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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Gewebestimulationsvorrichtung,
beinhaltend einen Sicherheitssteuerkreis. Derartige Vorrichtungen
sind in kochlearen Implantatprothesen enthalten, sowie in Gehirnstammimplantaten
und funktionellen elektrischen Stimulatoren, welche zur Muskelgewebeanregung
eingesetzt werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf einen Schaltkreis, welcher Spannungspegel an Gewebestimulationselektroden überwacht
und Maßnahmen
zur Reduzierung von potentiell gefährlichen Spannungspegeln ergreift.
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Ein
Problem bei den elektrischen Gewebestimulationssystemen besteht
darin, dass eine Restspannung sich zwischen den Stimulationselektroden und
dem Gewebe aufgrund des Ladungsungleichgewichtes bei den aufgebrachten
Stimulationsimpulsen aufbauen kann. Derartige Restspannungen können zu
unerwünschten
Erscheinungen führen
wie beispielsweise zu einer elektrolytischen Reaktion zwischen dem
Gewebe und den Elektroden.
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Es
sind mehrere Entwürfe
in der Vergangenheit zur Behandlung dieses Problems in Zusammenhang
mit kochlearen Implantatprothesen vorgeschlagen worden. Ein Standardmodell,
welches in einer kochlearen Prothese eingesetzt wird und allgemein in
dem US-Patent Nr. 4,408,608 beschrieben wird, arbeitet mit Kurzschließung der
Elektroden, als Folge auf die Anwendung von Stimulationsimpulsen.
Der Kurzschlussschritt streut Ladungen, die angesammelt sind und
reduziert somit die Restelektrodenspannung.
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,674.264 derselben Anmelderin behandelt ebenfalls
einen Entwurf, in welchem Elektrodenspannungen überwacht werden. In dem Fall,
dass eine Restspannung erfasst wird, wird die Form der nächsten zweiphasigen
Stimulationsimpulses moduliert, um die Restspannung zu vermindern.
Die Modulation berücksichtigt
die Alterung der Amplitude oder die Dauer von einer der Phasen von
aufeinander folgenden Stimulationen, um die Restspannung Richtung
Null zu treiben.
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Beide
der oben beschriebenen Lösungen
für das
Problem zur Verminderung der Restelektrodenspannungen stoßen jedoch
an ihre Grenzen.
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Während ein
Kurzschließen
der Elektroden direkt ausreichend wirksam ist, besteht ein Trend, Gewebestimulatoren
in Richtung auf höhere
Stimmulierungsraten auszulegen. Bei höheren Stimulierungsraten ist
die verfügbare
Zeit für
einen Kurzschluss vermindert und kann unzureichend sein, um zu ermöglichen,
dass die Restspannung auf einen geforderten niedrigen Pegel abfällt. Unter
Bezug auf den zweiten Vorschlag werden Grenzen in Bezug auf den
Grad der Kompensation sichtbar, der ausübbar ist mittels der Modulation
eines einzigen zweiphasigen Anregungsimpulses, sodass mehrere Stimulationszyklen
erforderlich sein können,
bevor die Restspannung auf einen geforderten niedrigen Pegel abgefallen
ist. Ein weiteres Problem bei diesem System entsprechend dem US-Patent
Nr. 5,674,264 besteht darin, dass es zur Realisierung äußerst komplex wird,
was gegenläufig
zu den Gestaltungszielen für eine
Miniaturisierung, sinnvolle Kostengestaltung, Verfügbarkeit
und Einfachheit ist.
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In
der veröffentlichten
europäischen
Patentanmeldung
EP 0 706 808 wird
eine Vorrichtung offenbart, welche obere Luftwegmuskeln synchron
mit Einatmungsphasen der Atmungszyklen stimuliert, indem eine Wellenform
der Atmungsaktivität überwacht
wird.
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,776,172 offenbart einen implantierten kochlearen
Stimulator mit „A"- und „B"-Elektroden, welche
selektiv über
einen hohen oder niedrigen Widerstand kurzschließbar sind, um einen Ausgangskoppelkondensator
zu entladen, jedoch nicht zur Anzeige der Eignung für eine Stimmulierung.
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In
der früheren
internationalen veröffentlichten
Anmeldung der Anmelderin Nr. WO 97/21324 wird ein rückgekoppeltes
System zur Steuerung von Elektrodenspannungen in einem kochlea ren
Stimulator offenbart, welches jedoch nicht zur Anzeige der Eignung
für eine
Stimulation dient.
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Im
Licht der oben beschriebenen Einschränkungen im Stand der Technik
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Gewebestimulierungsvorrichtung
zu beschreiben, welche Mittel zur Reduzierung potentiell unsicherer
Restelektrodenspannungspegel umfasst.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Gewebestimulator,
umfassend eine Vielzahl von Elektroden, zur Aufbringung elektrischer
Stimulierungssignale auf ein Gewebe beschrieben, falls diese mit
solchen versorgt werden, und ein Mittel zur Stimulierung, welches
mit wenigstens einer Elektrode der Vielzahl von Elektroden gekoppelt
ist, um darauf die besagten elektrischen Stimulierungssignale zuzuführen, dadurch
gekennzeichnet, dass a) ein Mittel zur Überspannungsüberwachung,
ausgelegt ist, um die Spannung an wenigstens einer Elektrode der
Vielzahl von Elektroden im Anschluss an die Zuführung eines der besagten elektrischen
Stimulationssignale zu wenigstens einer Elektrode der Vielzahl von
Elektroden zu überwachen,
und um eine Geeignet-zur-Stimulierung-Meldung oder eine Überspannungsmeldung
in Bezug auf die wenigstens eine Elektrode der Vielzahl von Elektroden
zu erzeugen aufweist und b) das Mittel zur Stimulierung auf das
Mittel zur Überspannungsüberwachung
reagiert, um ein nächstes
der elektrischen Stimulationssignale wenigstens einer Elektrode
der Vielzahl von Elektroden nur zuzuführen, wenn eine Geeignetzum-Stimulieren-Meldung
vorliegt und wie es weiterhin im Patentanspruch 1 dargelegt ist.
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Die Überspannungsanzeige
kann für
1 bis 50 μsec
vor der Stimulation erzeugt werden und/oder derart angeordnet werden,
dass die eine Elektrode der Vielzahl von Elektroden als Kurzschluss
oder offen geschaltet ist.
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Vorzugsweise
umfasst das Stimulationsmittel ein erstes Teil, welches derart angeordnet
ist, um Stimulationsbefehle zu erzeugen zur Spezifizierung der Stimulationssignale
und ein zweites Teil, welches auf das erste Teil anspricht und derart
angeordnet ist, um Stimulationssignale nach Maßgabe der Befehle zu erzeugen,
wobei das zweite Teil weiterhin auf das Überspannungsüberwachungsmittel
anspricht und somit das zweite Teil ein Stimulationssignal erzeugt zur
Bereitstellung mit einer ersten Elektrode nach Maßgabe des
Stimulationsbefehles, lediglich bei Vorliegen einer Geeignet-zur-Stimulation-Meldung korrespondierend
mit der Elektrode.
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Der
elektrische Gewebestimulator kann als eine kochleare Implantatprothese
angeordnet sein.
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Alternativ
wird bei einem vorhandenen Befehl zur Stimulierung mittels der ersten
Elektrode und bei Vorliegen einer Überspannungsmeldung das zweite
Teil derart angeordnet, dass die erste Elektrode kurzgeschlossen
ist.
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Vorzugsweise
wird bei Vorliegen eines Befehls zur Stimmulierung mittels einer
ersten Elektrode und bei Vorliegen einer Überspannungsanzeige, bezogen
auf die erste Elektrode, das zweite Teil derart angeordnet ist,
dass die erste Elektrode offen geschaltet ist. Eine Offenschaltung
wird vorzugsweise für
den Fall vorgesehen, dass die Gewebestimulatoren kapazitätsgekoppelte
Stimulationselektroden aufweisen.
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Es
wird vorzugsweise das Überspannungsüberwachungsmittel
angeordnet, um eine Spannungsdifferenz zwischen einer ersten intrakochlearen
Elektrode und einer extrakochlearen Elektrode zu messen und auf
der Basis der Spannungsdifferenz entweder die Überspannungsanzeige oder die
Geeignet-zur-Stimulation-Anzeige
zu erzeugen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist das Überspannungsüberwachungsmittel
angeordnet, um eine Spannungsdifferenz zwischen einer ersten intra-kochlearen
Elektrode und einer zweiten Intra-kolearen Elektrode zu messen und
auf der Basis der Spannungsdifferenz entweder die Überspannungsanzeige
oder die Geeignet-zur-Stimulation-Anzeige zu erzeugen.
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Alternativ
kann das Überspannungsüberwachungsmittel
derart angeordnet sein, um eine Spannungsdifferenz zwischen einer
ersten Teilmenge von Elektroden und einer zweiten Teilmenge von
Elektroden zu erzeugen und auf der Basis dieser Spannungsdifferenz
entweder die Überspannungsanzeige oder
die Geeignet-zur-Stimmulation-Anzeige in Bezug auf jede Elektrode
der ersten Teilmenge zu erzeugen.
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Vorzugsweise
detektiert das Überspannungsüberwachungsmittel
vorhandene Überspannungsbedingungen
1 bis 50 μsec
vor der Zeit, des Beginns einer Stimulation, die durch einen Stimulationsbefehl
ausgelöst
ist.
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In
einer besonderen Ausgestaltung beinhaltet das Überspannungsüberwachungsmittel
Mehrfach-Übertragungsmittel,
welche derart angeordnet sind, um selektiv Elektroden der Vielzahl
von Elektroden mit einem Vergleichsmittel zu koppeln; wobei das Vergleichsmittel
derart angeordnet ist, um eine Geeignetzur-Stimulation-Anzeige zu
erzeugen, falls eine einer selektiv gekoppelten Elektrode zugehörige Spannung
in einem vorbestimmten Bereich abfällt und um eine Überspannungsanzeige
zu erzeugen, falls die Spannung außerhalb des Bereiches abfällt.
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Im
Folgenden werden die begleitenden Figuren beschrieben.
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1 zeigt
ein schematisches Diagramm eines kochlearen Implantatsystems,
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2 zeigt
ein genaueres schematisches Diagramm eines Teiles des in 1 dargestellten Systems,
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3 zeigt
typische Wellenformen, die einer einzigen stimulierten Elektrode
zugeordnet sind mit Bezug auf eine zweite oder eine unbestimmte
Elektrode, die in einem bekannten elektrischen Gewebestimulator
verwendet wird,
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4A zeigt
ein Gewebestimulationssystem entsprechend der vorliegenden Erfindung,
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4B zeigt
das Gewebestimulationssystem entsprechend 4A mit
einer Teilung des Befehls- und Stimulationsmoduls,
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5 zeigt
typische Wellenformen, welche einer einzigen stimulierten Elektrode
zugeordnet sind unter Bezug auf eine zweite, um bestimmte Elektrode,
welche in einem elektrischen Gewebestimulator verwendet wird, entsprechend
der vorliegenden Erfindung,
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6 zeigt
eine Realisierung einer Überspannungsüberwachung
nach 4.
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Während die
Erfindung auf die Überwachung unerwünschter
Restspannungen an den Elektroden von elektrischen Gewebestimulatoren
allgemein anwendbar ist, wird im Zusammenhang mit der Beschreibung
eine kochleare Implantatprothese erklärt.
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Unter
Bezug auf 1 wird dargestellt, dass ein
kochleares Implantatsystem 10, welches entsprechend der
Erfindung aufgebaut ist, eine externe Komponente 12 beinhaltet
und eine implantierbare oder interne Komponente 14. Die
externe Komponente 12 verwendet ein Mikrofon 16 zur
Erfassung von Umgebungsgeräuschen
und zur Erzeugung korrespondierender elektrischer Signale. Diese
Signale werden an einen Signalprozessor 18 übermittelt,
welcher die Signale bearbeitet und korrespondierende, kodierte Signale
erzeugt. Die kodierten Signale werden einem Transmitter/Messumformer 20 zugeführt zur Übermittlung
an die implantierbare Komponente 14 mittels eines Paares
von induktiv gekoppelten transkutanen/unter-der-Haut befindlichen
Spule 13.
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Unter
Bezug auf 2 wird dargestellt, dass der
Dekodierstimulator 24 einen Dekodierer 40 umfasst,
eine Stromsenke 41, eine Schaltsteuerung 48, eine
Vielzahl von Schaltern 42-1, 42-2, ..., 42-n,
insgesamt bezeichnet, als Schalter 42. Jeder der Schalter 42 ist
mit korrespondierenden Leitern 50-1, 50-2, ..., 50-n verbunden
und wird insgesamt als Leiter 50 bezeichnet, welche zu
einem Kabel 26 gebündelt sind.
Eine oder mehrere weitere kochleare Elektroden 30 können ebenfalls
mit einigen der Schalter 42 verbunden werden.
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Die
in 2 dargestellte Schaltung kann mehrere unterschiedliche
Funktionen ausführen.
Ihre normalen Funktionssequenzen werden im Folgenden beschrieben.
Anfänglich,
bevor irgendwelche Stimulationssignale auf die Leitungen 50 gelegt werden,
werden diese untereinander über
die Schalter 42 kurzgeschlossen. Zu diesem Zweck wird jeder
der Schalter 42 ein einpoliger Drei-Positions-Schalter. Die
Schalter 42 können
selektiv auf einen Signalbus 52 oder einen Kurzschlussbus 54 geschaltet
werden. Der Kurzschlussbus ist mit einer Referenzspannung verbunden
die als Source-Strom dienen kann, wie beispielsweise Vdd. Der vorbelegte
Status des Systems dient dazu, sämtliche
Leitungen 50 kurzzuschließen. Dies wird dadurch erreicht,
dass sämtliche Schalter 42 in
die zweite Position durch die Schaltersteuerung 48 gestellt
werden. In dieser Position wird an den Elektroden der Elektrodenanordnung 28 angesammelte
Ladung abgebaut, sodass die Restspannungsdifferenz zwischen den
Elektroden vor einer Aufbringung einer Stimmulierung nahe Null ist. Vor
der nächsten
Stimulierung werden die Elektroden von dem Kurzschlussbus getrennt,
indem sämtliche Schalter 42 auf
die dritte (offen Schaltung) Position gestellt werden und somit
bereit zu einer Stimulation sind.
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Der
Dekodierer/Stimulator 24 erzeugt bipolare Pulse, wie im
Folgenden erläutert.
Mit der Steuerung des Dekodierers 40 erzeugt die Stromsenke 41 einen
Stromimpuls mit genau bestimmter Amplitude und Zeitdauer. Zur Erzeugung
der ersten Phase des Ausgangsimpulses wird einer der Schalter 42 mit
einem Signalbus 52 verbunden. Ein zweiter der Schalter 42 wird
mit dem Kurzschlussbus verbunden. Sämtliche weiteren Schalter 41 werden
in die Offen-Schalt-Stellung versetzt. Der Stromimpuls aus der Stromsenke
wird derart zwischen die zwei durch die Schalter 42 ausgewählten Elektroden
gerichtet. Eine Zwischen-Phasenlücke (eine
kurze Pause zwischen dem ersten und dem zweiten Impuls, wodurch eine
zweiphasige Stimulationswellenform dargestellt wird) wird durch
kurze Einstellung der Schalter 42 auf die offene Position
erzeugt. Zur Erzeugung der zweiten Phase wird der Schalter 42,
welcher eine Elektrode mit dem Signalbus verbindet, zur Verbindung
der gleichen Elektrode mit dem Kurzschlussbus 54 umgeschaltet.
Zur gleichen Zeit wird der Schalter, welcher eine Elektrode mit
dem Kurzschlussbus 54 verbindet, zur Verbindung der gleichen
Elektrode mit dem Signalbus 52 umgeschaltet. Die Stromquelle 41 erzeugt
dann einen zweiten Impuls mit gleicher Amplitude und Zeitdauer wie
für den
ersten Impuls, welche mittels der zwei ausgewählten Elektroden in der umgekehrten
Richtung zum ersten Impuls aufgelegt wird. Somit wird ein zweiphasiger
Impuls zwischen den Elektroden eingerichtet, welcher das kochleare Nervengewebe 34 entsprechend 1 stimulieren. Die
zwei Phasen der Stromimpulse werden beide durch die gleiche Stromsenke
erzeugt und sind somit annähernd
gleich, was sich in einer minimalen Restladung an den Elektroden
auswirkt. Wenn die zwei Phasen der Impulse abgegeben sind, werden
sämtliche
der Schalter 42 in die Ruheposition zurück gebracht, in der sie den
Kurzschlussbus 54 kontaktieren, um jegliche Restspannung,
die in den Elektroden verblieben sein kann, zu reduzieren.
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Ein
einpolarer extrakochlearer Impuls wird auf die gleiche Art erzeugt
wie es oben beschrieben ist, wobei jedoch eine der beiden Elektroden
eine extrakochleare Elektrode ist.
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Ein
gemeinsamer Erdungsimpuls wird erzeugt, indem sämtliche außer einem Schalter zunächst mit
dem Kurzschlussbus verbunden werden, wobei der ausgenommene Schalter
mit dem Signalbus verbunden wird. Die Schaltpositionen werden dann
umgekehrt, um die zweite Phase des zweiphasigen Impulses zu liefern.
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Mit
Bezug auf 3 werden die mit einer einzigen
intrakochlearen Elektrode verbundenen Wellenformen während einer
typischen Betriebszeitdauer der kochlearen Prothese geschildert.
Zum besseren Verständnis
ist die Interphasenlücke,
die oben erwähnt
wurde, nicht dargestellt. Nach der anfänglichen offenen Schaltung
der Elektrode während
der Periode 99A wird eine Stimulationsperiode 99B eingesetzt, in
welcher eine zweiphasige Stromwellenform 101 mittels der
zwei Sätze
von Elektroden aufgebracht wird. Typischerweise sind die zwei Sätze von
Elektroden genau zwei Elektroden – eine Elektrode auf der Elektrodenanordnung
und eine extrakochleare Elektrode (eine monopolare Modenstimulation) oder
zwei Elektroden auf der Elektrodenanordnung (eine bipolare Modenstimulation).
Alternativ besteht der erste Satz der Elektroden aus einer Elektrode
auf der Elektrodenanordnung und der zweite Satz von Elektroden besteht
aus sämtlichen
verbleibenden Elektroden auf der Elektrodenanordnung, welche kurzgeschlossen
sind (eine gemeinsame Erdungsmodenstimulation). Weitere Gruppierungen
der Elektroden sind ebenso möglich.
Die folgende Beschreibung wird Stimulationen aufzeigen, welche auf
ein Paar von Elektroden aufgebracht werden, wobei jede der Elektroden
im Paar einen Satz von Elektroden umfassen könnte, beispielsweise eine Anzahl
von Elektroden 28-1, ..., 28-n wie in 2 dargestellt,
jeweils untereinander kurzgeschlossen.
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Nachdem
der Stimulationsimpuls abgegeben ist, folgt eine Kurzschluss-Schaltungsperiode 99C,
in welcher sämtliche
der Elektroden miteinander kurzgeschlossen sind, um jegliche Restladungen zu
reduzieren. Schließlich
unmittelbar bevor die nächste
Stimmulierung aufzubringen ist wird mit einer Offen-Schaltungs-Periode
99D fortgefahren.
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Während der
Offen-Schaltungsperiode 99D wird eine Spannungsdifferenz Vp zwischen
den zwei Sätzen
von Elektroden gemessen. Eine „Überspannungsbedingung" liegt dann vor,
wenn Vp außerhalb des
Bereichs +Vt bis –Vt
liegt. Typischerweise beträgt
Vt ca. 250 mV.
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Ob
die Spannungsdifferenz, welche zwischen den beiden Sätzen von
Elektroden während der
Offen-Schaltungszeitdauer gemessen wird in der Nähe von Null liegt, oder nicht,
hängt von
mehreren Faktoren ab. Zwei kritische Faktoren bestehen darin, ob
die zugehörige
Ladung bei der ersten Phase des Stimulationsimpulses 101 der
in der zweiten Phase gleich ist oder nicht und ob die Kurzschluss-Schaltungsperiode
99C ausreichend lang ist oder nicht. In dem vorliegenden Beispiel
liegt Vp geringfügig
weiter im Negativen während
der Offen-Schaltungsperiode 99D als während der vorhergehenden Offen-Schaltungsperiode
99A, verbleibt jedoch in dem geförderten
Bereich von +Vt bis –Vt.
Während
der Periode 99E wird eine Stromstimulierung 193 aufgebracht. Es wird
angemerkt, dass ein aufgebrachter Impuls 103 im Wesentlichen
asymmetrisch ist und folglich die anschließende Kurzschlussperiode 99F
nicht ausreicht, um sämt liche
restlichen Ladungen zu entfernen. Deshalb fällt Vp aus dem geforderten
Bereich heraus, wenn die Messung während der nächsten Offen-Schaltungsperiode
99G stattfindet. Folglich entfernt der anschließende Stimulationsimpuls während der
Periode 99H entsprechend dem dargestellten Beispiel nicht die restliche
Ladung, und somit wird Vp weiterhin einen unerwünschten Pegel aufweisen, falls
diese in der nächsten
Offen-Schaltungsperiode 99K
gemessen wird.
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Unter
Bezug auf 4A wird ein H-Pegel-Diagramm
einer Gewebestimulationsvorrichtung entsprechend der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Das Diagramm nach 4A beinhaltet
ein Stimulierungsmittel 51, welches eine Schaltung zur
Bestimmung der Parameter der Stimulierungen, die durch die intra-kochlearen
Elektroden 28 und die extra-kochlearen Elektrode(n) 30 aufzubringen
sind. Beispielsweise müssen
typische Parameter wie die Amplitude und die Breite des zweiphasigen
Stimulierungsimpulses, der aufzubringen ist und ebenso die einzelne
Elektrode der Anordnung und der Modus (bipolar, monopolar, Gemeinschaftserdung
usw.) der Stimulierung bestimmt werden. Im Zusammenhang mit einer
kochlearen Prothese wird diese Bestimmung der Parameter mit Bezug
auf eine Tonbearbeitung und Stimulierungsstrategie angefertigt.
Weitere Strategien werden in weiteren Typen der Gewebestimulatoren
angewandt, wie beispielsweise ein Gewebestimulator, der zur Erleichterung
von plötzlicher Belegung
eingesetzt wird, würde
eine unterschiedliche Stimulierungsstrategie einsetzen. Egal welche Strategie
eingesetzt wird und wie die Parameter zur Stimmulierung bestimmt
werden, das Stimulierungsmittel 51 umfasst ebenso eine
Schaltung zur Erzeugung elektrischer Stimulierungen nach Maßgabe der bestimmten
Parameter. Entsprechend der Erfindung ist wesentlich, dass die Überspannungsüberwachung 55 mit
den Elektroden 28, 30 gekoppelt ist und nach der
Lieferung einer Stimmulation und vor der nächsten Stimmulierung eine Anzeige
erzeugt wird, ob die Restspannung an jeder Elektrode außerhalb oder
innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt. Das Stimulierungsmittel 51 spricht
an auf die Anzeigen, welche durch die Überspannungsüberwachung bereitgestellt
werden vor der Lieferung von Stimulie rungen und wird lediglich Stimulierungen
auf eine bestimmte Elektrode aufbringen, falls die Überspannungsüberwachung
anzeigt, dass diese geeignet ist. Alternativ kann es möglich sein,
die Sollspannung an einzelnen Elektroden mit Bezug auf eine unabhängige Elektrode
zu messen.
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Entsprechend 4B wird
ein detaillierteres Diagramm der Vorrichtung entsprechend 4A dargestellt.
In 4B ist das Stimulierungsmittel entsprechend 4A in
zwei Teile aufgeteilt, einem ersten Teil, dem Stimulationsbefehlserzeuger 115,
der derart angeordnet ist, um Stimulierungsbefehle zu erzeugen,
die die Parameter der aufzubringenden Signale spezifizieren und
einem zweiten Teil, dem Stimulierungserzeuger 117, der
derart angeordnet ist, um die Stimulierungssignale als Reaktion
auf Befehle von dem Befehlsgenerator 115 zu erzeugen. In
Zusammenhang mit einer kochlearen Prothese beinhaltet der Stimulierungsbefehlserzeuger 115 ein
Mikrofon 16, einen Signalprozessor 18, einen Übermittler 20,
einen Empfänger 22 und
einen Dekodierer 40 entsprechend der 1 und 2.
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Der
Stimulierungsgenerator 117 empfängt Befehle von dem Stimulierungsbefehlsmodul 115 und
liefert auf der Basis solcher Befehle Stimulierungssignale sowohl über die
Elektroden 28-1, ..., 28-n, als auch über die
extra-kochleare Elektrode 30. Wiederum umfasst im Zusammenhang
mit einer kochlearen Prothese der Stimulierungserzeuger 117 eine
Schaltsteuerung 48, eine programmierbare Stromsenke 41 und
eine Schalteranordnung 42.
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Schließlich beinhaltet
die Gerätestimulierungsvorrichtung 100 eine Überspannungsüberwachung 55,
welche derart verbunden ist, damit sie Spannungsdifferenzen zwischen
Sätzen
von Elektroden 28-1, ..., 28-n, 30 folgend
auf die Lieferung eines jeden Stimulierungsimpulses überwachen
kann. Beispielsweise wird für
den Fall, dass die Überspannungsüberwachung 55 eine
Elektrodenspannungsdifferenz zwischen Elektrode 28-2 und
Elektrode 30 feststellt, deren Ausmaß größer ist als der gesetzte Sollwert
Vt, eine Überspannungsbedingung
in einem internen Register angezeigt. Die Überspannungsanzeige wechselt zu
einer „Geeignet-zur-Stimulierung"-Anzeige lediglich,
wenn die Restspannung zwischen der Elektrode 28-2 und der
Elektrode 30 als innerhalb des vorgeschriebenen Bereiches
angesiedelt erkannt wird. Wenn ein Folgebefehl zur Stimulierung über die
Elektrode 28-2 vom Stimulierungsmittel 117 von
dem Stimulierungsbefehlserzeuger 115 erhalten wird, dann
wird dieser Befehl lediglich für
den Fall ausgeführt
durch das Stimulierungsmittel 117, dass die Überspannungsüberwachung 55 eine
Geeignet-zur-Stimulierung-Bedingung in Bezug auf die Elektrode 28-2 anzeigt.
Dies ist so zu verstehen, dass eine Geeignet-zur-Stimulierung-Bedingung
einfach angezeigt wird durch die Abwesenheit einer Überspannungsanzeige
oder umgedreht.
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Es
ist anzumerken, dass in 4B der
Ausgang der Überspannungsüberwachung
so dargestellt ist, dass er mit dem Stimulierungsmittel 117 gekoppelt
ist. Weitere Anordnungen sind jedoch möglich, beispielsweise derart,
dass der Ausgang des Überspannungsüberwachungsmittels 55 mit
dem Stimulierungsbefehlserzeuger 115 gekoppelt ist, wobei
in diesem Fall Befehle zur Stimulierung über eine bestimmte Elektrode
lediglich für
den Fall erzeugt werden, dass die Überspannungsüberwachung
die Eignung dafür
angibt. Die Wirksamkeit der Anordnung entsprechend 4B bei
der Reduzierung unerwünschter
Restelektrodenspannungen wird im Folgenden unter Bezug auf 5 dargestellt.
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Mit
Bezug auf 5 ist anzumerken, dass die Restspannung
an der Elektrode 28-2, gemessen relativ zur extra-kochlearen
Elektrode 30 in der Offen-Schaltungsperiode zwischen einer
Kurzschluss-Schaltungsperiode und einer Anregungsperiode überwacht
wird. Falls während
er Offen-Schaltungsperiode 99G gemessen wird (die Größe von Vp wird
als größer erkannt
als Vt). Folglich wird eine Überspannungsanzeige 143 in
Bezug auf die Elektrode 28-2 ausgegeben.
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Infolge
dessen wird, obwohl ein Befehl zur Stimmulierung während einer
Periode 99H empfangen wird, dieser Befehl nicht durch das Stimulierungsmittel 117 ausgeführt. Vorzugsweise
während der
Periode 99H verbleiben die Schalter in der Kurz schluss-Schaltposition.
Die Größe Vp wird
als nächstes
während
der folgenden Offen-Schaltungsperiode 99K gemessen, an einem Punkt,
an dem sie bis in den Bereich +Vt bis –Vt abgefallen ist, sodass
eine Überspannungsanzeige 143 ersetzt
wird durch eine Geeignet-zur-Stimulierung-Anzeige 145.
Folglich wird der nächste
Befehl zur Stimulierung über
die Elektrode 28-2 eher durch das Stimulierungsmittel 117 ausgeführt, als
dass er unterdrückt
wird.
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Mit
Bezug auf 6 wird eine weitere Ausgestaltung
der Erfindung beschrieben. Es ist anzumerken, dass der Multiplexer 44 einseitig
mit jeder der Elektrodenleitungen 50 und 30 verbunden
ist. Die andere Seite des Multiplexers 44 ist verbunden
mit der Spannungsüberwachung 46.
Mit der Steuerung der Schaltersteuerung 48 verbindet der
Multiplexer sequenziell jedes Paar von Elektroden mit der Spannungsüberwachung 46,
vorzugsweise während
eines Offen-Schaltungszeitraums. Die Spannungsüberwachung bestimmt, ob oder
ob nicht die zu überwachende
Spannung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches abfällt. Falls
diese nicht innerhalb des Bereiches abfällt, wird ein Signal an die
Schaltersteuerung 48 gesandt, welches die Überspannungsbedingung relativ
zu den Elektroden anzeigt, deren Spannung überwacht wird. Auf einen Befehl
zur Stimmulierung, der durch einen Dekodierer 40 erzeugt
wird, prüft
die Schaltersteuerung 48 zunächst, ob eine Geeignet-zur-Stimulierung-Anzeige
in Bezug auf die Elektroden vorliegt, die für die Lieferung des Stimulationsimpulses
vornehmen müssen.
Falls jedoch eine Überspannungsanzeige
in Bezug auf die fragliche Elektrode vorliegt, so wird die Schaltersteuerung 48 nicht
den korrespondierenden Schalter 42 auf die erste Position
setzen, um den Stimulationsbefehl auszuführen, sondern wird eher diesen
auf die zweite Position setzen, womit ein Kurzschluss der Elektrode erzeugt
wird und der Stimulierungsbefehl unterdrückt wird.
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Vorzugsweise
sollte das Elektrodenrestspannungsmessverfahren nahe genug beim
Start einer Stimulierung angewandt werden, sodass die bestimmte
Elektrodenrestspannung den Status der entsprechenden Elektrode wiedergibt,
so genau wie möglich
und mit genügend
verbleibender Zeit, um der Schaltersteuerung 48 zu ermöglichen,
notwendige Aktionen durchzuführen.
Alternativ kann die Spannung sofort nach dem Stimulierungsimpuls
gemessen werden oder zu jeder anderen Zeit zwischen den Impulsen,
während
eines Offen-Schalt-Zeitraumes für
die Elektroden.
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Wie
oben beschrieben entspricht die durch die Überwachung 46 gemessene
Spannung dem Ladungsaufbau an bestimmten Elektroden. Diese Ladung
kann bestimmt werden durch Anwendung weiterer Typen von Sensoren,
genauso wie z. B. ein Stromsensor.
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Es
gibt zahlreiche Modifizierungen, die im Rahmen der Erfindung auftauchen
können,
ohne dass die Grenzen der begleitenden Patentansprüche überschritten
werden.