JPH10508442A

JPH10508442A - 多重パルス刺激装置

Info

Publication number: JPH10508442A
Application number: JP8512799A
Authority: JP
Inventors: イルライト，ローレンス; クラーク，グリーム
Original assignee: University of Melbourne
Current assignee: University of Melbourne
Priority date: 1994-10-17
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 1998-08-18
Also published as: AUPM883794A0; EP0787415B1; DE69526362T2; DE69526362D1; CA2202868A1; EP0787415A4; WO1996012383A1; EP0787415A1

Abstract

(57)【要約】人工内耳用の刺激の方策が開示され、該方策は電気的刺激に対する患者の神経のシステムの時間領域の応答を模擬することを追求するものであり、その場合に、対応する音響の刺激に対する正常の聴力の人間の時間領域の応答に対する患者の神経のシステムの時間領域の応答を模擬することを追求する。種々の実施態様が開示される。

Description

【発明の詳細な説明】多重パルス刺激装置技術分野本発明は電気的刺激を提供する装置、および人工内耳(移植蝸牛刺激装置、coc hlear implants)のような聴覚補強のための電気的刺激の方策を提供する方法および装置に関する。背景技術種々の形式の人工内耳が提案され、また製造されてきた。本発明の説明の目的のために、コクリアリミティド社（Cochlear Limited）から商業的に入手可能であるような装置を参照することができる。しかし、本発明が他の形式の聴覚補強装置にも同様に適用可能であることが了解されるべきである。蝸牛内の電極アレイが、受信刺激器ユニットとともに、電極アレイ内の選択される電極対に電気的刺激を与えるために、患者に外科手術的に移植される。受信刺激器ユニットは、誘導式の経皮的なリンクまたは直接の経皮的な接続を通して、外部の音響処理装置およびマイクロホンへ接続される。本発明は主として、適切な刺激を選択する過程、および音響的刺激に応答して供給される実際の刺激のパルスに関するものである。知られている装置によれば、刺激は電極の種々の対の間に印加され種々のモードの刺激を発生させることが可能である。一般的に、選択される電極の対は、検出された音調のピッチに関係する。この場合において、刺激は一致したパルスのタイミングと形状を一般的に使用してきており、振幅は検出された音響信号の振幅を参照して決定される。ピッチの知覚表象を誘導するために、検出された音調に関係する割合で刺激を行うことも知られている。しかし、これらの刺激に応答する患者の知覚が、正常の聴覚機構を用いる知覚とは相違することが決定されている。特に、そのような刺激に対する聴覚神経の応答が、同じ音響に対する正常な聴力の人間の神経の応答とは全く相違していることが決定されている。 Parkins ほかの論文“A fibre sum modulation code for a cochlear prosthe sis”ニューヨークアカデミーオブサンエンシズの年報、1983年、第490 頁、において、著者は、音響の刺激に対する正常の聴力の人間の神経の応答を模擬するやりかたで刺激を与えることを論じている。刺激の波形は、複雑な数学モデルを用いて変調され、刺激後の時間のヒストグラムが正常な聴力の場合のヒストグラムに近似するようにされる。しかし、記述されている装置は、移植可能なまたは可搬式の装置における実施の容易にするような実時間の処理には適していない。 Scott ほかの米国特許明細書第4495384 は、人工内耳用の実時間処理の装置を開示する。この開示は、神経線維の無反応期間を補償するシステムを記述しておらず、その結果として、発生する刺激は、正常の聴力の場合に類似する時間領域の波形を有する神経の応答を提供しない。 MotzとRattay の“Signal processing strategies for electrostimulated ea r prostheses based in simulated nerve response”（1988）において著者は聴覚神経の線維の過分極、およびその結果としての高次のフォルマントについての患者の知覚の欠如に関連する問題を論じている。刺激は、単一の電極から与えられるものであるように、模擬された。著者は、当初の刺激のパルスの後に追加のパルスを使用し、後のパルスは振幅が相当に直線状に増大しているようにすることを提案する。この文献には、聴覚神経の構造に希望される刺激後の時間のヒストグラムを生成させるようパルスを選択することは記述されていない。本発明の１つの目的は、電気的刺激を発生させる実用的な装置を提供し、正常な聴力の人間の神経の構造の、与えられた音響刺激に対する時間領域の応答により良好に近似する聴覚神経の応答が発生するようにすることにある。発明のサマリー本発明の１つの観点によれば、本発明においては、音響信号に対応する電気信号を受理する処理手段および蝸牛へ電気的刺激を供給するに適合した刺激手段を具備する聴覚の補強装置であって、該刺激手段は蝸牛内に作動的に位置する複数の電極を有する電極アレイを包含し、該補強装置は選択された電極に刺激が与えられることが可能であるよう配置され、該刺激手段は該処理手段から受理する制御信号に応答するものである、人工内耳装置において、該処理手段は、予め定められた指示のセットに従い該電気信号を処理し、該指示のセットは、刺激されるべき電極を含み音響信号に応答して適用されるべき刺激、刺激の振幅、および刺激の時刻を決定し、該処理手段は、該刺激手段へ制御信号を供給し該刺激手段を一組の刺激を発生するようにさせ、該一組の刺激は、少くとも１つの電極について、第１の刺激のパルス、および該第１のパルスで刺激される複数の神経の線維の相対的な不応期内において少くとも１つの追加のパルスを包含し、該一組の刺激は、該一組の刺激に応答する患者の神経の構造が、該音響信号に対する正常の聴力の人間の時間領域の応答に近似する時間領域の応答特性を有するように選択されるものである、ことを特徴とする人工内耳装置が構成される。指示のセットは好適には、音響信号に対応する電気信号を、信号の部分が予め規定された特徴の群の１つに対応することを識別するよう解析する。これらは例えば、音素、音調、または和音を包含する。刺激のセットを提供するルックアップテーブルが形成されることが可能であり、該刺激のセットは音響特徴に対応する適切な時間領域の神経応答を作動的に誘導するよう決定されている。その代りに、神経応答は直接に演算されることが可能である。次いで、この刺激は電極アレイを通して供給される。刺激のセットは、神経線維の選択されたポピュレーションを刺激するように選択されることが可能であり、その場合に神経線維の無反応期間が考慮に入れられている。刺激のセットはまた、特定の神経線維の応答を考慮に入れ、好適には特定の患者の応答に適合させられることが可能である。例えば、各患者は電極アレイの相異なる挿入の度合いを有する可能性があり、幾つかの電極は操作後において活性的でない可能性があり、また相異なる患者が相異なる神経残存の度合いを有する可能性がある。刺激のセットは、個別の音響的刺激に対する正常の聴力の患者の時間領域の応答に近似させるための、刺激に対する神経の応答を可能にするよう選択される。この応答は、刺激後についてのヒストグラム、スパイク間の間隔のヒトスグラム、および／または、個別の神経の期間のヒストグラム、神経の選択された帯域またはポピュレーションの期間のヒストグラムを参照して、決定されることが可能である。刺激のセットは、好適には神経応答のモデル、および統計的および／または数学的な解析を用いて、予じめ設計されることが可能である。その代りに、刺激のセットは実時間で演算されることが可能である。刺激のセットは単一のユニットの効果、またはポピュレーションの効果または好適にはこれら両者を考慮に入れるよう演算されることが可能である。本発明は、相異なる音響入力、個別の患者の独自性、の両者について刺激を適合させることを可能にする。電気的刺激により生起させられる聴覚応答の時間領域の波形が正常の聴力の人間により経験されるものにより近く接近するほど、患者が発生する知覚を解釈することがより容易になるのであると信じられている。図面の簡単な説明本発明が添付の図面を参照しつつ説明されるが、添付の図面において、第１図は、本発明のための理論的基礎の観点を概略的に示す図、第２図は、本発明による処理をブロック形式で示す図、第３図は、刺激の機能に対するスパイクの割合の、理論および測定によるプロットを図表的に示す図、第４図は、神経の集合のサンプルの期間のヒストグラムを示す図、第５図は、本発明の一実施例による、多重のパルスのヒストグラムを示す図、第６図は、標準の技術により発生させられるヒストグラムを示す図、第７図は、本発明の一実施例によるヒストグラムを示す図、第８図は、第５図の出力を発生させるために必要な電流の水準を示す図、第９図は、刺激により励起される作動のポテンシャルの広がりを示す図、第10図および第11図は、本発明の他の実施例をブロック形式で示す図、第12図は、蝸牛の移植のシステムを概略的に示す図、第13図は、音素に関連する時間およびパワーの信号を示す図、第14図は、ニューロンの種々の帯域についての作動開始の確率を示す図、第15図は、特別に選択された帯域についての種々の期間におけるスパイクの確率を示す図、第16図は、無反応期間の関数の例を示す図である。発明の記述本発明は、音響の補強装置を装着した患者へ電気的刺激を適用する広範囲の原理に関する。本発明は特定の実施例に関して記述されるが、可能な実施例の広範囲の変形が存在することが強調されるのである。例えば、要求される刺激を推定するには、神経の応答について種々のモデルが用いられることが可能であり、種々の刺激用の配置、例えば経皮の接続、が用いられることが可能である。考慮される形式の蝸牛の移植のシステムは、一般的には、マイクロホン１を具備し、該マイクロホンは音響信号を受理し対応する信号を音声プロセッサ２へ進行させる。音声プロセッサは、受理した電気信号を処理し、刺激データの１つのセットを発生させる。これは、パワーとともに、外部コイル３から内部コイル４へ伝送され、次いで受理刺激器ユニット（RSU）５へ伝送され、該受理刺激器ユニットは刺激のパルスを電極列６の選択された電極対へ供給し、それにより、神経線維を刺激し使用者へ音響の知覚を提供する。神経の応答は、自明の関数、例えば入力の音響の信号、として導かれることはできない。応答を正確に模擬することの困難性の１つの観点は、システムの複雑性に関係する。正常の聴力の耳は約30,000の神経線維を有し、その各々は刺激期間のどの時点においても、他とは独立に、作動のポテンシャルに到達することができる。システムが正常の聴力の場合と同じ振舞いを行うようにさせる電気パルスを発生させることは可能ではない。本発明の実施の１つの観点は、パルスの数、振幅、形状、および率を変化させ、NHNRの近似を実現させることである。これは特に、作動のポテンシャルの正確な数（１つの代表的な繊維にわたり、またはその代りに線維の集合にわたり、計数されたもの）を波形の各々の「位相」内で、または波形の多くの適切に選択された位相にわたる平均において実現することにより達成される。この位相は刺激の期間における利用可能な区分に対応し、このことは変調率で制限されるのであり、もし変調率が音調の周波数の４倍であれば、各「位相」は波形の４分の１になる。このことはNHNRの階段状の近似をもたらし、この近似は音響の場合に極めて類似する。特別に設計された刺激は、模擬された音調の各期間にわたり適用され、聴覚的および電気的な刺激に対する聴覚神経の応答の計算機による模擬および数学的解析により設計される。空間・時間的な神経の応答を改善するために、波形の変形が用いられる。これらの変形は、NHNRの空間・時間的なパターンをよりよく模擬するため、パルスの数、振幅、間隔、および幅の変形を包含する（ただしそれに限定されることはない）。これらの自由度は、従来のシステムにおいても提供されるが、一般的には利用されていない。本発明は、種々の応用における要求にしたがい、種々の形式の時間的応答を可能にする。１つの方法は、刺激の期間当り複数のパルスを適用することにより刺激当りの正確な集合のヒストグラムにできるだけ近い近似を実現するよう本発明を利用することである。パルスの振幅は、波形の各部分において正確な数の作動のポテンシャルを発生するように選択されることが可能である。パルスの寸法は、種々の手段を用いて選択されることが可能であり、該手段の例は下記に記述される。本発明のその他の観点は、ニューロンの屈折の特性を利用することにより、本発明により、電極の刺激範囲(SRE)内において相異なる帯域が相異なる時刻に作動開始するように刺激を供給することが可能であることである。これは、刺激が、各帯域内における希望されるパルス間のタイミングに実現することを可能にし、それにより正常の聴力における帯域間の位相の関係に近似させることができる。選ばれる帯域の寸法は選択することが可能であり、それにより帯域は患者の最良の知覚を生じさせる寸法に選択されることが可能である。これは、患者ごとに慣例化されることが可能である。本発明は主として、標準の二位相のパルスを利用する利用可能な移植のシステムの場合について記述される。パルスの形状を変化させることは、関連する神経の構造の時間領域の応答を必然的に変化させる。明らかに代替のパルス形状は前記の効果の詳細部分を変化させるけれども、本発明の範囲は、現実のまたは標準のパルス形状の使用に限定されるものではない。本発明がより充分に理解されるために、最初に簡単に、理論的基礎を考慮することにする。従来の蝸牛の移植においては、聴覚神経のニューロンは、電極列における電極間に一連の二位相の電流を印加することにより刺激される。二位相の刺激の各々はニューロンの１つの群を作動開始させる。刺激により作動開始するニューロンの数は、刺激を行う電極に対するニューロンの群の相対的位置のような要素、およびニューロンの刺激の経歴により決定される。過去の刺激のために多数のニューロンが不応期にある場合には、新しい刺激の適用は、最初に刺激される場合にそうであるほど多くを作動開始させることはないであろう。本発明により、単一の電極に近接する神経のみでない神経のより広範囲の集合の時間的応答の代表がどれであるかの評価を提供することは、さらに望ましいことである。刺激電極に対する位置による、ニューロン応答の変動を克服するために、ニューロンは条片に分割されたものと考えることができ、この条片の各々は、与えられた刺激パルスの適用により均等に刺激されるニューロンを含むと仮定される。これは第１図に概略的に示される。電極10，11の領域におけるニューロン12はｉ，ｉ＋１、等の符号の付された条片に概念的に分割される。単一の二位相の刺激が種々の振幅において電極10，11間に印加され、ニューロンのｉ番目の条片が監視されると仮定する。もちろん実際には任意の与えられたパルスが多重の条片を刺激するであろうが、この条片は刺激用の電極に最もよく応答するニューロンを包含すると仮定する。刺激の関数Ｓ_KはＫ番目のパルスからの神経の応答をあらわす。Ａ_KはＫ番目のパルスの振幅である。各条片について、Ａ_KとＳ_Kに関する表を作成することは可能である。実際には、ニューロンは、個別の二位相のパルスによってではなく一連の刺激により刺激される。各電気的刺激は、Ｎ_1kの作動のポテンシャルのニューロンの単一の条片から、ニューロンの応答を導出するが、ここにＮは条片におけるニューロンの数であり、１_kはパルスｋの期間において作動のポテンシャルを達成する条片からの任意のニューロンの平均の確率である。１_kを導出する一連の刺激用パルスにおけるパルスが、Ｓ_kを導出する個別のパルスと同じ振幅を有することは知られており、この場合にＳ_kと１_kは下記のように関係している：パルス期間はＴに等しいとする。（ｎ＋ｃ）は相対的不応期間の長さをＴで除算したもの、γ（ｋ−ｉ）は、１から最後の作動のポテンシャルからの時間にＴについて測定された不応関数を減算したものである。したがって、Ｓ_Kを決定し次いで適用されるべき二位相のパルスＡ_kの適切な振幅をルックアップすることにより、特定の１_kを発生させることが可能である。以上において、神経線維のｉ番目の刺激された条片における希望される神経の応答１_kを実現するために、適用されるべき二位相の刺激の振幅をどのように決定するかが示されてきた。神経の応答への音響信号の連系蝸牛移植の技術において用いられる現在の音声プロセッサは、音声の有意の特徴を抽出することに依存する。例えば、SMSP過程を用い、受理される音響信号に対応する電気信号は、帯域通過濾波器、例えば16により処理され、それにより各チャンネルにおける振幅に対応する信号が発生する。最大の振幅、例えば６を有する該振幅の信号の選択された数は、刺激用のパルスの振幅を変調するために用いられる。本発明をそのようなシステムを組み込むためには、刺激が発生すべき各帯域において、正常の聴力の条件下において実現する可能性のある１_kを演算することが必要である。この１_kは、蝸牛の適切なモデルおよび正常なニューロンの応答を用いることにより演算されることが可能である。例えば、Parkins et al．“A Fibre Sum Modulation Code for a Cochlear Prosthesis”，Annals of the Ne w York Academy of Sciences，1983，p.490、または、他の多くの発表されたモデルの１つを参照されたい。次いで１_kは前記の等式により適切なＳ_kに写像され、Ａ_kからＳ_kへの写像は適用されるべき二位相のパルスの振幅を決定するために用いられる。この過程は第２図に示される。入力信号20は特定の特徴または特徴のセットを抽出するために、ソフトウエア21により処理される。この過程は従来の蝸牛移植の形式、例えば SMSPまたはフォルマントの識別であることが可能である。その代りに、音素又は類似の特徴、例えば個別の音楽音調を認識するソフトウエアの過程であることが可能である。認識された特徴はルックアップテーブル22を通して参照され希望される正常の聴力の神経の応答を提供し、該神経の応答は抽出された特徴の知覚に対応する。次いでＳ_kは前記の等式を参照して決定されることができる。次いで、各パルスについての振幅Ａ_kはルックアップテーブル24から導出されることができる。同時に、この実施例によれば、入力信号20は空間的な刺激について電極対を選択するように処理25される。次いで、刺激は、導出されたＡ_kを25で選択された電極の場所と組合わせることにより決定26され、刺激のセットが電極列27 に供給される。ルックアップテーブルは、任意の従来の記憶装置を使用して提供されることが可能である。第１のテーブルは患者の知覚の要求される形式、すなわち、対応する正常の聴力の神経の応答のパターンをともなう抽出された特徴（例えば、音素または音調）である。テーブルへの他の入力は、知覚の要求される音量の水準である。ルックアップテーブルの出力は、電気的刺激のセットであり、該電気的刺激は希望される神経の応答を実現させる。これらは、好適には、前記の方法に類似の方法によりオフラインで演算され、記憶される。この配置はプロセッサの容量の減少を可能にするが、その理由はすべての波形が完全に演算される必要がないからである。第２のルックアップテーブル24は、入力として、刺激のパルスの幅、刺激の割合、および希望される刺激の関数（Ｓ_k）を必要とし、これについて要求される刺激の振幅Ａ_kを返還する。ルックアップテーブル用の値は種々の方法で求められることが可能である。１つの方法は、種々の振幅および割合（各パルス幅について）における種々のパルス割合についての、動物の研究を用いることである。測定される応答から、「ｓ」の関数が演算されることができる。第３図は、二位相のパルスの期待されるスパイクの割合を、Ｓ関数（与えられたパルス割合とパルス幅について）対実際の実験結果の関数として表示する。実験結果は、種々のパルス割合およびパルス強度における固定された幅の二位相のパルスを入力し、神経の応答の割合を図表であらわすことにより得られた。理論値は下記のように演算されることが可能である。作動のポテンシャルのタイミングを記述する確率的な過程は自己励起点の過程（SnyderおよびMiller，1991）であると仮定する。時間ｔまでのスパイク（事象）の数をＮ_tであると規定すると、任意の時間ｔにおいて、最後のスパイク以来の時間はｔ−ｔ_Ntに等しい。ポイントの過程の強度(Snyder and Miller，1991) は、ｓ（ｔ）ｒ（ｔ−ｔ_Nt）に等しい。ここに、ｓ（ｔ）＞０は刺激に関係する関数であり、時間に依存するものであり（ニューロンの特性およびニューロンに供給される信号により決定される）、ｒ（．）＞０は無反応期間の関数であり、最後の作動のポテンシャル以来の時間の関数として作動のポテンシャルの発生の割合を低下させるものである。ｒ（．）はニューロンの特性によってのみ決定され、およびおそらく刺激（電気的または音響的）の形式により決定され、刺激の寸法には無関係である。システムにおいてｓ関数は期間Ｔの間隔をおいた同一のパルスのセットであり、各パルスの幅Ｗはニューロンの死時間より小であると考える。無反応期間の関数ｒ（ｔ−ｔ_Nt）は下記の領域にわたり一定であるとする：この領域にわたり一定であるとするのである。次のように規定する。ここにＡは、パルスの期間においてポアソン割合ｓ（ｔ）をとる点が存在せず、無反応期間の効果が存在しない確率である。α_nは、最後の作動のポテンシャルがｎパルス前に生起した場合における、屈折の関数の寸法である。Ｎを最小の整数であって、（Ｎ＋１）Ｔ−Ｗ＞ｂであるもの、と規定する。その場合に、定常時の神経の作動開始の平均の割合は、下記で与えられる。次いで、与えられた条件につき、Ｓ関数を電気的強度へ関係づけるルックアップテーブル用の値が導出されることが可能である。これは幾つかの方法で行われることが可能である。比較的簡単な方法は、パルスの割合および強度の幾つかの条件下において神経の応答を測定することにより発生させられる与えられたパルスについて「Ｓ」関数を単に測定することを、必然的にともなう。例えば、第３図から、強度が約35のパルスは、200ppsで発生させられると、約 10のＳ関数に等しくなり、強度の増大は、直線状の正のオフセットの関係においてＳ関数の増大におおよそ関係する。その代りに、200ppsにおいては、例えば20のＳ関数を発生させるためには、約 40の強度の刺激が必要である。もちろん、さらに研究を行えば、関係のより詳細な表現がもたらされることが可能であるが、この簡単な当初の方策は合理的な表現を提供する。与えられたパルスの割合および幅についての必要な電流値を決定する代替の方法は、一定の割合と幅で一連のパルスを（各患者について）適用し、電流のしきい値および快適値の水準を決定する方法であろう。次いで、各水準における実効的な「Ｓ」関数の寸法を表示する第２のパラメータは、マスキングの研究またその代りに実験により決定されることが可能であり、該実験においてはパラメータが変化させられ、知覚の応答が記録される、すなわち、電流強度とＳ関数の間の与えられた比例性の仮定の下に、特定の音響がコード化され次いで患者に対し反覆的に演奏される。「最良の」応答を返還する比例性は、自然性の観点についても、信号の識別可能性についても、ルックアップテーブルに記憶されることが可能である。したがって、この特定の実施例においては、３つのパラメータが存在することが可能であり、それは、しきい値および快適性の水準の電流、および、電流強度（与えられたパルス割合における）を「Ｓ」関数に関係づけるスカラーのパラメータである。これは、各電極刺激の組合せについて行われることが必要である可能性があることに注意すべきである。（すなわち、各々についての単極性のもの、各対についての二極性のもの、等）本発明の範囲内において、パルスのタイミングは種々のやりかたで決定されることが可能であることが了解されるべきである。簡単な実施例においては、すべての電極について一定のパルス割合が用いられるべきである。このパルス割合はもちろん、相対的な屈折の期間、代表的には20ms、より速くなくてはならず、好適な値は１msである。好適な実施例においては、各電極について、隣接する神経のポピュレーションの特性周波数の整数倍であるようなパルス割合が用いられる。第10図は、本発明の代替の実施例をブロック形式で示す。この場合において、受理した音響信号はトランスジューサにより処理され次いでｎ個の出力をもつ濾波器のバンクへ進入する。例示としては、この数は６である。各チャンネルについて、神経の構造のその部分の神経応答のモデルは、チャンネル内に含まれる音響信号のその部分についての正常聴覚神経応答（NHNR）を発生させるために用いられる。次いでＳ_Kが前記の等式を用いて演算されることができる。Ｓ_Kは、前に論じられたように、ルックアップテーブルにおけるＡ_Kに関係することができる。次いでこのＡ_Kは、適切な電極対を振幅Ａ_Kで刺激するために、RSU への指示の基礎として用いられることができる。第11図は、第10図に関係する実施例を示す。両者の相違は、濾波器のバンクからの各チャンネルの出力について、基本の音調を導出するためにFFT 技術が用いられることである。第１図に関連して記述されるものに類似の過程を用いて、この音調はルックアップテーブルを通してNHNRへ関係づけられ、Ｓ_Kが演算され、追加のルックアップテーブルから対応するＡ_Kが決定される。次いで刺激の指示が決定されたＡ_KにもとづいてRSU へ送られ、音調に対応する電極の場所へ送られる。この過程は、各チャンネルについて行われ、またはSMSP技術により決定される最大の振幅を有するチャンネルの選択されたセットについて行われることが可能である。第８図および第９図は、本発明の原理を示す。ポピュレーションの応答を１kH z の音調についてのNHNRからのものに類似になるようにするには、４μｓの二位相のパルスの連続的に反復するセットを適用し、その場合に振幅は４，6.5，７，０の比率でありその結果の神経応答は10，24，10，０の比率であるようにすることが可能である。これは第８図および第９図に示される。以下に記述する説明用の例により提案される刺激の方策は、蝸牛移植用の音声プロセッサについての実施が可能であるよう設計され、該音声プロセッサは信号を二位相のパルスの形式にコード化する。図示される例は、固定幅、二位相、二極性のパルスを用い、その場合全体のパルス幅は250μｓである。第６図は、期間当り１パルスを用いる、換言すれば標準の刺激の技術を用いる、出力パルスを示す。そのような固定の割合の刺激の技術は、刺激の周波数以外の任意の周波数における希望される出力のヒストグラムの密接な近似を構成することはできないことは明らかである。多重パルスの電気的刺激のモデルは、試行錯誤の様式で電流の水準の１つのセットが見出されるまで反復されるが、このことは本発明により要求されるヒストグラムを提供する。その結果は第７図に示される。各期間について実際のヒストグラムは第５図に示される希望される近似に密接に類似している。第６図と比較すると、本発明がより密接な近似を提供することは、明らかである。実例下記において、特定の音響入力に関係して、本発明の技術の実施状況が記述される。音素／ｅ（短い「eh」のように発音される）が、パワーのスペクトル密度とともに示される。スペクトルが周波数スペクトルにおいて幾つかのピークを有することに注意されたい（約800，500、および 200Hzにおいて）。これらは、刺激のために目標とされる主要な周波数として用いられることが可能である。信号は、独立した音響からのものである。この実例は、Benjamin D.Brayand，John D.Gowdy“Simulation of Stages I a nd II of Seneff's Auditory Model（SAM）Using Matlab”，Proceedings of th e 1993 Matlab User's Group Conference、からのモデルに適用された。該モデルは、基底膜の40の領域からのニューロンについての平均神経応答を提供する（高周波数から低周波数への特性周波数にわたり）。もちろん、モデルは要求される任意の数の帯域について設定されることが可能であり、例えば各刺激用電極に対応する帯域の応答についてである。幾つかの帯域についての応答が第 14図に示される。この結果を得るために他のモデルおよびソフトウエアを用いることが可能であることが了解されるであろう。本発明の技術は、電極に近いニューロンの特性周波数に対応する各帯域をコード化するために用いられることが可能である。いまのところ、（例えば）帯域40 が電極に対応すると想定し、その電極用のパルスを発生させるために本発明の技術がどのように用いられ得るかを検討することにする。他の電極もまた同時にコード化されることが可能であることが了解されるであろう。ここでの神経の応答においては、２つの観点が存在する。おそらくは初期の効果による、時間の経過につれての確率の大幅な低下、および、微細構造である。本発明は、両者について使用者に情報を提供する。ここにおける応答の微細構造は、４msの周期または 250Hzの周波数に対応する、80msにおける約20の周期を有する。例として、周期あたり８パルスについてコード化を行い、その場合に2000Hzのコード化の周波数、または換言すれば 0.5ms のビン寸法が必要である。図表に示される確率は、前記の理論による、１_KまたはNHNRである。それゆえ、与えられた公式を用いて、Ｓ_Kを算出することができ、該Ｓ_Kは必要な応答を与える。われわれが制御することを望むニューロンのポピュレーションは３つのほぼ均等に刺激可能な領域であると近似することができる（中央のものが最も刺激しやすい）と仮定すると、われわれは、この加算されたポピュレーションから作動のポテンシャルの総数（加算されたポピュレーションにおけるニューロンの総数で除算される）が図面の曲線に従うことを望む。下記の等式を使用する。ここに、Ｓ_k,iはパルスＫの間のｉ番目の領域についての刺激関数、１_k,iはパルスＫの間のｉ番目の領域についての神経応答の平均確率γ（Ｋ）は、１から、最後の作動のポテンシャルが時間Ｋ．Ｔだけ前に生起した場合について演算された無反応期間の関数を減算したものに等しい。次いで、各 0.5msのビンにおける作動開始の確率は第15図に示されるように演算されることができる。この演算から、最初の10のビンについて要求される確率は下記のとおりである。与えられた電気パルスは、刺激の場所から相異なる距離において相異なる応答を導出する。α_iは或るパルスについての名目のＳとｉ番目の領域について発生した実際のＳの間に比として規定される。３つのサブ・ポピュレーションについてのα_iを、各ポピュレーション（１，２，３）について0.7，１、および0.7 であると仮定することにする。第17図は無反応性の関数（１−γ）の近似値を与え、γ（ガンマ）は最初の３つのビン（１ms）については（極めて近似的）に約１であり、その値から減少して約25ms（50番目の）ビンの後に約０になる。したがって、任意のビンにおける応答を演算するとき、最後の50ビンからの応答は適切なものである。それゆえ、γ（ガンマ）は最初の２つのビンについては約１であり、ビン10ぐらいの後には0.5 であり、次いでビン45の後には0.97、等である。３つの小領域の全部からの必要な刺激当りのポピュレーションの時間ヒストグラムを得るためには、下記の公式を適用する：したがって、演算を行うためには：１．時刻０より前においては作動開始の有意な量は存在しないと仮定する。（先行の証拠物がより早くコード化されたのであれば、プロセッサは、その証拠物からの１_kの値、およびどれくらい以前であったかを記憶しているはずである）。２．各パルスまたは「Ｋ」にわたりループ動作を行う。３．前記したようにＧ_k,iを演算する。４．前記の等式を用い必要なＳ_Kを演算する。また、３つの１_k,iの値を記憶させるが、これは将来のＧ_k,iの値の演算における使用を呼び起こす。５．ルックアップテーブル（前記で論じられた）を用いて、必要なパルス強度を決定する。６．正確な時間の値のためにパルスを管理し、ステップ２へ進む。この手順は、従来のソフトウエア技術を用いて容易に実施可能なものである。読者には明らかであるように、本発明の一般的な範囲内において変形および置換が可能である。特に、種々の処理用の要素が種々に配置され、それにより例えば、幾つかのまたはすべてのルックアップテーブルが装置の移植された部分のなかに位置するようにされることが可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９６年１０月２８日【補正内容】明細書多重パルス刺激装置技術分野本発明は電気的刺激を提供する装置、および人工内耳(移植蝸牛刺激装置、coc hlear implants)のような聴覚補強のための電気的刺激の方策を提供する方法および装置に関する。背景技術種々の形式の人工内耳が提案され、また製造されてきた。本発明の説明の目的のために、コクリアリミティド社（Cochlear Limited）から商業的に入手可能であるような装置を参照することができる。しかし、本発明が他の形式の聴覚補強装置にも同様に適用可能であることが了解されるべきである。蝸牛内の電極アレイが、受信刺激器ユニットとともに、電極アレイ内の選択される電極対に電気的刺激を与えるために、患者に外科手術的に移植される。受信刺激器ユニットは、誘導式の経皮的なリンクまたは直接の経皮的な接続を通して、外部の音響処理装置およびマイクロホンへ接続される。本発明は主として、適切な刺激を選択する過程、および音響的刺激に応答して供給される実際の刺激のパルスに関するものである。知られている装置によれば、刺激は電極の種々の対の間に印加され種々のモードの刺激を発生させることが可能である。一般的に、選択される電極の対は、検出された音調のピッチに関係する。この場合において、刺激は一致したパルスのタイミングと形状を一般的に使用してきており、振幅は検出された音響信号の振幅を参照して決定される。ピッチの知覚表象を誘導するために、検出された音調に関係する割合で刺激を行うことも知られている。しかし、これらの刺激に応答する患者の知覚が、正常の聴覚機構を用いる知覚とは相違することが決定されている。特に、そのような刺激に対する聴覚神経の応答が、同じ音響に対する正常な聴力の人間の神経の応答とは全く相違していることが決定されている。 Parkins ほかの論文“A fibre sum modulation code for a cochlear prosthe sis”ニューヨークアカデミーオブサンエンシズの年報、1983年、第490 頁、において、著者は、音響の刺激に対する正常の聴力の人間の神経の応答を模擬するやりかたで刺激を与えることを論じている。刺激の波形は、複雑な数学モデルを用いて変調され、刺激後の時間のヒストグラムが正常な聴力の場合のヒストグラムに近似するようにされる。しかし、記述されている装置は、移植可能なまたは可搬式の装置における実施の容易にするような実時間の処理には適していない。 scott ほかの米国特許明細書第4495384 は、人工内耳用の実時間処理の装置を開示する。この開示は、神経線維の無反応期間を補償するシステムを記述しておらず、その結果として、発生する刺激は、正常の聴力の場合に類似する時間領域の波形を有する神経の応答を提供しない。 MotzとRattay の“Signal processing strategies for electro stimulated e ar prostheses based in simulated nerve response”（1988）において著者は聴覚神経の線維の過分極、およびその結果としての高次のフォルマントについての患者の知覚の欠如に関連する問題を論じている。刺激は、単一の電極から与えられるものであるように、模擬された。著者は、当初の刺激のパルスの後に追加のパルスを使用し、後のパルスは振幅が相当に直線状に増大しているようにすることを提案する。この文献には、聴覚神経の構造に希望される刺激後の時間のヒストグラムを生成させるようパルスを選択することは記述されていない。本発明の１つの目的は、電気的刺激を発生させる実用的な装置を提供し、正常な聴力の人間の神経の構造の、与えられた音響刺激に対する時間領域の応答により良好に近似する聴覚神経の応答が発生するようにすることにある。発明のサマリー本発明の１つの観点によれば、本発明においては、音響信号に対応する電気信号を受理する処理手段および蝸牛へ電気的刺激を供給するに適合した刺激手段を具備する聴覚の補強装置であって、該刺激手段は蝸牛内に作動的に位置する複数の電極を有する電極アレイを包含し、該補強装置は選択された電極に刺激が与えられることが可能であるよう配置され、該刺激手段は該処理手段から受理する制御信号に応答するものである、人工内耳装置において、該処理手段は、予め定められた指示のセットに従い該電気信号を処理し、該指示のセットは、刺激されるべき電極を含み音響信号に応答して適用されるべき刺激、刺激の振幅、および刺激の時刻を決定し、該処理手段は、該刺激手段へ制御信号を供給し該刺激手段を一組の刺激を発生するようにさせ、該一組の刺激は、少くとも１つの電極について、第１の刺激のパルス、および該第１のパルスで刺激される複数の神経の線維の相対的な不応期内において少くとも１つの追加のパルスを包含し、該一組の刺激は、該一組の刺激に応答する患者の神経の構造が、該音響信号に対する正常の聴力の人間の時間領域の応答に近似する時間領域の応答特性を有するように選択されるものである、ことを特徴とする人工内耳装置が構成される。指示のセットは好適には、音響信号に対応する電気信号を、信号の部分が予め規定された特徴の群の１つに対応することを識別するよう解析する。これらは例えば、音素、音調、または和音を包含する。刺激のセットを提供するルックアップテーブルが形成されることが可能であり、該刺激のセットは音響特徴に対応する適切な時間領域の神経応答を作動的に誘導するよう決定されている。その代りに、神経応答は直接に演算されることが可能である。次いで、この刺激は電極アレイを通して供給される。刺激のセットは、神経線維の選択されたポピュレーションを刺激するように選択されることが可能であり、その場合に神経線維の無反応期間が考慮に入れられている。刺激のセットはまた、特定の神経線維の応答を考慮に入れ、好適には特定の患者の応答に適合させられることが可能である。例えば、各患者は電極アレイの相異なる挿入の度合いを有する可能性があり、幾つかの電極は操作後において活性的でない可能性があり、また相異なる患者が相異なる神経残存の度合いを有する可能性がある。刺激のセットは、個別の音響的刺激に対する正常の聴力の患者の時間領域の応答に近似させるための、刺激に対する神経の応答を可能にするよう選択される。この応答は、刺激後についてのヒストグラム、スパイク間の間隔のヒトスグラム、および／または、個別の神経の期間のヒストグラム、神経の選択された帯域またはポピュレーションの期間のヒストグラムを参照して、または刺激からの他の遠隔通信により決定されることが可能である。刺激のセットは、好適には神経応答のモデル、および統計的および／または数学的な解析を用いて、予じめ設計されることが可能である。その代りに、刺激のセットは実時間で演算されることが可能である。刺激のセットは単一のユニットの効果、またはポピュレーションの効果または好適にはこれら両者を考慮に入れるよう演算されることが可能である。本発明は、相異なる音響入力、個別の患者の独自性、の両者について刺激を適合させることを可能にする。電気的刺激により生起させられる聴覚応答の時間領域の波形が正常の聴力の人間により経験されるものにより近く接近するほど、患者が発生する知覚を解釈することがより容易になるのであると信じられている。図面の簡単な説明本発明が添付の図面を参照しつつ説明されるが、添付の図面において、第１図は、本発明のための理論的基礎の観点を概略的に示す図、第２図は、本発明による処理をブロック形式で示す図、第３図は、刺激の機能に対するスパイクの割合の、理論および測定によるプロットを図表的に示す図、第４図は、神経の集合のサンプルの期間のヒストグラムを示す図、第５図は、本発明の一実施例による、多重のパルスのヒストグラムを示す図、第６図は、標準の技術により発生させられるヒストグラムを示す図、第７図は、本発明の一実施例によるヒストグラムを示す図、第８図は、第５図の出力を発生させるために必要な電流の水準を示す図、第９図は、刺激により励起される作動のポテンシャルの広がりを示す図、第10図および第11図は、本発明の他の実施例をブロック形式で示す図、第12図は、蝸牛の移植のシステムを概略的に示す図、第13図は、音素に関連する時間およびパワーの信号を示す図、第14図は、ニューロンの種々の帯域についての作動開始の確率を示す図、第15図は、特別に選択された帯域についての種々の期間におけるスパイクの確率を示す図、第16図は、無反応期間の関数の例を示す図である。発明の記述本発明は、音響の補強装置を装着した患者へ電気的刺激を適用する広範囲の原理に関する。本発明は特定の実施例に関して記述されるが、可能な実施例の広範囲の変形が存在することが強調されるのである。例えば、要求される刺激を推定するには、神経の応答について種々のモデルが用いられることが可能であり、種々の刺激用の配置、例えば経皮の接続、が用いられることが可能である。考慮される形式の蝸牛の移植のシステムは、第12図に示され、一般的には、マイクロホン１を具備し、該マイクロホンは音響信号を受理し対応する信号を音声プロセッサ２へ進行させる。音声プロセッサは、受理した電気信号を処理し、刺激データの１つのセットを発生させる。これは、パワーとともに、外部コイル３から内部コイル４へ伝送され、次いで受理刺激器ユニット(RSU)５へ伝送され、該受理刺激器ユニットは刺激のパルスを電極列６の選択された電極対へ供給し、それにより、神経線維を刺激し使用者へ音響の知覚を提供する。神経の応答は、自明の関数、例えば入力の音響の信号、として導かれることはできない。応答を正確に模擬することの困難性の１つの観点は、システムの複雑性に関係する。正常の聴力の耳は約30,0 00の神経線維を有し、その各々は刺激期間のどの時点においても、他とは独立に、作動のポテンシャルに到達することができる。システムが正常の聴力の場合と同じ振舞いを行うようにさせる電気パルスを発生させることは可能ではない。本発明の実施の１つの観点は、パルスの数、振幅、形状、および率を変化させ、NHNRの近似を実現させることである。これは特に、作動のポテンシャルの正確な数（１つの代表的な繊維にわたり、またはその代りに線維の集合にわたり、計数されたもの）を波形の各々の「位相」内で、または波形の多くの適切に選択された位相にわたる平均において実現することにより達成される。この位相は刺激の期間における利用可能な区分に対応し、このことは変調率で制限されるのであり、もし変調率が音調の周波数の４倍であれば、各「位相」は波形の４分の１になる。このことはNHNRの階段状の近似をもたらし、この近似は音響の場合に極めて類似する。特別に設計された刺激は、模擬された音調の各期間にわたり適用され、聴覚的および電気的な刺激に対する聴覚神経の応答の計算機による模擬および数学的解析により設計される。空間・時間的な神経の応答を改善するために、波形の変形が用いられる。これらの変形は、NHNRの空間・時間的なパターンをよりよく模擬するため、パルスの数、振幅、間隔、および幅の変形を包含する（ただしそれに限定されることはない）。これらの自由度は、従来のシステムにおいても提供されるが、一般的には利用されていない。本発明は、種々の応用における要求にしたがい、種々の形式の時間的応答を可能にする。１つの方法は、刺激の期間当り複数のパルスを適用することにより刺激当りの正確な集合のヒストグラムにできるだけ近い近似を実現するよう本発明を利用することである。パルスの振幅は、波形の各部分において正確な数の作動のポテンシャルを発生するように選択されることが可能である。パルスの寸法は、種々の手段を用いて選択されることが可能であり、該手段の例は下記に記述される。本発明のその他の観点は、ニューロンの屈折の特性を利用することにより、本発明により、電極の刺激範囲(SRE)内において相異なる帯域が相異なる時刻に作動開始するように刺激を供給することが可能であることである。これは、刺激が、各帯域内における希望されるパルス間のタイミングに実現することを可能にし、それにより正常の聴力における帯域間の位相の関係に近似させることができる。選ばれる帯域の寸法は選択することが可能であり、それにより帯域は患者の最良の知覚を生じさせる寸法に選択されることが可能である。これは、患者ごとに慣例化されることが可能である。本発明は主として、標準の二位相のパルスを利用する利用可能な移植のシステムの場合について記述される。パルスの形状を変化させることは、関連する神経の構造の時間領域の応答を必然的に変化させる。明らかに代替のパルス形状は前記の効果の詳細部分を変化させるけれども、本発明の範囲は、現実のまたは標準のパルス形状の使用に限定されるものではない。本発明がより充分に理解されるために、最初に簡単に、理論的基礎を考慮することにする。従来の蝸牛の移植においては、聴覚神経のニューロンは、電極列における電極間に一連の二位相の電流を印加することにより刺激される。二位相の刺激の各々はニューロンの１つの群を作動開始させる。刺激により作動開始するニューロンの数は、刺激を行う電極に対するニューロンの群の相対的位置のような要素、およびニューロンの刺激の経歴により決定される。過去の刺激のために多数のニューロンが不応期にある場合には、新しい刺激の適用は、最初に刺激される場合にそうであるほど多くを作動開始させることはないであろう。本発明により、単一の電極に近接する神経のみでない神経のより広範囲の集合の時間的応答の代表がどれであるかの評価を提供することは、さらに望ましいことである。刺激電極に対する位置による、ニューロン応答の変動を克服するために、ニューロンは条片に分割されたものと考えることができ、この条片の各々は、与えられた刺激パルスの適用により均等に刺激されるニューロンを含むと仮定される。これは第１図に概略的に示される。電極10，11の領域におけるニューロン12はｉ，ｉ＋１、等の符号の付された条片に概念的に分割される。単一の二位相の刺激が種々の振幅において電極10，11間に印加され、ニューロンのｉ番目の条片が監視されると仮定する。もちろん実際には任意の与えられたパルスが多重の条片を刺激するであろうが、この条片は刺激用の電極に最もよく応答するニューロンを包含すると仮定する。刺激の関数Ｓ_KはＫ番目のパルスからの神経の応答をあらわす。Ａ_KはＫ番目のパルスの振幅である。各条片について、Ａ_KとＳ_Kに関する表を作成することは可能である。実際には、ニューロンは、個別の二位相のパルスによってではなく一連の刺激により刺激される。各電気的刺激は、Ｎ_lkの作動のポテンシャルのニューロンの単一の条片から、ニューロンの応答を導出するが、ここにＮは条片におけるニューロンの数であり、１_kはパルスｋの期間において作動のポテンシャルを達成する条片からの任意のニューロンの平均の確率である。１_kを導出する一連の刺激用パルスにおけるパルスが、Ｓ_kを導出する個別のパルスと同じ振幅を有することは知られており、この場合にＳ_kと１_kは下記のように関係している：パルス期間はＴに等しいとする。（ｎ＋ｃ）は相対的不応期間の長さをＴで除算したもの、γ（ｋ−ｉ）は、１から最後の作動のポテンシャルからの時間にＴについて測定された不応関数を減算したものである。したがって、Ｓ_Kを決定し次いで適用されるべき二位相のパルスＡ_kの適切な振幅をルックアップすることにより、特定の１_kを発生させることが可能である。以上において、神経線維のｉ番目の刺激された条片における希望される神経の応答１_kを実現するために、適用されるべき二位相の刺激の振幅をどのように決定するかが示されてきた。神経の応答への音響信号の連系蝸牛移植の技術において用いられる現在の音声プロセッサは、音声の有意の特徴を抽出することに依存する。例えば、SMSP過程を用い、受理される音響信号に対応する電気信号は、帯域通過濾波器、例えば16により処理され、それにより各チャンネルにおける振幅に対応する信号が発生する。最大の振幅、例えば６を有する該振幅の信号の選択された数は、刺激用のパルスの振幅を変調するために用いられる。本発明をそのようなシステムを組み込むためには、刺激が発生すべき各帯域において、正常の聴力の条件下において実現する可能性のある１_kを演算することが必要である。この１_kは、蝸牛の適切なモデルおよび正常なニューロンの応答を用いることにより演算されることが可能である。例えば、Parkins et al．“A Fibre Sum Modulation Code for a Cochlear Prosthesis”，Annals of the Ne w York Academy of Sciences，1983，p.490、または、他の多くの発表されたモデルの１つを参照されたい。次いで１_kは前記の等式により適切なＳ_kに写像され、Ａ_kからＳ_kへの写像は適用されるべき二位相のパルスの振幅を決定するために用いられる。この過程は第２図に示される。入力信号20は特定の特徴または特徴のセットを抽出するために、ソフトウエア21により処理される。この過程は従来の鍋牛移植の形式、例えば SMSPまたはフォルマントの識別であることが可能である。その代りに、音素又は類似の特徴、例えば個別の音楽音調を認識するソフトウエアの過程であることが可能である。認識された特徴はルックアップテーブル22を通して参照され希望される正常の聴力の神経の応答を提供し、該神経の応答は抽出された特徴の知覚に対応する。次いでＳ_kは前記の等式を参照して決定されることができる。次いで、各パルスについての振幅Ａ_kはルックアップテーブル24から導出されることができる。同時に、この実施例によれば、入力信号20は空間的な刺激について電極対を選択するように処理25される。次いで、刺激は、導出されたＡ_kを25で選択された電極の場所と組合わせることにより決定26され、刺激のセットが電極列27 に供給される。ルックアップテーブルは、任意の従来の記憶装置を使用して提供されることが可能である。第１のテーブルは患者の知覚の要求される形式、すなわち、対応する正常の聴力の神経の応答のパターンをともなう抽出された特徴（例えば、音素または音調）である。テーブルへの他の入力は、知覚の要求される音量の水準である。ルックアップテーブルの出力は、電気的刺激のセットであり、該電気的刺激は希望される神経の応答を実現させる。これらは、好適には、前記の方法に類似の方法によりオフラインで演算され、記憶される。この配置はプロセッサの容量の減少を可能にするが、その理由はすべての波形が完全に演算される必要がないからである。第２のルックアップテーブル24は、入力として、刺激のパルスの幅、刺激の割合、および希望される刺激の関数（Ｓ_k）を必要とし、これについて要求される刺激の振幅Ａ_kを返還する。ルックアップテーブル用の値は種々の方法で求められることが可能である。１つの方法は、種々の振幅および割合（各パルス幅について）における種々のパルス割合についての、動物の研究を用いることである。測定される応答から、「ｓ」の関数が演算されることができる。第３図は、二位相のパルスの期待されるスパイクの割合を、Ｓ関数（与えられたパルス割合とパルス幅について）対実際の実験結果の関数として表示する。実験結果は、種々のパルス割合およびパルス強度における固定された幅の二位相のパルスを入力し、神経の応答の割合を図表であらわすことにより得られた。理論値は下記のように演算されることが可能である。作動のポテンシャルのタイミングを記述する確率的な過程は自己励起点の過程（SnyderおよびMiller，1991）であると仮定する。時間ｔまでのスパイク（事象）の数をＮ_tであると規定すると、任意の時間ｔにおいて、最後のスパイク以来の時間はｔ−ｔ_Ntに等しい。ポイントの過程の強度(Snyder and Miller，1991) は、ｓ（ｔ）ｒ（ｔ−ｔ_Nt）に等しい。ここに、ｓ（ｔ）＞０は刺激に関係する関数であり、時間に依存するものであり（ニューロンの特性およびニューロンに供給される信号により決定される）、ｒ（．）＞０は無反応期間の関数であり、最後の作動のポテンシャル以来の時間の関数として作動のポテンシャルの発生の割合を低下させるものである。ｒ（．）はニューロンの特性によってのみ決定され、およびおそらく刺激（電気的または音響的）の形式により決定され、刺激の寸法には無関係である。システムにおいてｓ関数は期間Ｔの間隔をおいた同一のパルスのセットであり、各パルスの幅Ｗはニューロンの死時間より小であると考える。無反応期間の関数ｒ（ｔ−ｔ_Nt）は下記の領域にわたり一定であるとする：この領域にわたり一定であるとするのである。次のように規定する。ここにＡは、パルスの期間においてポアソン割合ｓ（ｔ）をとる点が存在せず、無反応期間の効果が存在しない確率である。α_nは、最後の作動のポテンシャルがｎパルス前に生起した場合における、屈折の関数の寸法である。Ｎを最小の整数であって、（Ｎ＋１）Ｔ−Ｗ＞ｂであるもの、と規定する。その場合に、定常時の神経の作動開始の平均の割合は、下記で与えられる。次いで、与えられた条件につき、Ｓ関数を電気的強度へ関係づけるルックアップテーブル用の値が導出されることが可能である。これは幾つかの方法で行われることが可能である。比較的簡単な方法は、パルスの割合および強度の幾つかの条件下において神経の応答を測定することにより発生させられる与えられたパルスについて「Ｓ」関数を単に測定することを、必然的にともなう。例えば、第３図から、強度が約35のパルスは、200ppsで発生させられると、約 10のＳ関数に等しくなり、強度の増大は、直線状の正のオフセットの関係においてＳ関数の増大におおよそ関係する。その代りに、200ppsにおいては、例えば20のＳ関数を発生させるためには、約 40の強度の刺激が必要である。もちろん、さらに研究を行えば、関係のより詳細な表現がもたらされることが可能であるが、この簡単な当初の方策は合理的な表現を提供する。与えられたパルスの割合および幅についての必要な電流値を決定する代替の方法は、一定の割合と幅で一連のパルスを（各患者について）適用し、電流のしきい値および快適値の水準を決定する方法であろう。次いで、各水準における実効的な「Ｓ」関数の寸法を表示する第２のパラメータは、マスキングの研究またその代りに実験により決定されることが可能であり、該実験においてはパラメータが変化させられ、知覚の応答が記録される、すなわち、電流強度とＳ関数の間の与えられた比例性の仮定の下に、特定の音響がコード化され次いで患者に対し反覆的に演奏される。「最良の」応答を返還する比例性は、自然性の観点についても、信号の識別可能性についても、ルックアップテーブルに記憶されることが可能である。したがって、この特定の実施例においては、３つのパラメータが存在することが可能であり、それは、しきい値および快適性の水準の電流、および、電流強度（与えられたパルス割合における）を「Ｓ」関数に関係づけるスカラーのパラメータである。これは、各電極刺激の組合せについて行われることが必要である可能性があることに注意すべきである。（すなわち、各々についての単極性のもの、各対についての二極性のもの、等）本発明の範囲内において、パルスのタイミングは種々のやりかたで決定されることが可能であることが了解されるべきである。簡単な実施例においては、すべての電極について一定のパルス割合が用いられるべきである。このパルス割合はもちろん、相対的な屈折の期間、代表的には20ms、より速くなくてはならず、好適な値は１msである。好適な実施例においては、各電極について、隣接する神経のポピュレーションの特性周波数の整数倍であるようなパルス割合が用いられる。第10図は、本発明の代替の実施例をブロック形式で示す。この場合において、受理した音響信号はトランスジューサにより処理され次いでｎ個の出力をもつ濾波器のバンクへ進入する。例示としては、この数は６である。各チャンネルについて、神経の構造のその部分の神経応答のモデルは、チャンネル内に含まれる音響信号のその部分についての正常聴覚神経応答（NHNR）を発生させるために用いられる。次いでＳ_Kが前記の等式を用いて演算されることができる。Ｓ_Kは、前に論じられたように、ルックアップテーブルにおけるＡ_Kに関係することができる。次いでこのＡ_Kは、適切な電極対を振幅Ａ_Kで刺激するために、RSU への指示の基礎として用いられることができる。第11図は、第10図に関係する実施例を示す。両者の相違は、濾波器のバンクからの各チャンネルの出力について、基本の音調を導出するためにFFT 技術が用いられることである。第１図に関連して記述されるものに類似の過程を用いて、この音調はルックアップテーブルを通してNHNRへ関係づけられ、Ｓ_Kが演算され、追加のルックアップテーブルから対応するＡ_Kが決定される。次いで刺激の指示が決定されたＡ_KにもとづいてRSU へ送られ、音調に対応する電極の場所へ送られる。この過程は、各チャンネルについて行われ、またはSMSP技術により決定される最大の振幅を有するチャンネルの選択されたセットについて行われることが可能である。第８図および第９図は、本発明の原理を示す。ポピュレーションの応答を１kH z の音調についてのNHNRからのものに類似になるようにするには、４μｓの二位相のパルスの連続的に反復するセットを適用し、その場合に振幅は４，6.5，７，０の比率でありその結果の神経応答は10，24，10，０の比率であるようにすることが可能である。これは第８図および第９図に示される。以下に記述する説明用の例により提案される刺激の方策は、蝸牛移植用の音声プロセッサについての実施が可能であるよう設計され、該音声プロセッサは信号を二位相のパルスの形式にコード化する。図示される例は、固定幅、二位相、二極性のパルスを用い、その場合全体のパルス幅は250μｓである。第６図は、期間当り１パルスを用いる、換言すれば標準の刺激の技術を用いる、出力パルスを示す。そのような固定の割合の刺激の技術は、刺激の周波数以外の任意の周波数における希望される出力のヒストグラムの密接な近似を構成することはできないことは明らかである。多重パルスの電気的刺激のモデルは、試行錯誤の様式で電流の水準の１つのセットが見出されるまで反復されるが、このことは本発明により要求されるヒストグラムを提供する。その結果は第７図に示される。各期間について実際のヒストグラムは第５図に示される希望される近似に密接に類似している。第６図と比較すると、本発明がより密接な近似を提供することは、明らかである。実例下記において、特定の音響入力に関係して、本発明の技術の実施状況が記述される。音素／ｅ（短い「eh」のように発音される）が、パワーのスペクトル密度とともに示される。スペクトルが周波数スペクトルにおいて幾つかのピークを有することに注意されたい（約800，500、および 200Hzにおいて）。これらは、刺激のために目標とされる主要な周波数として用いられることが可能である。信号は、独立した音響からのものである。この実例は、Benjamin D.Brayand，John D.Gowdy“Simulation of Stages I a nd II of Seneff's Auditory Model（SAM）Using Matlab”，Proceedings of th e 1993 Matlab User's Group Conference、からのモデルに適用された。該モデルは、基底膜の40の領域からのニューロンについての平均神経応答を提供する（高周波数から低周波数への特性周波数にわたり）。もちろん、モデルは要求される任意の数の帯域について設定されることが可能であり、例えば各刺激用電極に対応する帯域の応答についてである。幾つかの帯域についての応答が第 14図に示される。この結果を得るために他のモデルおよびソフトウエアを用いることが可能であることが了解されるであろう。本発明の技術は、電極に近いニューロンの特性周波数に対応する各帯域をコード化するために用いられることが可能である。いまのところ、（例えば）帯域40 が電極に対応すると想定し、その電極用のパルスを発生させるために本発明の技術がどのように用いられ得るかを検討することにする。他の電極もまた同時にコード化されることが可能であることが了解されるであろう。ここでの神経の応答においては、２つの観点が存在する。おそらくは初期の効果による、時間の経過につれての確率の大幅な低下、および、微細構造である。本発明は、両者について使用者に情報を提供する。ここにおける応答の微細構造は、４msの周期または 250Hzの周波数に対応する、80msにおける約20の周期を有する。例として、周期あたり８パルスについてコード化を行い、その場合に2000Hzのコード化の周波数、または換言すれば 0.5ms のビン寸法が必要である。図表に示される確率は、前記の理論による、１_KまたはNHNRである。それゆえ、与えられた公式を用いて、Ｓ_Kを算出することができ、該Ｓ_Kは必要な応答を与える。われわれが制御することを望むニューロンのポピュレーションは３つのほぼ均等に刺激可能な領域であると近似することができる（中央のものが最も刺激しやすい）と仮定すると、われわれは、この加算されたポピュレーションから作動のポテンシャルの総数（加算されたポピュレーションにおけるニューロンの総数で除算される）が図面の曲線に従うことを望む。下記の等式を使用する。ここに、Ｓ_k,iはパルスＫの間のｉ番目の領域についての刺激関数、１_k,iはパルスＫの間のｉ番目の領域についての神経応答の平均確率γ（Ｋ）は、１から、最後の作動のポテンシャルが時間Ｋ．Ｔだけ前に生起した場合について演算された無反応期間の関数を減算したものに等しい。次いで、各 0.5msのビンにおける作動開始の確率は第15図に示されるように演算されることができる。この演算から、最初の10のビンについて要求される確率は下記のとおりである。与えられた電気パルスは、刺激の場所から相異なる距離において相異なる応答を導出する。α_iは或るパルスについての名目のＳとｉ番目の領域について発生した実際のＳの間に比として規定される。３っのサブ・ポビュレーションについてのα_iを、各ポピュレーション（１，２，３）について0.7，１、および0.7 であると仮定することにする。第16図は無反応性の関数（１−γ）の近似値を与え、γ（ガンマ）は最初の３つのビン（１ms）については（極めて近似的）に約１であり、その値から減少して約25ms（50番目の）ビンの後に約０になる。したがって、任意のビンにおける応答を演算するとき、最後の50ビンからの応答は適切なものである。それゆえ、γ（ガンマ）は最初の２つのビンについては約１であり、ビン10ぐらいの後には0.5 であり、次いでビン45の後には0.97、等である。３つの小領域の全部からの必要な刺激当りのポピュレーションの時間ヒストグラムを得るためには、下記の公式を適用する：したがって、演算を行うためには：１．時刻０より前においては作動開始の有意な量は存在しないと仮定する。（先行の証拠物がより早くコード化されたのであれば、プロセッサは、その証拠物からの１_kの値、およびどれくらい以前であったかを記憶しているはずである）。２．各パルスまたは「Ｋ」にわたりループ動作を行う。３．前記したようにＧ_k,iを演算する。４．前記の等式を用い必要なＳ_Kを演算する。また、３つの１_k,iの値を記憶させるが、これは将来のＧ_k,iの値の演算における使用を呼び起こす。５．ルックアップテーブル（前記で論じられた）を用いて、必要なパルス強度を決定する。６．正確な時間の値のためにパルスを管理し、ステップ２へ進む。この手順は、従来のソフトウエア技術を用いて容易に実施可能なものである。読者には明らかであるように、本発明の一般的な範囲内において変形および置換が可能である。特に、種々の処理用の要素が種々に配置され、それにより例えば、幾つかのまたはすべてのルックアップテーブルが装置の移植された部分のなかに位置するようにされることが可能である。請求の範囲１．音響信号に対応する電気信号を受理する処理手段および蝸牛へ電気的刺激を供給するに適合した刺激手段を具備する聴覚の補強装置であって、該刺激手段は蝸牛内に作動的に位置する複数の電極を有する電極アレイを包含し、該補強装置は選択された電極に刺激が与えられることが可能であるよう配置され、該刺激手段は該処理手段から受理する制御信号に応答するものである、聴覚の補強装置において、該処理手段は、予め定められた指示のセットに従い該電気信号を処理し、該指示のセットは、刺激されるべき電極を含み音響信号に応答して適用されるべき刺激、刺激の振幅、および刺激の時刻を決定し、該処理手段は、該刺激手段へ制御信号を供給し該刺激手段を一組の刺激を発生するようにさせ、該一組の刺激は、少くとも１つの電極について、第１の刺激のパルス、および該第１のパルスで刺激される複数の神経の線維の相対的な無反応期間内において少くとも１つの追加のパルスを包含し、該一組の刺激は、該一組の刺激に応答する患者の神経の構造が、該音響信号に対する正常の聴力の人間の時間領域の応答に近似する時間領域の応答特性を有するように選択されるものである、ことを特徴とする聴覚の補強装置。２．該指示のセットは、該電気信号を解析し、電気信号の一部が音響の予め規定された群のいずれに対応するかを決定する手段、該一組の刺激に対応する制御信号を含む該群の特徴へ参照されるルックアップテーブルを包含し、それにより、与えられた電気信号について実現するよう要求される刺激は該電気信号の解析の順次の段階により決定されることができ、その場合に一組の刺激に対応する適切な制御信号は該ルックアップテーブルから得られるようになっている、請求の範囲１記載の聴覚の補強装置。３．該電気信号は複数の周波数チャンネル内で解析され、各チャンネルについて、神経の構造の一部の時間領域の応答の近似に対応して個別の解析が行われ、このことは周波数チャンネルに最もよく応答する神経の線維のポピュレーションに対応して行われる、請求の範囲１または２記載の聴覚の補強装置。４．受理された音響信号は神経応答のモデルを用いて処理されそれにより該音響信号の試料に対する正常の聴力の人間の時間領域の応答の近似が決定され、該近似は希望される刺激の振幅を導出するのに用いられる、請求の範囲１記載の聴覚の補強装置。５．該振幅は、正常の聴力の人間の時間領域の応答の近似に対応して患者についての希望される刺激の関数を演算することにより決定され、それにより希望される刺激の振幅が導出される、請求の範囲４記載の聴覚の補強装置。６．該希望される刺激の関数は、ルックアップテーブルを用いる希望される刺激の振幅に関係する、請求の範囲４記載の聴覚の補強装置。７．刺激される各電極について、刺激のセットは、協働する神経の相対的無反応期間よりもより急速な速度で実現される多重のパルスを具備する請求の範囲１記載の聴覚の補強装置。８．各電極について、刺激のセットは、隣接するニューロンが刺激当たりのポピュレーションの時間ヒストグラムをあらわすように選択され、該時間ピストグラムは、正常な聴力の人間において対応する音響刺激により発生する刺激当たりのポピュレーションの時間ヒストグラムの近似である、請求の範囲７記載の聴覚の補強装置。９．該指示のセットは、刺激用の各電極について、セットから選択された１つまたはそれ以上の指示に従って刺激のセットを決定し、この刺激のセットは神経の応答のモデル、予め定められた患者の応答のデータ、および該刺激手段からの遠隔通信を具備する、請求の範囲８記載の聴覚の補強装置。 10．該刺激のセットの少くとも幾つかはニューロンの種々のポピュレーションの帯域を励起するように選択される、請求の範囲７〜９のいずれかに記載の聴覚の補強装置。 11．該ポピュレーションの帯域の寸法は、実験的に導出された患者のデータに従い、患者による音響の知覚の自然性を最大にするよう、選択される、請求の範囲10記載の聴覚の補強装置。 12．該帯域の寸法は、患者ごとに慣例化されている、請求の範囲11記載の聴覚の補強装置。 13．聴覚の補強装置について選択された電極に適用されるべき刺激のセットを決定する方法であって、該補強装置は、音響信号に対応する電気信号を受理する処理手段および人間の蝸牛に電気的刺激を供給するに適合する刺激手段を具備し、該刺激手段は蝸牛内に作動的に位置づけられる複数の電極を有する電極アレイを包含し、該補強装置は選択された電極に刺激が供給されることを可能にするよう配置され、該刺激手段は該処理手段から受理する制御手段に応答するものであり、該方法は予め定められた指示のセットに従って該電気信号を処理する過程を具備し、該指示のセットは、電気信号を解析し刺激されるべき電極を決定すること、刺激されるべき各電極について、該刺激のセットに応答し各電極に応答する患者の神経の構造が正常の聴力の人間の時間領域の応答の近似である時間領域の応答を有するように、刺激のセットを決定し、その場合に該刺激のセットは複数の刺激を包含し各刺激は少くとも刺激の振幅および刺激のタイミングを包含するようにすること、および、該刺激手段へ制御信号を供給し該刺激手段が該刺激のセットを発生するようにさせること、を具備することを特徴とする刺激のセットを決定する方法。 14．該解析の段階は、電気信号の一部が音響の特徴の予め規定される群のいずれに対応するかを決定する過程をさらに具備し、該群の特徴へ参照を行うルックアップテーブルは対応する刺激のセットを包含し、それにより与えられた電気信号について現出することが要求される刺激は該電気信号の解析の順次の段階により決定されることができ、該刺激のセットに対応する適切な制御信号が該ルックアップテーブルから得られるようになっている、請求の範囲13記載の方法。 15．該電気信号は複数の周波数チャンネル内で解析され、各チャンネルについて、神経の構造の一部の時間領域の応答の近似に対応して個別の解析が実行され、該神経の構造は周波数チャンネルに最もよく応答する神経の線維のポピュレーションに対応するものである、請求の範囲13または14記載の方法。 16．該決定の段階は、神経の応答のモデルを用いて実行され、該音響信号の試料に対する正常の聴力の人間の時間領域の応答の近似を決定し、該近似は希望される刺激の振幅を導出するために用いられる、請求の範囲15記載の方法。 17．該振幅は、正常の聴力の人間の時間領域の応答の近似に対応して患者についての希望される刺激の関数を演算することにより決定され、それにより希望される刺激の振幅が導出される、請求の範囲16記載の方法。 18．該希望される刺激の関数は、ルックアップテーブルを用いる該希望される刺激の振幅に関係する、請求の範囲16記載の方法。 19．各刺激される電極について、刺激のセットは、協働するニューロンの相対的無反応期間よりもより迅速な速さで現出される多重のパルスを具備する、請求の範囲13記載の方法。 20．刺激のセットは、各電極について、隣接するニューロンが刺激当たりのポピュレーションの時間ヒストグラムをあらわすように選択され、この時間ヒストグラムは、正常の聴力の人間における対応する音響刺激により発生させられる刺激当たりのポピュレーションの時間ヒストグラムの近似である、請求の範囲19記載の方法。 21．該指示のセットは、各刺激の電極について、神経の応答のモデル、予め定められた患者の応答のデータ、および該刺激手段からの遠隔通信からなるセットから選択された１つまたはそれ以上の技術に従い、刺激のセットを決定する、請求の範囲20記載の方法。 22．刺激のセットの少くとも幾つかはニューロンの種々のポピュレーションの帯域を励起するように選択される、請求の範囲19〜21のいずれかに記載の方法。 23．ポピュレーションの帯域の寸法は、患者による音響の知覚を最大にするため、実験的に導出された患者のデータに従い選択される、請求の範囲22記載の方法。 24．帯域の寸法は、患者ごとに慣例化されている、請求の範囲23記載の方法。【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９６年１１月２０日【補正内容】【図１１】【図１２】

Claims

【特許請求の範囲】１．音響信号に対応する電気信号を受理する処理手段および蝸牛へ電気的刺激を供給するに適合した刺激手段を具備する聴覚の補強装置であって、該刺激手段は蝸牛内に作動的に位置する複数の電極を有する電極アレイを包含し、該装置は選択された電極に刺激が与えられることが可能であるよう配置され、該刺激手段は該処理手段から受理する制御信号に応答するものである、聴覚の補強装置において、該処理手段は、予め定められた指示のセットに従い該電気信号を処理し、該指示のセットは、刺激されるべき電極を含み音響信号に応答して適用されるべき刺激、刺激の振幅、および刺激の時刻を決定し、該処理手段は、該刺激手段へ制御信号を供給し該刺激手段を一組の刺激を発生するようにさせ、該一組の刺激は、少くとも１つの電極について、第１の刺激のパルス、および該第１のパルスで刺激される複数の神経の線維の相対的な無反応期間内において少くとも１つの追加のパルスを包含し、該一組の刺激は、該一組の刺激に応答する患者の神経の構造が、該音響信号に対する正常の聴力の人間の時間領域の応答に近似する時間領域の応答特性を有するように選択されるものである、ことを特徴とする聴覚の補強装置。２．該指示のセットは、該電気信号を解析し、電気信号の一部が音響の予め規定された群のいずれに対応するかを決定する手段、該一組の刺激に対応する制御信号を含む該群の特徴へ参照されるルックアップテーブルを包含し、それにより、与えられた電気信号について実現するよう要求される刺激は該電気信号の解析の順次の段階により決定されることができ、その場合に一組の刺激に対応する適切な制御信号は該ルックアップテーブルから得られるようになっている、請求の範囲１記載の聴覚の補強装置。３．該信号は複数の周波数チャンネル内で解析され、各チャンネルについて、神経の構造の一部の時間領域の応答の近似に対応して個別の解析が行われ、このことは周波数チャンネルに最もよく応答する神経の線維のポピュレーションに対応して行われる、請求の範囲１または２記載の聴覚の補強装置。４．受理された音響信号は神経応答のモデルを用いて処理されそれにより該音響信号の試料に対する正常の聴力の人間の時間領域の応答の近似が決定され、該近似は希望される刺激の振幅を導出するのに用いられる、請求の範囲１記載の聴覚の補強装置。５．該振幅は、正常の聴力の人間の時間領域の応答の近似に対応して患者についての希望される刺激の関数を演算することにより決定され、それにより希望される刺激の振幅が導出される、請求の範囲４記載の聴覚の補強装置。６．該希望される刺激の関数は、ルックアップテーブルを用いる希望される刺激の振幅に関係する、請求の範囲４記載の聴覚の補強装置。７．刺激される各電極について、刺激のセットは、協働する神経の相対的無反応期間よりもより急速な速度で実現される多重のパルスを具備する請求の範囲１記載の聴覚の補強装置。８．各電極について、刺激のセットは、隣接するニューロンが刺激当たりのポピュレーションの時間ヒストグラムをあらわすように選択され、該時間ヒストグラムは、正常な聴力の人間において対応する音響刺激により発生する刺激当たりの時間ヒストグラムの近似である、請求の範囲７記載の聴覚の補強装置。９．該指示のセットは、刺激用の各電極について、セットから選択された１つまたはそれ以上の指示に従って刺激のセットを決定し、この刺激のセットは神経の応答のモデル、予め定められた患者の応答のデータ、および該刺激手段からの遠隔通信を具備する、請求の範囲８記載の聴覚の補強装置。 10．該刺激のセットの少くとも幾つかはニューロンの種々のポピュレーションの帯域を励起するように選択される、請求の範囲７〜９のいずれかに記載の聴覚の補強装置。 11．該ポピュレーションの帯域の寸法は、実験的に導出された患者のデータに従い、患者による音響の知覚の自然性を最大にするよう、選択される、請求の範囲10記載の聴覚の補強装置。 12．該帯域の寸法は、患者ごとに慣例化されている、請求の範囲11記載の聴覚の補強装置。 13．聴覚の補強装置について選択された電極に適用されるべき刺激のセットを決定する方法であって、該補強装置は、音響信号に対応する電気信号を受理する処理手段および人間の蝸牛に電気的刺激を供給するに適合する刺激手段を具備し、該刺激手段は蝸牛内に作動的に位置づけられる複数の電極を有する電極アレイを包含し、該装置は選択された電極に刺激が供給されることを可能にするよう配置され、該刺激手段は該処理手段から受理する制御手段に応答するものであり、該方法は予め定められた指示のセットに従って該電気信号を処理する過程を具備し、該指示のセットは、電気信号を解析し刺激されるべき電極を決定すること、刺激されるべき各電極について、該刺激のセットに応答し各電極に応答する患者の神経の構造が正常の聴力の人間の時間領域の応答の近似である時間領域の応答を有するように、刺激のセットを決定し、その場合に該刺激のセットは少くとも刺激の振幅および刺激のタイミングを包含するようにすること、および、該刺激手段へ制御信号を供給し該刺激手段が該刺激のセットを発生するようにさせること、を具備することを特徴とする刺激のセットを決定する方法。 14．該解析の段階は、電気信号の一部が音響の特徴の予め規定される群のいずれに対応するかを決定する過程をさらに具備し、該群の特徴へ参照を行うルックアップテーブルは対応する刺激のセットを包含し、それにより与えられた電気信号について現出することが要求される刺激は該電気信号の解析の順次の段階により決定されることができ、該刺激のセットに対応する適切な制御信号が該ルックアップテーブルから得られるようになっている、請求の範囲13記載の方法。 15．該信号は複数の周波数チャンネル内で解析され、各チャンネルについて、神経の構造の一部の時間領域の応答の近似に対応して個別の解析が実行され、該神経の構造は周波数チャンネルに最もよく応答する神経の線維のポピュレーションに対応するものである、請求の範囲13または14記載の方法。 16．該決定の段階は、神経の応答のモデルを用いて実行され、該音響信号の試料に対する正常の聴力の人間の時間領域の応答の近似を決定し、該近似は希望される刺激の振幅を導出するために用いられる、請求の範囲15記載の方法。 17．該振幅は、正常の聴力の人間の時間領域の応答の近似に対応して患者についての希望される刺激の関数を演算することにより決定され、それにより希望される刺激の振幅が導出される、請求の範囲16記載の方法。 18．該希望される刺激の関数は、ルックアップテーブルを用いる該希望される刺激の振幅に関係する、請求の範囲16記載の方法。 19．各刺激される電極について、刺激のセットは、協働するニューロンの相対的無反応期間よりもより迅速な速さで現出される多重のパルスを具備する、請求の範囲13記載の方法。 20．刺激のセットは、各電極について、隣接するニューロンが刺激当たりの時間ヒストグラムをあらわすように選択され、この時間ヒストグラムは、正常の聴力の人間における対応する音響刺激により発生させられる刺激当たりのポピュレーションの時間ヒストグラムの近似である、請求の範囲19記載の方法。 21．該指示のセットは、各刺激の電極について、神経の応答のモデル、予め定められた患者の応答のデータ、および該刺激手段からの遠隔通信からなるセットから選択された１つまたはそれ以上の技術に従い、刺激のセットを決定する、請求の範囲20記載の方法。 22．刺激のセットの少くとも幾つかはニューロンの種々のポピュレーションの帯域を励起するように選択される、請求の範囲19〜21のいずれかに記載の方法。 23．ポピュレーションの帯域の寸法は、患者による音響の知覚を最大にするため、実験的に導出された患者のデータに従い選択される、請求の範囲22記載の方法。 24．帯域の寸法は、患者ごとに慣例化されている、請求の範囲23記載の方法。