(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
聴覚人工器管であって、複数の個々にアドレス可能な電極を含む電極配列と、音響信号に応答して前記電極の選定された群に電気刺激を供するように適合した刺激装置とを含んで成り、前記刺激及び対応の電極の群の分類が所定の命令セットに対応して決定されるものであり、
種々の音響信号に対応して、２以上の異なる電流分布幾何学様式が使用者の聴覚構造体において誘発されうることを特徴とする人工器官。
【請求項２】
前記異なる電流分布幾何学様式が：
異なる複数の刺激モードの選定；及び
異なる複数の電極幾何学様式の使用；
から成る群から選ばれる要因のいずれか又はその組合せにより誘発される、請求項１記載の人工器管。
【請求項３】
前記電極が２以上の群に分類され、そして各群の中の１又は複数の電極を異なる複数の刺激モードを利用して刺激する、請求項１又は２記載の人工器管。
【請求項４】
前記電極配列の中の前記電極の１又は複数の群の中の１又は複数の電極が、この電極配列の中の前記電極の別の群の中の１又は複数の電極と異なる幾何学様式を有する、請求項１又は２記載の人工器管。
【請求項５】
前記電極が少なくとも１個の追加の蝸牛電極を含む、請求項１〜４のいずれか１項記載の人工器管。
【請求項６】
聴覚人工器管であって、複数の個々にアドレス可能な電極を含む電極配列（１）と、音響信号に応答して前記電極の選定された群に電気刺激を供するように適合し、且つ使用者の聴覚構造体において少なくとも２種類の電流分布幾何学様式の一方を誘発することができる刺激装置（３）とを含んで成り、前記刺激及び対応の電極の群の分類が所定の命令セットに対応して決定されるものであり、
ここで各被移植者に関する当該所定の命令セットは異なる電流分布を利用して当該被移植者に移植された前記電極配列の電気刺激に対する当該被移植者の応答に対応して決定されるものであり、
当該所定の命令セットは当該被移植者による音響感知の所望の分布に対応するよう異なる音響信号に関して選定された刺激のセットに対応し、かくして異なる音響信号に応答して、且つ当該所定の命令セットに従って、少なくとも２種類の電流分布幾何学様式が被移植者の聴覚構造体を刺激するために動的に選定されることができる、ことを特徴とする人工器官。
【請求項７】
前記異なる電流分布幾何学様式が：
異なる複数の刺激モードの選定；及び
異なる複数の電極幾何学様式の使用；
から成る群から選ばれる要因のいずれか又はその組合せにより誘発される、請求項６記載の人工器管。
【請求項８】
前記電極が２以上の群に分類され、そして各群の中の１又は複数の電極を異なる複数の刺激モードを利用して刺激する、請求項６又は７記載の人工器管。
【請求項９】
前記電極が複数の群へと分類され、そして前記電極配列の中の前記電極の１又は複数の群の中の１又は複数の電極が、この電極配列（１）の中の前記電極の別の群の中の１又は複数の電極と異なる幾何学様式を有する、請求項６又は７記載の人工器管。
【請求項１０】
前記電極が少なくとも１個の追加の蝸牛電極を含む、請求項６記載の人工器管。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は聴覚人工器官の改善、そしてより詳しくは蝸牛（うずまき巻）移植片に関する刺激手法及び配置の改善に関する。
背景技術
蝸牛移植の効果的な働きはピッチ情報を伝達する能力にある程度依存する。異なるピッチ知覚表象（percept）は２通りの異なる方法で蝸牛移植片によりもたらされる。第一は、蝸牛における異なる部位での電気刺激が異なる群のニューロンを興奮させ、そして蝸牛におけるニューロンの空間的配置の理由により、異なるピッチ感覚が得られる。空間的とは、蝸牛における特定の部位に対応する知覚表象が、その部位が先端から基底に至る方向において変化するにつれ、ピッチにおいて低いものから高いものへと変化することを意味している。このようにして変化するピッチは「位置ピッチ」（placepitch）として知られている。第二に、電気刺激の異なるパルスレートが異なるピッチ感覚を作り出す。このようにして変化するピッチは「レートピッチ」として知られている。本発明は位置ピッチを変化させる様々な手段を扱っている。
いくつかの一般的に知られている刺激の方法又はモードがある。これら種々の知られている作動モードそれぞれは、各患者において一モードのみを利用することで伝統的に採用されている。
利用されている現状公知のモードの一つは二極式（bipolar）刺激であり、これは一般に例えば22−バンド電極配列上の電極バンド組の間に二位相電流パルスを流すことを含んで成る。これらのバンドは基底端の１（この配列の入口点付近にある、高周波数に対応する蝸牛うずの広い部分）から、先端の22（低周波数に対応するうずの中央のどこか）まで番号付けすることができうる。一般的に、二極式刺激は任意の２本のバンドの間に電流を流すことを包括しうる。二極式なる語は、上記の番号付け様式を採用するなら、隣り合っている２本のバンド（例えば３と４）を利用する刺激を述べる特別な意味においても用いられている。より一般的には、二極＋１式のモードが利用されており、この場合、電流はとあるバンドと、一本置いて次のバンド（例えば３と５）との間に流れる。同様に、「二極＋ｎ式」モードが知られ、この場合、電流は電極ｋと電極ｋ＋ｎ＋１との間に流れる。
別の刺激の公知態様は「単極式」又は「遠隔接地」（remoteground）である。下記において、このシステムについて言及しているとき、「単極式」なる語を用いる。かかる場合、電流は、蝸牛の内側の一の電極（可能としては上記の公知のシステム中の１〜22番目の電極のどれか）と、蝸牛の外側のどこかの単一の電極との間に流れる。この配置は低電流条件を含むいくつかの利点を有するが、しかし現在に至るまで、その電流についての正確性において認められた欠点がありうる。
別の公知の刺激モードは一本の電極（おそらくは全ての刺激のためのもどり電極としてのこのバンド配列（上記の22−バンド配列）上の一のバンド）と、別の第一バンド（例えば3,1;4,1;5,1…22,1）を採用する。これは特定のタイプの二極式（以降「可変二極式」と呼ぶ）刺激である。もしもどり電極が蝸牛の内側にあるなら、それは二極式刺激に似ているが、しかしもしもどり電極が蝸牛の外側にあるなら、それは単極式刺激に非常に似ている。
「共通接地」（common ground）と呼ばれる更なる配置は可変第一電極を利用し、そして他の全ての電極はもどりとして互いと接続し合っている。
一般に、刺激電極が変わると（上記の22バンド配列において）、又は換言すれば蝸牛における刺激部位が変わると、ピッチ感覚は、蝸牛の空間的配置から予測されうる通り、規則的、且つ単調的に変化する（低い番号の電極にとっての高から、高い番号の電極にとって低に至るまで）。しかしながら、これは全てのケースにおいて常であるのではなく、そして上記の様々なモードについて認められているピッチ感覚は異なる。
一定の電極部位の刺激に係る電流分布は配列における電極のタイプによって、又はより適切には電極の幾何学様式によっても変わりうる。従来技術において様々な幾何学様式が開示されており、それにはバンド電極、及び配列表面の一部のみの上に導性材料を有する並んだ配列が含まれる。異なる電極幾何学様式の利用は刺激部位のまわりに異なる電流分布をもたらすであろう。公知の配置において、異なる目的のために様々な電極幾何学様式が利用されているが、しかしながらどのような特別な患者においても蝸牛内電極の幾何学様式は同じとなっている。
本発明の目的は、患者においてより良い言語知覚をもたらすであろう蝸牛移植具において使用するための改良配置及びかかる器具において電極を刺激する改良方法を提供することにある。
発明の概要
一の観点に従うと、本発明は蝸牛人工器管を刺激する改良方法を提供し、ここで前記人工器管の複数の個々にアドレス可能な電極を含む電極配列、及び音響信号に応答して前記電極の選定された群に電気刺激を供するように適合されている刺激装置を含んで成るものであり、ここで前記及び対応の電極の群の分類は所定の命令セットに対応して決定されるものであり、
異なる音響信号に応答して、その使用者の聴覚構造において二以上の異なる電流分布幾何学様式が誘発されうることを特徴とする。
言及している電流分布幾何学様式における変動は、単なる強度の変化ではなく、幾何学における変化を包括することを意図している。これらの変動は、種々の刺激のモードの選択及び種々の電極幾何学の使用の様々な要因によって生じうる。
別の観点に従うと、本発明の聴覚人工器管を提供し、これは、複数の個々にアドレス可能な電極を含む電極配列、及び音響信号に応答して前記電極の選定された群に電気刺激を供するように適合されている刺激装置を含んで成るものであり、前記刺激及び対応の電極の群の分類の所望の命令セットに対応して決定されるものであり、
異なる音響信号に応答して、その使用者の聴覚構造において二以上の異なる電流分布幾何学様式が誘発されうることを特徴とする。
上記の段階並びに以降の明細書及び請求の範囲において、電極の「群」の１本の電極を含んで成っていてよく、そして１本より多くの電極が群を構成している場合、これらの電極は隣り合わせるか、又は任意の患者において所望の有利な結果が達せられるように完全な配列とは異なる任意の所望のパターンを選んでよい。更に、異なる刺激モードは、限定することなく、二極式、可変二極式、単極式又は共通接地モードのいづれかを含みうる。
【図面の簡単な説明】
本発明を添付図面を参考に説明し、ここで：
図１は数人の患者についてのピッチの評価を示し；
図2,4及び６は種々のモードにおける刺激に対する患者によるピッチ評価を示し；
図3,5及び７は組合せモードを利用するピッチマップを示し；
図８は蝸牛移植システムの一般的な配置を示し；そして
図９は３人の患者P7,P8,P9における種々のモードについての更なるセットのピッチ評価を示す。
詳細な説明
本発明を、特にCochlear Pty.Ltd.より入手した商業的に入手できる蝸牛移植具、レシーバー刺激ユニツト及びスピーチプロセッサーに関連づけてより詳しく説明する。しかしながら、本発明のその他の配列も含むものと理解されるであろう。本発明の概念は広く適用される本発明の実施において採用できうる蝸牛移植具は、必須ではないが、Cochlear CI 1（配列上に22本の有効バンド）、CI 1（「20＋２」）（配列上の20本の有効バンドと、蝸牛の外の２本の選り抜きの電極）、及び任意の似たような将来の開発品である。
Cochlear CI 1は現状広く利用されている器具である。「20＋２」バージョンは本質的にCI 1の実験改良品であり、それにおいては２つの巡回点が、２本の最基底バンドの代わりに、２本の外電極に接続されている。これは単極式刺激を可能にする。
一般配置は図８を参照することで理解されうる。読み手は、かかる配置の構造及び働きに一般に利用される原理を知っているものであり、従って一般的な概況のみを供する。
音響信号はマイクロホン８により検出され、そしてスピーチプロセッサー７へと流される。プロセッサー７は入ってくる音響信号を分析し、そして電極配列１にとっての刺激命令のセットを作る。スピーチ処理のための様々な技術が当業者に知られ、そして本発明は採用されている任意の特定の処理方式に依存しない。出力及び信号は、好ましくは経皮的誘発性リンク5,6を介して、レシーバー／刺激ユニツト（RSU）３に連絡している。このRSU3は、ワイヤーコネクション２を介して電極配列１の選定された電極に刺激を供する。この刺激は好ましくは短い二位相パルスである。
通常の器具が刺激モードの選択を可能にすることが理解され、従って本発明の態様に従って組合せモード刺激を供するのに用いることができうる。
本発明は、単一の移植した配列についての種々の電流分布幾何学様式を利用することは、患者にとってのより良いレンジのピッチ知覚表象を可能にしうることを知ることにより、改善された刺激配置を提供する。例えば全ての電極に関して二極＋１式モードで固定されている刺激パターンの代わりに、例えば種々の電極のために複合モードを使用することができうる。同様に、電極幾何学様式は、蝸牛内の種々の部位が種々の幾何学様式の電流分布により刺激され、そして改善されたピッチ知覚表象のセットを作り出すように、この配列内で変えてよい。これらの変化は所定の移植部位での刺激にかかわる電流分布を変化させるのに担い、これは関連のピッチ知覚表象を変え、そしてより広いレンジの可能なピッチ知覚表象の伝達を可能にする。
例えば、一部の患者は、基底電極上に二極＋１式刺激を利用し、且つより先端の電極上に単極式刺激を利用したとき、最適な結果を得ることができうる。現状の蝸牛配列（その標準の二極式モードにおいて）は、電流が配列にわたる別々の位置にある２本のバンドの間に流れる際に「縦方向刺激」を供する。「放射状」刺激は他の可能性である。かかるケースにおいては、バンドが分断されていることがあり、そして電流は半分に分れたバンドの間を流れうる。例えば一定の電極が分断リングであり、そして残りがバンドである特別の配列の利用は本発明の実施手段であることが理解されるであろう。
本発明により実施された研究は、ここに記載のタイプの発明の開発についての要望の裏付けを供し、その利用により、患者によって知覚される位置ピッチが向上しうる。これらの研究は、標準の電極挿入深さ又は深い電極挿入のいづれかを伴って異なる刺激モードについてのピッチ評価に関連して行った。これらの研究の第一において、標準の深さに至るまで電極配列の挿入されている９人の言語修得後難聴の成人患者を調べた。二極式、共通接地及び「可変二極式」刺激（即ち、この場合においては、配列にわたる個々の電極と配列上の最基底電極との間）を利用して電極配列伝いの電極の刺激についてのピッチ評価を決定した。患者の最も最適なレベルにおいて、電気刺激についてのピッチ評価に基づく従来の研究において利用されているもの（Shannon,1983;Dormanら、1990）と類似の単一間隔数値評価法を利用してピッチを測定し、そしてこれを添付図面におけるピッチ評価グラフ上の左手スケールについて基礎とした。
添付図面９においてある程度示しているこの調査の結果は、ピッチ評価の予測の規則性及び単調性についての若干の相違を示唆した。「可変二極式」刺激を利用したときには、もどり電極が蝸牛の内側のときに患者に関するピッチについて狭まったレンジが認められることも観察された。ピッチ評価における個体差もほとんどの患者に関してこの３モードの刺激間で観察された。更に、域値（Ｔ）及び快適な傾聴（Ｃ）のレベルに達するのに必要とされる電流のレベルは採用した刺激のモードで変動した。二極式刺激についての域値及び快適傾聴レベルでは一貫したパターンは現れなかった。これは空間の広がりを狭める理由によりおそらく予測される。共通接地刺激では、域値及び快適な傾聴レベルが、配列の両端よりも配列の中央における電極に関して高い傾向にあった。共通接地刺激を利用したときのダイナミックレンジのサイズは二極式刺激を利用したものと実質的に等しいものと認められ、そして一般に可変二極式刺激よりも大きかった。
図１は電極配列が深く挿入されている６人の対象者についての別のピッチ評価研究の結果である。全ての患者に利用した二極＋１式刺激に加えて、単極式も対象者S5及びS6に関して利用した。これは、二極＋１式刺激についての４人の患者（S3,S4,S5,S6）及び単極式刺激による２人の対象者（S5,S6）に関する電極についてのピッチ評価の予測される規則的な変化からの逸脱を示した。各患者に関して、Ｎは反復回数であり、そして添付のキーは二極＋１式、ボール電極を伴う単極式（MONO−Ｂ）及びプレート電極を伴う単極式（MONO−Ｐ）を利用しての何人かの患者について得られた様々な知覚表象を示している。Pulsedurは各ケースにおいてμｓで示している二位相パルスの各相についてパルス時間である。
これらの調査は、１より多くの刺激モードを１人の患者において利用することによってその患者により知覚される位置ピッチが改善されうる本発明についての要望を裏付ける。
図２〜７は一定の患者のためのより適正なピッチセットを作り出すための組合せモードの利用の例を例証する。どのようなケースにおいても、その患者のための最適なピッチセットをデザインするために、その患者による応答より成る詳細な試験を行う必要があることが強調される。ある患者においては、本発明は必要でないか、又は有効でないことがある。このことはケースバイケースで決定される必要があり、そして所望のピッチセットが常に達成されるわけではないであろう。一般に、漸進的により先端側の方の電極の刺激が規則的、且つ単調的に減少するピッチ知覚表象をもたらすようなピッチセットを作り出すことが非常に所望される。
図２に関して（図１より抜粋）、単極式と二極＋１式モードについての知覚表象の比較は、より基底側の電極に関する単極式モードによる比較的平らな応答、及び電極12を超えたときのより所望される結果を示している。逆に、二極＋１式モードについての電極12を超えたときのピッチ知覚表象はほとんど変動がなく、しかしながら、規則的、且つ単調的な知覚表象が基底端で記録された。図３は図２に示しているのと同一の患者についてのピッチセットを示し、ここではより規則的な結果を供するために刺激モードを複合させている。
図４（図９より抜粋）は共通接地及び二極＋１式モードについて得られた別の患者の知覚表象を示す。図５は共通接地と二極＋１式モードを組合せることによってこの患者から得られたピッチセットを示す。ここでも、いづれか単独よりもはるかに規則的なピッチセットが得られた。
図６（図９から抜粋）は別の患者についての可変二極式モードと二極＋１式モードの知覚表象を示す。可変二極式とは、このケースにおいてはもどり電極として電極１を使用していることを意味する。この患者は蝸牛の外側にいくつかのバンドを有するため、この患者に関してはそれは単極式と非常に似ていた。図７は可変二極式と二極＋１式モードを組合せたピッチセットを供している。ここでも、はるかに規則的なピッチ知覚表象パターンが得られうる。
一定の刺激部位にかかわる電流分布を変えるためのその他の技術も、一定の患者についてのピッチセットを選定し、より規則的、且つ単調的な機能を供するようにピッチ知覚表象の更なる相違を供するのに利用できうることが理解されるであろう。更に、二極＋１式刺激のもとでは任意の一定の電極部位により知覚されないピッチ知覚表象を供する複合ピッチの如きの技術の利用は、単一式モードのみを利用して可能なものに追加の知覚表象を供しうる。上記の説明は組合せモードを主に考慮しているが、記載のその他のバリエーション、並びに電極幾何学様式のバリエーション及びモードバリエーションの組合せも本発明の範囲に属すると考えられる。
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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