号转化元件、电力元件及控制单元、可植入式充电电池等，植入在患者枕骨、顶骨或颞骨处。可植入式传声器可以按照不同款式，放置于患者听骨链、鼓膜、耳道皮下或耳后皮下等位置。

可植入式传声器是压电式或光纤式传声器。例如，通过迷你的皮下麦克风形式，屏蔽体内能杂音，有效提取外界声源，将声信号转变为电信号；或者，通过中耳听骨振动提取信号，由振动信号转变为电信号。

可植入式传声器、信号转化元件、刺激电极依次连接。所述信号转化元件从可植入式传声器处接收到电信号后，将其转换成相应的电脉冲信号传输给刺激电极。

所述信号转化元件包含相连接的语音处理器、解码刺激器；该语音处理器可以动态范围调试并根据激活通道的数量进行声音重组，挑选有特性的声音并且对其进行电子编码；解码刺激器对编码信号解码，形成相应的刺激信号传送到刺激电极。

不同的示例中，所述语音处理器、解码刺激器可以由两个芯片实现，这两个芯片可以是相互连接的两个独立部件，也可以是集成在一个部件中；又或者，由性能强大的一个芯片来实现两者的功能。

必要时，可以使信号转化元件进一步包含对声音信号、振动信号或其对应的电信号进行预处理的元件；示例的有信号放大器，连接在可植入式传声器与语音处理器之间，对信号进行放大处理。信号放大器等元件的功能，可以由单独的芯片或辅助电路等方式实现，或者由语音处理器和/或解码刺激器所在的芯片实现；信号放大器等可以与语音处理器和/或解码刺激器分开设置或者集成在一起。

示例的刺激电极在贴附于耳蜗核表面的电极板上形成电极阵列，能够根据信号转化元件输出的刺激信号，以相应的强度、频率等来刺激耳蜗核处的感受神经元产生听觉信号。

所述电力元件及控制单元与可植入式传声器、信号转化元件、刺激电极分别连接；该电力元件及控制单元设有控制器，对这些设备的各自工作进行控制；还设有电性连接这些设备的电力元件，通过连接可植入式充电电池，为控制器、可植入式传声器、信号转化元件等供电。示例的可植入式充电电池是可充电的皮下锂电池。

所述可植入式充电电池，与植入体内的充电电路连接。如图2所示，透皮无线充电装置可以利用红外能量传输、电磁感应、无线电波等方式，为可植入式充电电池充电。所述透皮无线充电装置的体外机部分，包含相连接的变压器、发射端电路、功率放大电路、发射线圈；与之配合的体内机部分作为上述充电电路，包含相连接的接收线圈、接收端电路、整流滤波电路、逆变稳压电路。根据其充电方式的不同，体外机部分形成并发送相应的红外能量信号、电磁感应信号、无线电波信号，体内机部分对其接收、处理进而转换成用来为可植入式充电电池充电的电能。示例地，可以将透皮无线充电装置的体内机部分植入在患者的乳突颞骨处。

另一示例中，充电电路连接了动能转化充电设备。如图3所示，该设备捕获植入者日常头颅运动时的动能，转换成电能后为可植入式充电电池进行充电。示例地，可以将动能转化充电设备(特别是其中实现动能捕获的组件)放置于患者枕骨、颞骨等处，以便获得最佳动能采集效率。

如图4、图5所示，动能转化充电设备包含至少一段中空、抽真空的腔体1，以非导磁材料制成；该腔体1的形状不限，可以是直管，或是有一定弧度的弯管，或是环状管。

腔体1外缠绕着若干匝闭合线圈3；腔体1内设置有第一磁体2，利用植入者日常头颅运动，如转头、摆头等体位变化使第一磁体2动作，该第一磁体2在腔体1内旋转及以腔体1作为其往复运动的轨道，引起线圈3的磁通量变化进而产生电能，传送到充电电路进行后续处理(如整流等)后，为可植入式充电电池充电。

示例地，在腔体1内的两端相应地设有第一弹簧6(图5)，或相应地设有第二磁体4(图4)，各个第二磁体4与第一磁体2同极相对在相互靠近时可以产生同性相斥的作用力；第一磁体2在接近腔体1的其中一端时，利用第一弹簧6对第一磁体2的弹力或利用第一、第二磁体之间同性相斥的作用力，使第一磁体2可以反向朝着腔体1的另一端移动。

或者，在第一磁体2的两端可以进一步设置第二弹簧5(图4)，在接触腔体1其中一端的端部内侧时(没有设置第一弹簧6或第二磁体4，图未示出)，通过第二弹簧5的弹力，使第一磁体2可以反向朝着腔体1的另一端移动；或者，在接触腔体1其中一端的第二磁体4时(图4)，通过第二弹簧5的弹力与第一、第二磁体同性相斥的作用力叠加，使第一磁体2可以反向朝着腔体1的另一端移动。

动能转化充电设备的数量及布置方向不限。或者，在设置为环状管时，可以通过若干个第二磁体或第一弹簧的固定体，将一个环状管隔开为多个弧形段，在每个弧形段分别布置第一磁体及线圈，以便在不同方向的体位变化时都可以捕获动能。此外，动能转化充电设备与透皮无线充电装置可以只设一种，也可以同时设置互为补充。

综上所述，本实用新型以可植入式传声器取代原体外麦克风的功能，并将信号放大器、语音处理器等设备通过优化结构、集成设计等缩小体积，以便将听觉脑干植入装置完全植入体内。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。