AT500375A1 - Externe sprachprozessoreinheit für eine hörprothese - Google Patents

Description

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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN

Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der vorläufigen Patentanmeldung Nr. 2003905570, eingereicht am 13. Oktober 2003, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme miteingeschlossen ist.

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft eine Sprachprozessoreinheit für eine Hörprothese. Im Besonderen betrifft die Erfindung eine externe Sprachprozessoreinheit für ein Innenohrimplantatsystem. HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es gibt im Allgemeinen zwei Arten von Hörverlust, für den es viele verschiedene Gründe gibt, den Leitungs-Hörverlust und den Gehörsturz. In manchen Fällen kann eine Person beide Arten von Hörverlust haben. Der Leitungs-Hörverlust ereignet sich, wenn die normalen mechanischen Tonpfade zum Erreichen der Haarzellen im Innenohr, beispielsweise durch eine Beschädigung der Gehörknöchelchen, behindert sind. Dem Leitungs-Hörverlust kann oftmals durch die Verwendung herkömmlicher Hörhilfen abgeholfen werden, welche den Ton verstärken, so dass akustische Informationen das Innenohr und die Haarzellen erreichen.

Bei vielen Menschen mit starker Schwerhörigkeit liegt der Grund für ihre Taubheit jedoch an einem Hörverlust durch Gehörsturz. Diese Art von Hörverlust ist eine Folge des Fehlens oder der Zerstörung der Haarzellen im Innenohr, welche akustische Signale in Nervenimpulse umwandeln. Diesen Menschen ist es daher durch die Beschädigung oder das Fehlen des Mechanismus zur Erzeugung von Nervenimpulsen aus dem Ton auf normale Weise nicht möglich einen geeigneten Nutzen aus herkömmlichen Hörhilfesystemen zu ziehen, unabhängig davon wie hoch die akustische Stimulierung ist. Für diesen Zweck wurden Innenohrimplantatsysteme entwickelt. Solche Systeme überbrücken die Haarzellen im Innenohr und liefern elektrische Stimulation direkt an die Hörnervenfasern, 2 wodurch dem Gehirn die Wahrnehmung einer Hörempfindung ermöglicht wird, welche der normalen Hörempfindung, die normalerweise an den Hörnerv geleitet wird, ähnelt.

Typischerweise bestehen Innenohrimplantatsysteme aus im Wesentlichen zwei Komponenten, einer externen Komponente, welche herkömmlicherweise als eine Prozessoreinheit bezeichnet wird, und einer internen implantierten Komponente, welche herkömmlicherweise als eine Stimulations-/Empfängereinheit bezeichnet wird, wobei Letztere Signale von der Prozessoreinheit empfängt, um einem Empfänger die Tonempfindung bereitzustellen.

Die externe Komponente umfasst ein Mikrophon zur Detektion von Tönen, wie Sprach- und Umgebungstöne, einen Sprachprozessor, der Sprache in ein kodiertes Signal umwandelt, eine Stromquelle, wie beispielsweise eine Batterie, und eine externe Sendeantennenspule .

Die kodierte Signalausgabe des Tonprozessors wird transkutan an die innerhalb einer Vertiefung des Schläfenbeins des Empfängers angeordnete implantierte Stimulations-/Empfängereinheit übertragen. Diese transkutane Übermittlung findet über die externe Sendeantennenspule statt, welche so angeordnet ist, dass sie mit einer implantierten Empfängerantennenspule mit der Sti-mulations-/Empfängereinheit kommuniziert. Dadurch dient die Kommunikation zwei wesentlichen Zwecken; erstens der transkutanen Übermittlung des kodierten Signals und zweitens der Bereitstellung von Energie an die implantierte Stimulations-/Empfänge-reinheit. Normalerweise ist die transkutane Verbindung eine Hochfrequenz (HF)-Verbindung, jedoch wurden auch andere Verbindungen vorgeschlagen und mit unterschiedlichem Erfolg verwendet.

Die implantierte Stimulations-/Empfängereinheit umfasst zusätzlich zu der Empfängerantennenspule, welche das kodierte Signal und Energie von der externen Prozessorkomponente empfängt, einen Stimulator, der das kodierte Signal verarbeitet und ein Stimulationssignal an die intracochleäre Elektrodenanordnung abgibt, welche die elektrische Stimulation direkt dem Hörnerv zu-

MM ·· · · ·· · ♦ » • I » ♦ · ·Μ· · ······ ··· · ······ t · · · • ·· · · · ·· · · · Μ · · ·· I · < ·· «· - 3 - führt, wodurch eine dem ursprünglich ermittelten Ton korrespondierende Hörempfindung erzeugt wird.

Die externe Komponente wird am Körper des Benutzers getragen, wie in einer Tasche der Kleidung des Benutzers, einer Gürteltasche oder in einem Gurt, während das Mikrophon an einem Klipp befestigt ist, der hinter dem Ohr oder am Revers des Benutzers befestigt ist.

In jüngster Zeit konnte die physikalische Größe des Tonprozessors verringert werden, was es möglich machte, die externe Komponente in einer relativ kleinen Einheit unterzubringen, die unauffällig hinter dem Ohr des Benutzers getragen werden kann.

Die externe Sendeantennenspule ist nach wie vor an der Seite des Kopfes des Benutzers angeordnet, um die Übertragung des kodierten Tonsignals und von Energie vom Tonprozessor zur implantierten Stimulationseinheit zu ermöglichen.

Solche Hinter-dem-Ohr-Einheiten (BTEs, behind the ear units) stellen dem Empfänger einen Grad an Freiheit und Feinheit bereit, die herkömmlich mit am Körper getragenen Vorrichtungen nicht möglich war. Es besteht keine Notwendigkeit für aufwendige Kabel mehr, die den am Körper getragenen Prozessor mit der Sendeantennenspule verbinden, noch besteht mehr die Notwendigkeit für eine separate Mikrophoneinheit oder einen Satz Batterien, da die BTE-Einheit all diese Komponenten in einem Gehäuse enthält.

Eine gemeinsame Eigenschaft aller BTE-Einheiten ist die Bereitstellung eines geeigneten mechanischen Schalters zum Anoder Abschalten der Einheit. Solch ein Schalter ist typischerweise klein und schwer zu betätigen, besonders für ältere Empfänger oder weniger geschickte Menschen. Die fortlaufende Verwendung des Schalters resultiert in einer mechanischen Ermüdung was dazu führt, dass der Schalter nicht mehr funktioniert und eine Reparatur oder einen Austausch notwendig macht.

Ein weiteres Problem von derzeit vorhandenen BTE-Geräten ist, dass der Bereich um den Schalter den Feuchtigkeitseintritt ermöglicht, der das Gerät schädigen oder zerstören kann. 4

Jegliche Erörterung der Dokumente, Vorgänge, Materialien, Geräte, Artikel oder dergleichen, welche die vorliegende Beschreibung umfasst, dient allein zum Zweck der Bereitstellung eines Zusammenhangs für die vorliegende Erfindung. Es sollte nicht als Zugeständnis gesehen werden, dass irgendwelche oder alle diese Angelegenheiten Teil des Standes der Technik bilden oder Allgemeinwissen auf dem für die vorliegende Erfindung relevanten Gebiet waren, da diese bereits vor dem Prioritätsdatum jedes Anspruchs dieser Anmeldung bestanden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Das in dieser gesamten Beschreibung verwendete Wort „umfassen" oder Variationen davon, wie beispielsweise „umfasst" oder „umfassend" soll die Einbeziehung eines angegebenen Elements, als Ganze oder als Teile, oder einer Gruppe von Elementen, als Ganzes oder als Teil, jedoch nicht die Ausnahme jeglichen anderen Elements, als Ganzes oder als Teil, oder einer Gruppe von Elementen, als Ganzes oder als Teile, beinhalten.

Gemäß der Erfindung wird eine Sprachprozessoreinheit für ein Innenohrimplantatsystem bereitgestellt, wobei die Sprachprozessoreinheit umfasst: einen Sprachprozessor zum Verarbeiten eingehender Hörsignale und zum Weiterleiten verarbeiteter Signale an eine implantierte Komponente des Systems; ein Überwachungsmittel zum Überwachen eines vorbestimmten Parameters; und eine Steuerung, welche durch den Signalprozessor gesteuert wird, um die Einheit bei Fehlen des Parameters in einen Ruhezustand zu versetzen.

Die Einheit kann ein Mikrophon zum Empfang externer Hörsignale und zum Weitergeben dieser Signale an den Signalprozessor umfassen.

Das Mikrophon kann mit einem Vorverstärker und einem Analog-Digital-Wandler (ADC, Analogue-to-digital Converter) verbunden sein. Der Vorverstärker und ADC kann als ein einzelnes Modul eingebaut werden, das normalerweise durch einen Vorspannungs- • · · · • * * · »4 · ·♦ • * ♦ «« 4M · · · ······ 4 « » « ···»·· 4 4 4 4 • 4 4 ·· · 4 I ·· · *5 -.......

Schaltkreis mit Energie versorgt wird. Der Vorspannungs-Schaltkreis kann eine Abschalt-Steuerung umfassen, die unter der Steuerung des Signalprozessors betrieben werden kann.

Wie im Falle einer herkömmlichen externen Sprachprozessoreinheit kann die Einheit einen Datenenkodierer/-Formatierer umfassen, der zum Senden von Stimulationsbefehlen an eine implantierte Komponente des Innenohrimplantats verwendet wird. Die implantierte Komponente, oder das Implantat, kann eine implantierte Empfänger- und eine Stimulationseinheit umfassen. Die Stimulationseinheit kann empfangene Signale an eine Elektrodenanordnung weiterleiten, die in einem Innenohr des Empfängers angeordnet ist.

Der Formatierer kann mit der implantierten Komponente über eine transkutane Induktionsverbindung in Verbindung stehen. Dadurch kann der Formatierer Signale in Form von Stimulationsbefehlen, welche kodierte Tonsignale sind, und Stromsignale über eine Sendeantennenspule, die außerhalb des Körpers des Empfängers angeordnet ist, weiterleiten.

Diese Verbindung kann auch zum Empfang von Mitteilungen der implantierten Komponente verwendet werden, die über den Formatierer wieder an den Signalprozessor zurückgesendet werden können.

Die Einheit kann ferner einen Speicher und eine Batteriezufuhr zur Energieversorgung, um der Einheit Energie zu liefern, umfassen. Um den Energieverbrauch der Einheit zu verringern, können der Signalprozessor (der auch ein digitaler Signalprozessor sein kann), der Datenkodierer/-Formatierer und der Speicher mit einem CMOS-Schaltkreis verwendet werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann der durch die Einheit überwachte Parameter die Anwesenheit der implantierten Komponente sein. Die Überwachungsmittel können daher als ein Teil des digitalen Signalprozessors verwendet werden. Dadurch kann der digitale Signalprozessor periodisch ein Abfragesignal senden, um zu überprüfen, ob die implantierte Komponente vorhanden ist. Es ist verständlich, dass die implantierte * ♦ «Ml • · · * ♦ ···· · · ··*«·· · » « | ·«♦··♦ « · * t • · · · · · · · · « · • · · * ♦ · ··» «· · « - 6 -

Komponente nicht vom digitalen Signalprozessor ermittelt wird, wenn die externe Einheit vom Körper des Empfängers, normalerweise hinter dem Ohr des Empfängers, entfernt worden ist. Dies kann als Hinweis dafür gelten, dass die externe Komponente nicht verwendet wird, beispielsweise deshalb weil der Empfänger schläft oder sich in einer Situation befindet, in welcher das Innenohrimplantat nicht verwendet wird, beispielsweise während des Badens etc..

In solchen Fällen kann der digitale Signalprozessor den Vorspannungs-Schaltkreis abschalten, was den Vorverstärker und das ADC-Modul in einen Zustand mit geringem Verbrauch versetzt. Der digitale Signalprozessor kann auch das Versenden von Befehlen an die implantierte Komponente und den Zugriff zum Speicher beenden, wobei der letztere Schritt dazu führt, dass der Speicher keinen Strom mehr verbraucht.

Letztendlich kann der Signalprozessor ein „Pause"-Signal an die Steuerung senden, welches ein Taktsignal von einem Oszillator an den Signalprozessor unterbricht. In diesem Zustand befinden sich alle CMOS-Schaltkreise in einem Ruhezustand und nur der Oszillator und die Steuerung verbrauchen Energie.

Die Einheit kann in diesem Zustand über einen vorbestimmten Verzögerungszeitraum verbleiben, wobei der Verzögerungszeitraum von der Steuerung erzeugt wird. Ein typischer Wert kann etwa 1 Sekunde sein. Wenn die Verzögerung beendet ist, kann das Taktsignal an den Signalprozessor wiederaufgenommen werden. Der Signalprozessor kann dann einen weiteren Befehl an die implantierte Komponente senden. Sollte die implantierte Komponente noch nicht ermittelt sein und der Signalprozessor keine Antwort empfangen, kann der Signalprozessor die Steuerung unmittelbar reaktivieren.

Die Steuerung kann ein Pause-und-Auftast-Schaltkreis sein. Der Pause-und-Auftast-Schaltkreis kann entweder als Hardware oder als Software im Signalprozessor verwendet werden. In letze-rem Fall kann die Funktion des Pause-und-Auftast-Schaltkreises durch den Signalprozessor durchgeführt werden.

Ferner kann der Signalprozessor einen Satz Ereigniszähler zur zeitlichen Koordinierung von Echtzeit-Ereignissen umfassen. Diese Ereigniszähler können zur Verwendung der Pause-und-Auf-tast-Funktion geeignet sein, wobei die Zähler ein Unterbrechersignal erzeugen können, wenn sie den zuvor bestimmten Zeitraum durchlaufen haben. Diese Unterbrechung kann zum erneuten Betrieb des Signalprozessors führen.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der durch die Einheit überwachte Parameter die Bewegung des Empfängers sein. Folglich kann die Einheit ein Bewegungsdetektionsmittel umfassen. Das Bewegungsdetektionsmittel kann den Pause-und-Auftast-Schaltkreis der Einheit betreiben. Das Bewegungsdetektionsmittel· kann in Form eines Quecksilberschalters vorliegen. Wenn keine Bewegung vorhanden ist, kann der Schalter bewirken, dass die Einheit in einen Ruhezustand tritt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der überwachte Parameter ein wie durch den Signalprozessor „gesehener" Wert reflektierter Impedanz sein. Wenn die Empfängerantennenspule entfernt worden ist, kann die durch den Signalprozessor ermittelte reflektierte Impedanz viel höher sein als wenn die Empfängerantennenspule vorhanden ist. Somit kann durch die entsprechende Berechnung zwecks Berücksichtigung des Stromverbrauchs während der Stimulation und des Energieverbrauchs durch die Komponenten der Einheit selbst, der Signalprozessor entscheiden, ob die implantierte Komponente vorhanden ist oder nicht. Falls nicht, kann der Signalprozessor im Wesentlichen dasselbe Verfahren durchführen wie oben mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Innenohrimplantatsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer externen Sprachprozessoreinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für das Im- plantat von Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockdiagramm für eine andere Ausführungsform eines Teils der Einheit;

Fig. 4 ein Blockdiagramm des Pause-und-Auftast-Schaltkreises von Fig. 2;

Fig. 5 ein Flussdiagramm des Betriebs der Einheit von Fig. 2; und

Fig. 6 ein Flussdiagramm der sich in einem Ruhezustand befindlichen Einheit zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Mit anfänglicher Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnungen bezeichnet Bezugszeichen 10 im Allgemeinen ein Innenohrimplantatsystem umfassend einen externen Sprachprozessor 12 gemäß der Erfindung. Das System 10 umfasst eine externe Komponente 14 bestehend aus dem Sprachprozessor 12 und einer Sendevorrichtung in Form einer Sendeantennenspule 16 und eine interne Komponente oder ein Implantat 18. Die interne Komponente 18 umfasst eine implantierte Empfänger- und Stimulationseinheit 20, die in eine Vertiefung des Schläfenbeins eines Empfängers implantiert ist.

Die Stimulationseinheit 20 empfängt Signale von einer implantierten Empfängerantennenspule 22. Die Stimulationseinheit 20 ist über einen Leiter oder eine Leitung 24 mit einer intracochleären Elektrodenanordnung 26 verbunden, die im Innenohr 28 des Empfängers befestigt ist. Die empfangenen Signale werden daher durch die Elektrodenanordnung 26 auf die Basilarmembrane 30 des Empfängers und die Nervenzellen innerhalb des Innenohrs 28 aufgebracht, um die Stimulation des Hörnervs 32 zu bewirken, um dem Empfänger eine Hörempfindung bereitzustellen.

In einer Verwendungsform des Systems 10 ist die externe Sprachprozessoreinheit 12 ausreichend klein genug, um hinter einem Außenohr 34 des Empfängers befestigt zu werden. Die externe Sprachprozessoreinheit 12 umfasst ein Mikrophon 36 zur Detektion von Tönen, wie Sprach- und Umgebungsgeräuschen.

Mit nunmehriger Bezugnahme auf Fig. 2 der Zeichnungen wird ein Blockdiagramm der externen Sprachprozessoreinheit 12 de- taillierter gezeigt. Die Prozessoreinheit 12 umfasst einen digitalen Signalprozessor 38. Auditive Eingaben vom Mikrophon 36 werden an den Vorverstärker und das ADC-Modul 40 weitergeleitet. Das Modul 40 wird von einem Vorspannungs-Schaltkreis 42 gesteuert. Der Vorspannungs-Schaltkreis 42 hat eine Abschalt-Steuerung. Wenn die Abschalt-Steuerung aktiviert ist, beendet das Modul 40 den Betrieb. Wenn das Modul 40 den Betrieb beendet, wird es in einen Zustand versetzt, in welchem es nur eine relativ sehr geringe Menge an Strom verbraucht.

Die Einheit 12 wird von einem Satz interner Batterien 44 betrieben. Die Industrie versucht, den Stromverbrauch zu verringern, damit die Batterien 44 so selten wie möglich ausgetauscht werden müssen.

Ferner umfasst die Einheit 12 einen Speicher 46. Der Speicher 46 enthält psychophysische Daten wie Schwell- und Annehmlichkeitswerte des Empfängers, die von jeder der Elektroden der Elektrodenanordnung 26 aufgezeichnet sind.

Daten vom Signalprozessor 38 werden an den Datenenkodierer/-Formatierer 48 weitergeleitet. Der Formatierer 48 wird verwendet, um Stimulationsbefehle und Strom über eine transkutane Verbindung 50 an das Implantat 18 des Systems 10 zu senden. Die transkutane Verbindung 50 besteht aus der Sendeantennenspule 16 der externen Komponente 14 und der Empfängerantennenspule 22 des Implantats 18.

Der Signalprozessor 38 ist auch formatiert, um das Implantat 18 abzufragen, und um Mitteilungen des Implantats 18 über den Formatierer 48 zu empfangen. Wenn die Stimulationsbefehle durch den Signalprozessor 38 zum Implantat 18 gesendet werden sollen, wird die Information durch den Formatierer 48 zu einem kodierten Signal codiert, die Stimulationsbefehle sind, welche das vom Mikrophon 36 empfangene Tonsignal darstellen.

Der Signalprozessor 38 analysiert vom Mikrophon 36 empfangene Tonsignale. Die empfangenen Tonsignale werden in Frequenzbänder in Übereinstimmung mit der tonotopischen Anordnung der Elektroden der Anordnung 26 aufgeteilt. Der Signalpro- zessor 38 analysiert die Amplitude der Signale in jedem einzelnen Frequenzband in Übereinstimmung mit einer spezifischen Tonverarbeitungsstrategie. Beispielsweise kann der Signalprozessor 38 die „n"größten Ausgaben für jeden Filterkanal ermitteln, die Amplitude jedes Filterkanals messen und diese entsprechend ein-ordnen.

Nach der Frequenzanalyse und der Verarbeitung der Tonsignale kann der Signalprozessor 38 auf Daten zugreifen, die jedem Frequenzband ein Elektrodenpaar der Elektrodenanordnung 26 vom Speicher 46 zuordnen. Durch Verwendung dieser Information ist das Tonsignal auf die Elektrodenanordnung 26 eines Empfängers durch Auswahl der Elektroden abgebildet, welche dieser bestimmten Frequenz zugeordnet sind, und durch Auswahl eines Pegels zwischen der Annehmlichkeit und dem Schwellwert, um die Lautstärke dieser Frequenzkomponente darzustellen.

Die Einheit 12 umfasst einen Oszillator 52. Der Oszillator 52 erzeugt ein Haupttaktsignal 78 für die gesamte Einheit 12.

Die Sprachprozessoreinheit 12 wird, sofern geeignet, unter Verwendung von CMOS-Schaltkreisen für alle digitalen Schaltkreise, insbesondere den Signalprozessor 38, den Formatierer 48 und den Speicher 46 hergestellt. Zusätzlich ist der Oszillator 52 ein CMOS-Design, das etwa ΙΟΟμΑ oder weniger verbraucht.

Der Oszillator leitet seine Ausgabe an einen Pause-und-Auf-tast-Schaltkreis 54. Der Schaltkreis 54 besteht aus einem Zähler mit geringem Verbrauch, der den Takt vom Oszillator 52 zum Signalprozessor 38 leitet. Im normalen Betriebsmodus gibt der Schaltkreis 54 das Taktsignal 78 vom Oszillator 52 an den Signalprozessor 38 und von dort an den Rest der Sprachprozessoreinheit 12 weiter. In einem Pausemodus unterbricht der Schaltkreis 54 das Taktsignal 78 an den Signalprozessor 38 und wartet auf ein Verzögerungssignal vom Signalprozessor 38. Der Signalprozessor 38 steuert wann der Pause-und-Auftast-Schalt-kreis 54 in den Pausemodus eintritt.

Die externe Sprachprozessoreinheit 12 arbeitet wie folgt.

Der Betrieb wird mit Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 der Zeich- nungen beschrieben. Es wird davon ausgegangen, dass das System 10 normal arbeitet und Ton verarbeitet. Alle Schaltkreise der externen Sprachprozessoreinheit 12 sind aktiv. Periodisch, beispielsweise alle 10 Sekunden einmal, fragt der Signalprozessor 38 das Implantat 18 mit einer Mitteilung ab, die einen Telemetriebefehl bei Schritt 100 in Fig. 5 umfasst, und wartet auf eine Antwort 102. Wenn der Signalprozessor 38 eine Antwort vom Implantat 18 erhält, „weiß" er, dass das Implantat 18 vorhanden ist und fährt mit der Verarbeitung von Ton 104 fort. Wenn jedoch der Signalprozessor 38 keine Telemetrieantwort erhält, kann er einen oder mehrere Telemetriebefehle an das Implantat 18 senden, um herauszufinden, ob die Empfängerantennenspule 22 vorhanden ist. Nach der Bestätigung, dass die Empfängerantennenspule 22 nicht vorhanden ist, geht die Sprachprozessoreinheit 12 davon aus, dass dies daran liegt, dass die Empfängerantennenspule 22 nicht in Verbindung mit der Sendeantennenspule 16 der externen Komponente 14 steht. Dies wird als eine Mitteilung aufgefasst, abzuschalten, d.h. in einen Ruhezustand gemäß Schritt 106 (Fig. 5 und 6) einzutreten.

Der Signalprozessor 38 (oder „DSP" - digital signal pro-cessor) beginnt dann mit seiner Abschaltroutine, wie mit Bezug auf Fig. 6 der Zeichnungen beschrieben. Diese Routine umfasst anfänglich die Deaktivierung des Vorspannungs-Schaltkreises 42 bei Schritt 108. Die Deaktivierung des Vorspannungs-Schaltkreises 42 veranlasst den Vorverstärker und das ADC-Modul 40 in einen Zustand mit geringem Verbrauch wie in Schritt 110 gezeigt einzutreten. Der Signalprozessor 38 beendet ferner das Senden von Befehlen an das Implantat 18 und beendet den Zugriff auf den Speicher bei Schritt 112.

Wenn der Signalprozessor 38 den Zugriff auf den Speicher 46 beendet, bewirkt dies, dass der Speicher 46 aufhört Strom aus den Batterien 44 zu verbrauchen, wie bei 114 gezeigt.

Letztendlich sendet der Signalprozessor 38 ein „Pause"-Si-gnal über eine Pauseeingabe 64 (siehe Fig. 4) an den Pause-und-Auftast-Schaltkreis 54 bei Schritt 116. Dies führt dazu, dass • ·· » ·· · · · · '·*··· ··· · • ·· # * · ·· · · · ......- Ϊ2 - der Schaltkreis 54 in seinen Pausemodus eintritt, wodurch das Taktsignal 78 vom Oszillator 52 an den Signalprozessor 38 wie bei 118 gezeigt, unterbrochen wird.

In diesem Zustand befinden sich alle CMOS-Schaltkreise in einem Ruhezustand 120. Der Oszillator 52 und der Pause-und-Auf-tast-Schaltkreis 54 verbrauchen weiterhin Strom aus den Batterien 44, jedoch verbrauchen keine anderen Komponenten Strom, genauer gesagt, ist der Stromverbrauch so gering, dass er fast vernachlässigbar ist. In diesem Zustand ist der Stromverbrauch der Einheit 12 jener der vom Oszillator 52 verbraucht wird und ist typischerweise geringer als ΙΟΟμΑ.

Die Einheit 12 verbleibt in diesem Zustand über den Verzögerungszeitraum, der durch den Pause-und-Auftast-Schaltkreis 54 erzeugt wird. Ein typischer Wert für diese Verzögerung liegt im Bereich von etwa 1 Sekunde. Wenn die Verzögerung beendet ist, wird das Taktsignal 78 vom Oszillator 52 an den Signalprozessor 38 durch den Pause-und-Auftast-Schaltkreis 54 an den Signalprozessor 38 reaktiviert. Der Signalprozessor 38 sendet dann einen Telemetriebefehl an das Implantat 18, wie bei 122 in Fig. 5 der Zeichnungen gezeigt. Davon ausgehend, dass das Implantat 18 immer noch nicht vorhanden ist, empfängt der Signalprozessor 38 keine Antwort. Dies veranlasst den Signalprozessor 38 dem Pause-und-Auftast-Schaltkreis 54 den erneuten Eintritt in seinen Ruhezustand anzuweisen.

Die Einheit 12 kann in diesem Zustand über einen beliebigen Zeitraum im Bereich von Minuten bis zu vielen Stunden verbleiben, solange die Sendeantennenspule 16 nicht am Kopf des Empfängers angebracht wird, was zur erneuten transkutanen Verbindung 50 zum Implantat 18 führen würde. Folglich wird die Verbindung 50 erneut aufgebaut, wenn der Empfänger die Sendeantennenspule 16 in Deckung mit der Empfängerantennenspule 22 bringt. Somit wird der Signalprozessor 38 eine Antwort erhalten, wenn er einen erneuten Ermittlungsbefehl an das Implantat 18 sendet. Er weiß dann, dass er wieder mit der Tonverarbeitung beginnen muss. In dieser Konfiguration reaktiviert der Signalpro- zessor 38 den Vorverstärker und das ADC-Modul 40, wartet einen kurzen Zeitraum bis sich jeglicher analoger Schaltkreis stabilisiert hat und beginnt erneut mit der Tonverarbeitung.

Eine typische Sprachprozessoreinheit 12 verbraucht während des Betriebs zwischen 2-25mA. Beispielhaft wird davon ausgegangen, dass der Stromverbrauch im Durchschnitt 15mA beträgt. Es wird ferner davon ausgegangen, dass es etwa 1ms dauert, bis der Sprachprozessor reaktiviert ist, einen Telemetriebefehl sendet, eine Antwort empfängt und wieder abschaltet. Dadurch ermöglicht die Verwendung eines Signalprozessors 38 mit einem 10MHz-Takt 1000 Betriebsinstruktionen, was für einen Standard-Signalprozessor 38 eine gute Leistung ist. In ihrem Ruhezustand verbraucht die Einheit 12 etwa ΙΟΟμΑ. Dadurch liegt der durchschnittliche Stromverbrauch der Sprachprozessoreinheit 12 bei etwa 105μΑ. Dies ist gering genug, dass eine Batterie diesen Strom über einen langen Zeitraum bereitstellen könnte. Eine typische Batterie hat eine Kapazität von 300mAh. Dadurch kann die Prozessoreinheit 12 fast 3000 Stunden in diesem Modus betrieben werden.

Eine Anwendungsform des Pause-und-Auftast-Schaltkreises 54 wird in Fig. 4 der Zeichnungen gezeigt. Der Schaltkreis 54 hat einen Pauseeingang 64, der, wie oben beschrieben, durch den Signalprozessor 38 abgegeben wird, wenn er das Implantat 18 nicht erkannt hat und startet dann die Routine mit geringem Verbrauch. Ein Verzögerungsmodul 66 ermöglicht, dass das DSP-Taktsignal 78 weiterläuft, während der Signalprozessor 38 die Pauseeingabe 64 löscht, um ein Sperren der Einheit 12 zu verhindern.

Ferner, wie oben angegeben, stellt der Oszillator 52 das Taktsignal 78 für den Signalprozessor 38 und ein Taktsignal 80 für einen Zähler 68 des Pause-und-Auftast-Schaltkreises 54 bereit .

Der Zähler 68 stellt die Zeit für den „Ruhe"-Zustand der Einheit 12 ein. Der Zähler 68 hat zwei Ausgänge, einen „Überlauf "-Ausgang 70 und einen „Überlauf*"-Ausgang 72. Der „Überlauf "-Ausgang 70 wird bestätigt, wenn die Zählung ihren

Maximalwert erreicht hat. Der „Überlauf*"-Ausgang 72 ist die logische Umkehr des „Überlauf"-Ausgangs 70. Ein UND-Gatter 74 gattert den „Überlauf*"-Ausgang 72 und den Oszillator 52, um das Taktsignal 80 für den Zähler 68 bereitzustellen. Ein zweites UND-Gatter 76 gattert den „Überlauf"-Ausgang 70 und den Oszillator 52, um das Taktsignal 78 für den Signalprozessor 38 bereitzustellen.

Der Schaltkreis 54 funktioniert auf folgende Weise. Unter normalen Betriebszuständen, wenn das Implantat 18 detektiert wird, läuft der Oszillator 52 und der Überlauf-Ausgang 70 ist auf „high". Dadurch kann das Taktsignal 78 umschalten und den Signalprozessor 38 antreiben. Der „Überlauf*"-Ausgang 72 ist auf „low", wodurch das UND-Gatter 84 verhindert, dass der Oszillator 52 den Zähler 68 taktet.

Um in den Zustand mit geringem Verbrauch einzutreten, stellt der Signalprozessor 38 das Pause-Signal 64 ein. Dies startet einen Impuls im Verzögerungsmodul 66. Der Signalprozessor 38 stellt dann das Pausesignal 64 zurück. Das Verzögerungsmodul 66 hat die gleiche Menge an Stadien wie die Anzahl an Taktzyklen, welche vom Signalprozessor 38 zur Entfernung des Pausesignals 64 benötigt werden, um ein Rücksetzen des Pausesignals 64 zu ermöglichen.

Ein Impuls vom Verzögerungsmodul 66 setzt den Zähler 68 zurück. Das Zurücksetzen des Zählers 68 führt dazu, dass der „Überlauf"-Ausgang 70 auf „low" gesetzt wird, was wiederrum dazu führt, dass das Taktsignal 78 an den Signalprozessor 38 durch das UND-Gatter 76 unterdrückt wird. Der „Überlauf*"-Ausgang 72 geht auf „high", so dass der Oszillator 52 den Zähler 68 über das UND-Gatter 74 taktet. Der Zähler 68 hat genügend Stadien, dass er die Zeit zählen kann, für welche die Einheit 12 in ihrem Zustand mit geringem Verbrauch bleiben muss. Nach Ablauf dieser Zeit, wenn der Zähler 68 seinen maximalen Zählwert erreicht hat, geht der „Überlauf"-Ausgang 70 auf „high", was dazu führt, dass das Taktsignal 78 an den Signalprozessor 38 fortgesetzt wird.

Der „Überlauf*"-Ausgang 72 geht auf „low", was zum Blockieren des Taktsignals 80 an den Zähler 68 führt. Das Taktsignal 78 wird dann dem Signalprozessor 38 bereitgestellt, wodurch er das Vorhandensein des Implantats 18 überprüfen kann.

In einer Variation der Erfindung kann der Pause-und-Auftast-Schaltkreis 54 als Software im Signalprozessor 38 verwendet werden, wenn der Signalprozessor 38 so konfiguriert ist, dass er einen Software-Timer bei ausreichend geringem Verbrauch antreibt.

Ferner, wenn der Signalprozessor 38 einen Satz an Ereigniszählern zur Zeiteinteilung von Echtzeit-Ereignissen aufweist, können diese zur Verwendung für die Pause-und-Auftast-Funktion geeignet sein. Diese Zähler erzeugen eine Unterbrechung wenn sie über einen vorbestimmten Zeitraum gelaufen sind. Die Unterbrechung reaktiviert den Signalprozessor 38.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wie in Fig. 3 der Zeichnungen gezeigt, umfasst die Sprachprozessoreinheit 12 einen Bewegungserkennungsmechanismus in Form eines Bewegungserkennungsschalters 56. Der Bewegungserkennungsschalter 56 ist mit dem Pause-und-Auftast-Schaltkreis 54 verbunden. Wenn über einen vorbestimmten Zeitraum keine Bewegung stattfindet, veranlasst der Schalter 56 den Pause-und-Auftast-Schaltkreis 54 in seinen Pausemodus einzutreten, wodurch das Taktsignal 78 vom Oszillator 52 zum Signalprozessor 38 unterbrochen wird. Dies veranlasst die Einheit 12 bei Fehlen des Implantats 18 zum Eintritt in den Ruhezustand, wie oben beschrieben.

Es ist zweckmäßig, dass der Bewegungsschalter 56 ein Quecksilberschalter mit einem Paar Kontakten 58 ist, die bei geschlossenem Schalter 58 durch einen Quecksilbertropfen 60 überbrückt sind. Die Kontakte 58 und das Quecksilber 60 sind in einer Hülle 62 aus nicht-leitendem Material, wie Glas, untergebracht. Der Schalter 56 ist so angeordnet, dass bei Fehlen von Bewegung, das Quecksilber 60 die Kontakte 58 nicht überbrückt, wodurch der Schalter 56 deaktiviert wird. Bewegung des Empfängers ist notwendig, um das Quecksilber 60 zu bewegen, so dass es die Kontakte 58 überbrückt. Wenn dies der Fall ist, tritt der Pause-und-Auftast-Schaltkreis 54 in seinen Normalmodus ein.

Dadurch verbleibt die Sprachprozessoreinheit 12 in ihrem Ruhemodus solange die externe Komponente 14 des Implantats 12 ruht, beispielsweise nachts auf einem Nachttisch während sich der Empfänger im Ruhezustand befindet. Wenn die Einheit 12 beispielsweise bewegt wird, wird der Signalprozessor 38 aktiviert, wenn er jedoch feststellt, dass das Implantat 18 nicht vorhanden ist, kehrt die Einheit 12 wieder in ihren Ruhezustand zurück.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung beruht auf reflektierter Impedanz. In dieser Ausführungsform der Erfindung beeinflusst die reflektierte Impedanz der Implantat-Empfängerantennenspule 22 die Eingangsimpedanz der Empfängerantennenspule 16, wie durch den Signalprozessor 38 ermittelt. Diese Ausführungsform arbeitet auf ähnliche Weise wie die oben mit Bezugnahme auf Fig. 2 der Zeichnungen beschriebene Verwendungsform, mit der Ausnahme, dass der Signalprozessor 38 den zum Antrieb des Implantats 18 verwendeten Strom misst. Für diese Ausführungsform der Erfindung hat die Batterie 44 einen kleinen Widerstand, der in Serie geschaltet einen Strommesser bildet, so dass der Signalprozessor 38 den gelieferten Strom messen kann.

Da der Versorgungsstrom der Sprachprozessoreinheit 12 mit dem Stimulationsgrad variiert, muss der Signalprozessor 38 den Grad mit welchem er Hochfrequenz (HF)-Signale über die Verbindung 50 des Implantats 18 sendet, ausgleichen. Zu diesem Zweck führt der Signalprozessor die folgenden Schritte durch: - Aufzeichnen des Grades mit welchem er HF-Blöcke an das Implantat 18 sendet; - Messen des der Batterie 44 entnommenen Stroms unter Verwendung eines Strommessers; - Subtrahieren des durch den Signalprozessor 38 selbst, dem analogen Schaltkreis etc., verbrauchten Stroms von den gemessenen Werten; - Berechnen des der Batterie 44 für jede Stimulation entnommenen - ‘17 -

Stroms vom vorherigen Schritt; - Ermitteln, ob das Implantat 18 vorhanden ist oder nicht aus der Berechnung des vorherigen Schritts,.

Typischerweise hat der Signalprozessor 38, wenn er das Implantat 18 antreibt, einen maximalen Stromverbrauch von etwa 12-mA. Wenn die Empfängerspule 22 nicht vorhanden ist, kann der Stromverbrauch bis zu 80mA betragen. Dass heißt, dass durch diesen großen Wertunterschied Fehler des Strommessers oder aus der Errechnung nicht von wesentlicher Bedeutung sind.

Dementsprechend ist es ein Vorteil der Erfindung, dass ein Innenohrimplantatsystem 10 bereitgestellt ist, bei dem ein mechanischer Ein/Aus-Schalter im externen Prozessor weggelassen wird. Solch ein mechanischer Schalter neigt durch die Häufigkeit der Verwendung durch den Empfänger zum Ausfall. Zusätzlich ist durch die geringe Größe von hinter dem Ohr angeordneten externen Sprachprozessoreinheiten 12 der Schalter selbst auch klein. Dies macht eine Betätigung solcher Schalter für ältere Personen oder weniger geschickte Personen schwierig. Da die Erfindung die Notwendigkeit eines Schalters vermeidet, wird auch dieses Problem bewältigt.

Zusätzlich ist einer der Gründe für einen Ausfall externer Sprachprozessoreinheiten 12 der Eintritt von Feuchtigkeit. Oft liegt der Grund für den Feuchtigkeitseintritt an der Öffnung in einem Gehäuse der externen Sprachprozessoreinheit für einen Hebel eines Ein/Aus-Schalters. Auch dieses Problem, zumindest bis zu einem bestimmten Grad, wird dadurch gelöst, dass kein Ein/Aus-Schalter bei der vorliegenden Erfindung notwendig ist. Dies macht das System 10 vielseitiger, da es nun Empfängern möglich ist das System 10 selbst in feuchter Umgebung zu verwenden, wie beispielsweise beim Duschen oder draußen bei Einsetzen von Regen.

Der Fachmann erkennt, dass eine Vielzahl an Variationen und/oder Modifikationen der Erfindung gemäß der Darstellung in den spezifischen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass vom Geist oder Rahmen der Erfindung, wie allgemein be- • · · · · · » * · * * 4 ► · · · · · » » · · · · » » · · · i schrieben, abgewichen wird. Die vorliegenden Ausführungsformen sollen daher in jeglicher Hinsicht als illustrativ und nicht einschränkend angesehen werden.

Claims (17)

1. ANSPRÜCHE 1. Sprachprozessoreinheit für ein Innenohrimplantatsystem, wobei die Sprachprozessoreinheit umfasst: einen Signalprozessor zum Verarbeiten eingehender Tonsignale und zum Weiterleiten verarbeiteter Signale an eine implantierte Komponente des Systems; ein Überwachungsmittel zum Überwachen eines vorbestimmten Parameters; und eine Steuerung, welche durch den Signalprozessor gesteuert wird, um die Einheit bei Fehlen des Parameter in einen Ruhezustand zu versetzen.
2. 2. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiters ein Mikrophon zum Empfang externer Tonsignale und zum Weiterleiten dieser Signale an den Signalprozessor vorgesehen ist.
3. 3. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrophon mit einem Vorverstärker und einem Ana-log-zu-Digital-Wandler (ADC) verbunden ist.
4. 4. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverstärker und ADC als ein einzelnes Modul ausgebildet ist, welches normalerweise den von einem Vorspannungs-Schaltkreis zugeführten Strom verbraucht, wobei der Vorspannungs-Schaltkreis eine Abschalt-Steuerung beinhaltet, die unter Steuerung des Signalprozessors betrieben werden kann.
5. 5. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass weiters ein Datenkodierer/-Formatierer, der Stimulationsbefehle an die implantierte Komponente des Innenohrimplantats sendet, vorgesehen ist.
6. 6. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- net, dass weiters ein Speicher und eine Batterieversorgung, um die Einheit mit Strom zu versorgen, vorgesehen ist.
7. 7. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Einheit überwachte Parameter das Vorhandensein der implantierten Komponente ist.
8. 8. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor ein digitaler Signalprozessor ist und das Überwachungsmittel als Teil des Signalprozessors ausgeführt ist.
9. 9. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Signalprozessor periodisch ein Abfragesignal sendet, um zu ermitteln, ob die implantierte Komponente vorhanden ist.
10. 10. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Signalprozessor den Vorspannungs-Schaltkreis deaktiviert, wenn er nicht feststellen kann, ob die implantierte Komponente vorhanden ist, was dazu führt, dass der Vorverstärker und das ADC-Modul in einen Zustand mit geringem Verbrauch eintritt.
11. 11. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Signalprozessor auch das Senden von Befehlen an die implantierte Komponente beendet, wenn er nicht feststellen kann, ob die implantierte Komponente vorhanden ist
12. 12. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Signalprozessor auch den Zugriff auf den Speicher beendet, wenn er nicht feststellen kann, ob die implantierte Komponente vorhanden ist, wobei letzterer Schritt dazu führt, dass der Speicher keinen Strom mehr verbraucht. Μ ···· • ·· « · * ·* * ♦ ♦ ····»« · · · * ····«· ··· · • ·· ·· · · · · ♦ · ......-21- ··
13. 13. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Signalprozessor auch ein Pause-Signal an die Steuerung sendet, wodurch ein Taktsignal von einem Oszillator an den Signalprozessor unterbrochen wird, wenn er nicht feststellen kann, ob die implantierte Komponente vorhanden ist.
14. 14. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ein Pause-und-Auftast-Schaltkreis ist.
15. 15. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Einheit überwachte Parameter die Bewegung eines Empfängers des Innenohrimplantatsystems ist und die Einheit ferner Bewegungserkennungsmittel aufweist.
16. 16. Sprachprozessoreinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungserkennungsmittel ein Quecksilberschalter ist.
17. 17. Spachprozessoreinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Einheit überwachte Parameter ein durch den Signalprozessor gemessener Wert der reflektierten Impedanz ist.