(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが対応する重みを有する複数の電極をそれぞれ備える複数の刺激チャネルを備えた刺激装置の前記重みを、コンピュータにより調整する方法であって、
ａ）前記コンピュータの演算部が、前記複数の刺激チャネルの中からプローブチャネルを選択するステップと、
ｂ）前記演算部が、前記複数の刺激チャネルの中から少なくとも１つの摂動チャネルを選択するステップと、
ｃ）前記演算部が、前記複数の電極および前記電極に対応する重みを使用した前記プローブチャネルを介した刺激の印加と、前記少なくとも１つの摂動チャネルを介した刺激の印加と、を開始するステップと、
ｄ）前記演算部が、前記プローブチャネルを介して印加された刺激と前記少なくとも一つの摂動チャネルを介して印加された刺激との間の相互作用を算出するステップと、
ｅ）前記演算部が、前記プローブチャネルを介して印加された刺激と前記少なくとも一つの摂動チャネルを介して印加された刺激との間の前記算出された相互作用に基づいて、前記刺激チャネルの少なくとも１つについての１つまたは複数の重みを調整するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記演算部が、前記算出された相互作用が閾値を超えたか否かを判断するステップ、
をさらに含み、
前記１つまたは複数の重みを調整するステップｅ）は、前記算出された相互作用が前記閾値を超えていると判断されるときに前記１つまたは複数の重みを調整することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記演算部が、前記算出された相互作用が建設的相互作用であるかそれとも破壊的相互作用であるかを判断するステップ、をさらに含み、
前記算出された相互作用が建設的であると判断される場合に焦点を強めるように前記重みを調整し、
前記算出された相互作用が破壊的であると判定される場合に焦点を弱めるように前記重みを調整する、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも一つの摂動チャネルは、前記プローブチャネルに近接するチャネルである、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
さらに、
前記演算部が、前記算出された相互作用が前記閾値未満であると判断されるまで、または前記算出された相互作用が最小化されたと判断されるまで、前記ステップｃ）からｅ）までのステップを繰り返すこと、を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記プローブチャネルと前記少なくとも一つの摂動チャネルのそれぞれは極性を有し、
前記ステップｃ）は、
前記プローブチャネル及び前記少なくとも一つの摂動チャネルを介して印加される刺激が同じ極性を有するように刺激の印加を開始するステップと、
前記プローブチャネル及び前記少なくとも一つの摂動チャネルを介して印加される刺激が反対の極性を有するように刺激の印加を開始するステップと、
を含み、
前記ステップｄ）は、
前記印加された刺激が同じ極性を持つときに、前記少なくとも一つの摂動チャネルと前記プローブチャネルとの間の前記相互作用を算出するステップと、
前記印加された刺激が反対の極性を持つときに、前記少なくとも一つの摂動チャネルと前記プローブチャネルとの間の前記相互作用を算出するステップと、
を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項７】
各刺激がある形状を有する電流波形を使用して加えられ、前記少なくとも一つの摂動チャネルにおける前記形状と前記プローブチャネルにおける前記形状とは、あるスカラ量だけ振幅が異なる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記刺激チャネルの前記重みはトランスインピーダンス行列を用いて定められ、
前記ステップｅ）は、前記トランスインピーダンス行列の１つまたは複数の要素の値を調整するステップを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記トランスインピーダンス行列の１つまたは複数の要素の値を調整するステップは、前記トランスインピーダンス行列の１つまたは複数の対角項の値を調整することを含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
複数の刺激チャネルを備える刺激装置の重みを調整するのに使用する装置であって、
前記複数の刺激チャネルの中から、それぞれが対応する重みと関連付けられた複数の電極を備えるプローブチャネルを選択し、前記複数の刺激チャネルの中から、少なくとも１つの摂動チャネルを選択する、ように構成された選択器と、
前記複数の電極および前記電極に対応する重みを使用した前記プローブチャネルを介した刺激と、前記少なくとも１つの摂動チャネルを介した刺激と、を印加するための情報を送るように構成された刺激コントローラと、
前記プローブチャネルを介して印加された刺激と前記少なくとも１つの摂動チャネルを介して印加された刺激との間の相互作用を算出し、前記プローブチャネルを介した前記刺激と前記少なくとも１つの摂動チャネルを介した前記刺激との間の前記算出された相互作用に基づいて前記刺激チャネルの少なくとも１つについての１つまたは複数の重みを調整する、ように構成された重み調整器と、
を備える、装置。
【請求項１１】
前記重み調整器はさらに、前記算出された相互作用が閾値を超えるか否かを判断し、前記算出された相互作用が前記閾値を超えていると判断されるときに、前記１つまたは複数の重みを調整する、ように構成されている、
請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記重み調整器はさらに、
前記算出された相互作用が建設的相互作用であるか破壊的相互作用であるかを判断し、前記算出された相互作用が建設的であると判断されるときは前記焦点を強め、前記算出した相互作用が破壊的であると判定されるときは前記焦点を弱める、ように構成されている、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの摂動チャネルは、前記プローブチャネルに近接するチャネルである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
さらに、
前記算出された相互作用が前記閾値未満であると判断されるまで、または前記算出された相互作用が最小化されたと判断されるまで、前記印加すること、前記算出すること、前記判断すること、および前記調整することを繰り返すように、前記刺激コントローラと前記重み調整器とを管理するよう構成されたマネージャ、
を備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記プローブチャネルと前記少なくとも１つの摂動チャネルとはそれぞれ極性を有し、
前記刺激コントローラは、さらに、
前記プローブチャネル及び前記少なくとも１つの摂動チャネルの両者を介して同じ極性を有する刺激信号を印加すること、および
前記プローブチャネル及び前記少なくとも１つの摂動チャネルを介して反対の極性を有する刺激信号を印加すること、
についての情報を送るように構成されており、
前記重み調整器は、さらに、前記プローブチャネルに印加された刺激が前記少なくとも一つの摂動チャネルを介して印加された刺激と同じ極性を持つときに、前記少なくとも一つの摂動チャネルと前記プローブチャネルとの間の前記相互作用を算出し、前記プローブチャネルに印加された刺激が前記少なくとも一つの摂動チャネルを介して印加された刺激と反対の極性を持つときに、前記少なくとも一つの摂動チャネルと前記プローブチャネルとの間の前記相互作用を算出する、ように構成されている、
請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記刺激コントローラは、ある形状を持った電流波形を用いて刺激を印加するように指示するよう構成されており、
前記少なくとも１つの摂動チャネルのための前記形状と前記プローブチャネルのための前記形状とは、あるスカラ量だけ振幅が異なる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
トランスインピーダンス行列を用いて前記刺激チャネルの前記重みを決定するように構成された重み計算器をさらに備え、
前記重み調整器はさらに、前記トランスインピーダンス行列の１つまたは複数の要素の値を調整することによって１つまたは複数の重みを調整するように構成されている、請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００９年２月５日に出願された米国特許出願第１２／３６６，５１０号、名称「Multi-Electrode Channel Configurations」の優先権を主張するものであり、当該出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は刺激医療装置（stimulating medical device）に関し、より詳細には、刺激医療装置における多電極チャネル構成の使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
聴力喪失といった障害を補うために、いくつかの電気的刺激装置は、電気信号を使用して受容者の神経線維または筋線維を活性化する。特に、人工聴覚装置（prosthetic hearing device）またはインプラント（implant）は、蝸牛内部の機能している聴神経（functioning auditory nerves）を、電流パルスによって生ずる電界により、直接刺激することで動作する。これらのインプラント装置は、典型的には、入ってくる音を受け取るマイクロホンと、選択された音声戦略に基づいて、入ってくる音の選択された部分を対応する刺激信号に変換する信号プロセッサ（signal processor）とを有している。皮下に埋め込まれた内部受信機が、上記信号を受信し、蝸牛内部に巻かれた電極の配列に電流パルスを送る。電極は蝸牛内の聴神経線維を刺激し、その結果得られる電気的な音情報が聴神経に沿って脳まで運ばれ、解釈される。各電極は単極刺激または双極刺激を与えることができる。単極刺激は、単一の蝸牛内電極から、離れた位置にある蝸牛外電極へ送られる刺激である。双極刺激は、近接して対をなす蝸牛内電極から刺激が与えられることで発生する。双極刺激は刺激をより集中させ、おそらくは、より小さく局在化された聴神経線維の集まりを刺激する。他方、単極刺激は、より広い面積にわたって電流を拡散させ、より大きいニューロンの集まりを刺激する。
【０００４】
単極刺激を使用した場合、現在のインプラント装置では、刺激電極から電気的に遠く離れた標的ニューロンに刺激を集中させることができない。例えば、鼓室階（scala tympani）の長手方向に沿って配置された電極を使用してらせん神経節細胞（spiral ganglion cells）を刺激するインプラント装置では、上記配置された電極による単極刺激を用いてらせん神経節細胞の小さい部分集団を局部的に刺激することは不可能である。鼓室（scalae）を取り囲む骨は、鼓室を満たす外リンパ液（fluid perilymph）や組織に比べて相対的に高いインピーダンスを有するため、刺激電流は蝸牛の長手方向に沿って縦方向に拡散しようとする傾向にある。健康な耳において狭帯域の音響的刺激により誘導された神経興奮パターンに比べ、拡散された縦電流は、相対的に広い神経興奮パターンをもたらす。単極刺激によって生じる広い神経興奮パターンを狭める試みとして、２つまたはそれ以上の近接する電極により電流の全部または一部を供給し及び吸い込む構成が使用されてきた。しかし、複数のチャネルが同じ極性で同時に刺激されると、電界が集中し、神経刺激パターンが非線形的に組み合わされる。複数の電極からなるチャネル構成はより集中したパターンを実現することができるが、それでもなお、通常は、ある程度の有意なチャネル相互作用が近接するチャネルとの間に生じる。単極チャネル構成において最大となる傾向にある上記チャネル相互作用の悪影響を回避するために、現在のインプラント装置のほとんどは、連続する又は時間的に「インターリーブされた」刺激パターンを組み込む刺激戦略を使用している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最小限のチャネル相互作用を生み出すように複合チャネル構成を最適化する装置および方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様では、複数の刺激チャネルを備える刺激装置の重みを調整する方法が提供され、各刺激チャネルはそれぞれが対応する重みを有する複数の電極を備える。この方法は、複数の刺激チャネルの中からプローブチャネルを選択する行程と、複数の刺激チャネルの中から少なくとも１つの摂動チャネルを選択する行程と、複数の電極および当該各電極に対応する重みを使用してプローブチャネルにより刺激を加える行程と、少なくとも１つの摂動チャネルにより刺激を加える行程と、プローブチャネルからの刺激と１つまたは複数の摂動チャネルからの刺激との相互作用に基づき、刺激チャネルのうちの少なくとも１つに対応付けられた１つまたは複数の重みを調整する行程と、を含む。
【０００７】
別の態様では、複数の刺激チャネルを備える刺激装置の重みを調整するのに用いる装置が提供される。この装置は、複数の刺激チャネルの中からプローブチャネルと摂動チャネルとを選択するように構成された選択器を有する。ここでプローブチャネルは、それぞれが対応する重みと関連付けられた複数の電極を備えている。また、この装置は、複数の電極と当該各電極に対応付けられた重みとを用いる上記プローブチャネルによる刺激と、少なくとも１つの摂動チャネルによる刺激とを加えるための情報を送るように構成された刺激コントローラと、プローブチャネルからの刺激と１つまたは複数の摂動チャネルからの刺激との相互作用に基づき、刺激チャネルのうちの少なくとも１つに対応付けられた１つまたは複数の重みを調整するように構成された重み調整器と、を備える。
【０００８】
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る実施形態が実装される、蝸牛インプラントを示す透視図である。
【図２】一実施形態に係る電極配列を、より詳細に示す図である。
【図３】一実施形態に係る、聴覚インプラント・フィッティング・システムを使用して複合刺激チャネル電極の重みの割り当て及び調整を行う構成の一例を示す概略図である。
【図４】一実施形態に係る、複合刺激チャネルの重みを調整するための動作を示す、上位レベル（high-level）のフロー図である。
【図５Ａ】同じ極性を用いて刺激を加える場合の、波形の一例を示す図である。
【図５Ｂ】反対の極性を用いて刺激を加える場合の、波形の一例を示す図である。
【図６Ａ】摂動チャネルがプローブチャネルと同じ極性を有する場合の、プローブチャネル電界および摂動チャネル電界を示す図である。
【図６Ｂ】極性が同じである場合に、プローブチャネル電界と摂動チャネル電界の組み合わせから生じる複合電界を示す図である。
【図６Ｃ】摂動チャネルがプローブチャネルと反対の極性を有する場合の、プローブチャネル電界および摂動チャネル電界を示す図である。
【図６Ｄ】極性が反対である場合に、プローブチャネル電界と摂動チャネル電界６０６の組み合わせから生じる複合電界を示す図である。
【図７】一実施形態に係る、フェーズドアレイ（phased-array）刺激チャネルの重みの調整を示すフロー図である。
【図８】各実施形態に係る、インピーダンス変換行列（transimpedance matrix）の例を示す図である。
【図９】一実施形態に係る聴覚インプラント・フィッティング・システムを示す、上位レベルの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の各態様は、一般に、刺激装置における刺激チャネルの決定に関する。一実施形態では、それぞれ複数の重み付き電極を使用して刺激を提供する刺激チャネルの、初期セットが決定される。次に、各刺激チャネルの電極重みを調整することにより、刺激チャネルの相互作用を最小化する反復プロセスが用いられる。この反復プロセスでは、刺激チャネルのうちの１つをプローブチャネルとして用い、近接するチャネルを摂動チャネルとして選択することを用いることができる。次に、プローブチャネルと摂動チャネルが刺激され、２つのチャネル間の相互作用が測定される。測定された相互作用が閾値を超える場合には重みが調整され、新しい重みを使用して、プローブチャネルと摂動チャネルとに再度刺激が加えられる。さらに、このプロセスは、測定チャネル相互作用が閾値を下回るまで繰り返される。次に、別の刺激チャネルのセットがプローブチャネル及び摂動チャネルとして選択され、すべての刺激チャネルをそれぞれプローブチャネルとして用いたときの測定チャネル相互作用が閾値を下回ることが判明するまで、このプロセスが繰り返される。次に、これらの重みは、刺激チャネルにより刺激を加える際に刺激装置により使用される。
【００１１】
【図１】本発明に係る実施形態が実装される、蝸牛インプラントを示す透視図である。
【図２】一実施形態に係る電極配列を、より詳細に示す図である。
【図３】一実施形態に係る、聴覚インプラント・フィッティング・システムを使用して複合刺激チャネル電極の重みの割り当て及び調整を行う構成の一例を示す概略図である。
【図４】一実施形態に係る、複合刺激チャネルの重みを調整するための動作を示す、上位レベル（high-level）のフロー図である。
【図５Ａ】同じ極性を用いて刺激を加える場合の、波形の一例を示す図である。
【図５Ｂ】反対の極性を用いて刺激を加える場合の、波形の一例を示す図である。
【図６Ａ】摂動チャネルがプローブチャネルと同じ極性を有する場合の、プローブチャネル電界および摂動チャネル電界を示す図である。
【図６Ｂ】極性が同じである場合に、プローブチャネル電界と摂動チャネル電界の組み合わせから生じる複合電界を示す図である。
【図６Ｃ】摂動チャネルがプローブチャネルと反対の極性を有する場合の、プローブチャネル電界および摂動チャネル電界を示す図である。
【図６Ｄ】極性が反対である場合に、プローブチャネル電界と摂動チャネル電界６０６の組み合わせから生じる複合電界を示す図である。
【図７】一実施形態に係る、フェーズドアレイ（phased-array）刺激チャネルの重みの調整を示すフロー図である。
【図８】各実施形態に係る、トランスインピーダンス行列（transimpedance matrix）の例を示す図である。
【図９】一実施形態に係る聴覚インプラント・フィッティング・システムを示す、上位レベルの機能ブロック図である。
【００１２】
図1は、外耳１０１、中耳１０５および内耳１０７をもつ受容者に埋め込まれた、従来方式の蝸牛インプラント１００の透視図である。以下では、外耳１０１、中耳１０５および内耳１０７の構成部分を説明し、続いて蝸牛インプラント１００を説明する。
【００１３】
完全に機能する耳において、外耳１０１は、耳介１１０および耳道１０２を備える。音圧または音波１０３は、耳介１１０によって集められ、耳道１０２内を通って伝えられる。耳道（ear cannel）１０２の遠位端にまたがって配置されているのが、音波１０３に反応して振動する鼓膜１０４である。この振動は、耳小骨１０６と総称され、槌骨１０８、砧骨１０９およびあぶみ骨１１１を含む中耳１０５の３つの骨を介して、卵円窓または前庭窓１１２に結合される。中耳１０５の骨１０８、１０９および１１１は、音波１０３をフィルタリングし、増幅し、鼓膜１０４の振動に反応して卵円窓１１２を調音させ、または振動させるように働く。この振動は蝸牛１４０内の外リンパの流体運動の波を生じさせる。
そのような流体運動は、さらには、蝸牛１４０内部のごく小さい有毛細胞（図示せず）を活性化する。有毛細胞の活性化は、適切な神経インパルスを発生させ、らせん神経節細胞（図示せず）および聴神経１１４を経て、それが音として知覚される脳（やはり図示せず）まで伝達される。
【００１４】
蝸牛インプラント１００は、受容者の身体に直接的または間接的に取り付けられる外部構成部分１４２と、一時的または永久的に受容者に埋め込まれる内部構成部分１４４とを備える。外部構成部分１４２は、典型的には、音を検出するためのマイクロホン１２４といった１つまたは複数の音入力要素と、音処理部１２６と、電源（図示せず）と、外部送信部１２８とを備える。外部送信部１２８は、外部コイル１３０と、好ましくは、直接的または間接的に外部コイル１３０に固定された磁石（図示せず）とを備える。音処理部１２６は、図示の実施形態では、受容者の耳介１１０に配置されたマイクロホン１２４の出力を処理する。音処理部１２６は、符号化信号（本明細書では、符号化データ信号ともいう）を生成し、ケーブル（図示せず）を介して外部送信部１２８に提供する。
【００１５】
内部構成部分１４４は、内部受信部１３２と、刺激部１２０と、細長い電極集合体１１８とを備える。内部受信部１３２は、内部コイル１３６と、好ましくは、内部コイルに対して固定された磁石（図示せず）とを備える。内部受信部１３２と刺激部１２０とは、生体適合性ハウジング内に密封されており、刺激／受信部と総称されることもある。内部コイルは、前述の外部コイル１３０から電力および刺激データを受け取る。細長い電極集合体１１８は、刺激部１２０に接続された近位端と、蝸牛１４０内に埋め込まれた遠位端とを有する。電極集合体１１８は、刺激部１２０から乳様突起骨１１９を経て蝸牛１４０まで延在し、蝸牛１０４に埋め込まれている。実施形態によっては、電極集合体１１８は、少なくとも基底領域１１６に埋め込まれ、場合によってはさらに遠位まで埋め込まれてもよい。例えば、電極集合体１１８は、蝸牛頂１３４と呼ばれる、蝸牛１４０の先端部に向かって延在していてもよい。場合により、電極集合体１１８は、蝸牛開窓部（cochleostomy）１２２を介して蝸牛１４０内に挿入され得る。他の場合には、蝸牛開窓部は、正円窓（round window）１２１、卵円窓１１２、岬角１２３を通して、または蝸牛１４０の頂回転１４７を通して形成され得る。
【００１６】
電極集合体１１８は、その長手方向に沿って配置され、遠位に延在する電極１４８のアレイ１４６（本明細書では電極アレイ１４６ともいう）を備える。電極配列１４６は電極集合体１１８上に配置されてもよいが、大部分の実際の適用例では、電極配列１４６は電極集合体１１８に組み込まれている。したがって、本明細書では、電極配列１４６は電極集合体１１８内に配置されているものとする。刺激部１２０は、刺激信号を生成する。この刺激信号は、電極１４８によって蝸牛１４０に印加され、聴神経１１４を刺激する
【００１７】
蝸牛インプラント１００において、外部コイル１３０は、無線周波数（ＲＦ）リンクを介して内部コイル１３６に電気信号（すなわち、電力および刺激データ）を送る。内部コイル１３６は、典型的には、電気的に絶縁された単線（single-strand）または多線（multi-strand）のプラチナ線または金線を複数回巻いたものから構成される線状アンテナコイルである。内部コイル１３６の電気的絶縁は、柔軟なシリコーン成形（図示せず）によって提供される。使用に際し、埋め込み型受信部１３２は、受容者の耳介１１０に隣接する側頭骨のくぼみに位置決めすることができる。
【００１８】
蝸牛は周波数特性によりマップされている、すなわち、それぞれが特定の周波数範囲の刺激信号に反応する領域に区分されている。このため、各周波数を電極集合体の１つまたは複数の電極に割り振って、通常の聴覚であれば当該周波数により自然に刺激されるはずの領域に近い蝸牛内の位置で電界が発生するようにすることができる。これにより、人工聴覚インプラントが、蝸牛内の有毛細胞を迂回して電気的刺激を聴神経線維に直接届け、それによって、脳に自然な聴覚に似た聴覚を知覚させることが可能になる。これを実現するため、音処理部１２６の処理チャネル、したがって、当該処理チャネルに関連付けられた特定の周波数帯域が、蝸牛の所望の神経線維または神経領域を刺激するために、１つまたは複数の電極のセットにマップされる。このような、刺激に用いられる１つまたは複数の電極のセットを、本明細書では、「電極チャネル」または「刺激チャネル」と呼ぶ。
【００１９】
図２に、一実施形態に係る複数の電極１４８を備える電極配列１４６の、より詳細な図を示す。電極配列１４６は、例えば、単極刺激、双極刺激、三極刺激、フェーズドアレイ刺激などといった異なるモードの刺激を加えるのに使用され得る。以下に説明する実施形態では、概して、電極配列１４６が複合刺激チャネルを提供する蝸牛インプラントシステムを例にとる。本明細書で使用する場合、複合刺激チャネルとは、例えば、三極刺激チャネルやフェーズドアレイ刺激チャネルなどといった、３つ以上の電極１４８を使用する刺激チャネルをいう。三極刺激チャネル（四極刺激ともいう）では、電流は中央電極（電極３など）から流れ、２つの近接する電極（電極２および電極４など）のそれぞれに戻る。また三極刺激は、蝸牛外電極と共に使用されてもよく、その場合蝸牛外電極（図示せず）は、２つの近接する電極（電極２および電極４など）と連動して中央電極（電極３など）から流れる電流を吸い込む。以下でさらに詳細に論じるように、これらのシンク電極（電極２および電極４や蝸牛外電極など）はそれぞれ重み付けされ、各シンク電極は割り当てられた重みに従うパーセンテージで、中央電極（電極３など）から流れる電流の一部を吸い込む。
【００２０】
フェーズドアレイ刺激では、重みが複数の電極（例えば電極１〜５、２〜８、すべての電極など）に割り当てられ、刺激は重み付き電極を使用して加えられる。またフェーズドアレイ刺激は、重み付き蝸牛外電極（図示せず）も用いて行うこともできる。フェーズドアレイ刺激の詳細は、Chris van den Honertを発明者とする米国特許出願第１１／４１４３６０号、名称「Focused Stimulation in a Medical Stimulation Device」、並びに、非特許文献（Chris van den Honert and David C. Kelsall, 「Focused Intracochlear Electric Stimulation with Phase Array Channels」, J. Acoust. Soc. Am., 121, 3703-3716 (June 2007)）に記載されている。これらの参照文献をまとめて、以下では「ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｈｏｎｅｒｔ文献」と称するものとする。
【００２１】
図３は、一実施形態に係る、聴覚インプラント・フィッティング・システム３０６を使用して複合刺激チャネル電極重みの割り当て及び調整を行う、一の例示構成３００を示す概略図である。図３に示すように、聴覚訓練士または臨床医３０４は、対話式ソフトウェアおよびコンピュータハードウェアを備える聴覚インプラント・フィッティング・システム３０６（本明細書における「フィッティングシステム」）を使用して、その受容者に固有の受容者マップデータ３２２を作成する。この受容者マップデータ３２２は、ディジタルデータとしてシステム３０６に記憶され、最終的には受容者３０２のための音処理部１２６のメモリにダウンロードされる。システム３０６は、マッピング機能、神経反応測定機能、音響的刺激機能、及び、神経反応測定その他の刺激の記録機能といった機能の１つまたは複数を実行するようにプログラムすることができ、かつ／または、そのようにプログラムされたソフトウェアを実装することもできる。
【００２２】
図３に示す実施形態では、蝸牛インプラント１００の音処理部１２６は、フィッティングシステム３０６に直接接続され、音処理部１２６とフィッティングシステム３０６との間のデータ通信リンク３０８が確立される。その後システム３０６は、データ通信リンク３０８によって音処理部１２６と双方向に結合される。図３では音処理部１２６とフィッティングシステム３０６とがケーブルによって接続されているが、現在の、または今後開発される任意の通信リンクを用いて、インプラントとフィッティングシステムとを通信可能に結合することができるものと理解すべきである。
【００２３】
最初に、聴覚訓練士３０４は、蝸牛インプラントシステム１００をセットアップし、蝸牛インプラントシステム１００に初期パラメータセットを与える。この作業は、蝸牛インプラント１００の校正や、電極配列１４６の各刺激チャネルに対する閾値および最大快適レベルの決定及び設定を含むものとすることができる。蝸牛インプラントを適合させるためのメカニズムの一例が、２００６年２月６日にJames F. Patrickらにより出願された、米国特許出願第１１／３４８，３０９号、名称「Prosthetic Hearing Implant Fitting Technique」に記載されている。しかし、上記特許文献の内容は蝸牛インプラントシステムを初期セットアップする技法の一例にすぎず、現在の、または今後開発される任意の技法が蝸牛インプラントシステムの初期セットアップに使用され得ることに留意すべきである。また、初期セットアップ時に、聴覚訓練士は、刺激チャネルのそれぞれについて最初に使用すべきデフォルトの重みセットを与えることもできる。
【００２４】
図４は、一実施形態に係る、複合刺激チャネル重みを調整する動作を示す、上位レベルのフロー図である。図４について、図３に示すフィッティングシステムを参照しつつ説明する。ただし、図４は説明のための一例にすぎず、図４に示す一般的方法は、別の種類のシステムでも用いることができることに留意すべきである。
【００２５】
図３および図４についての以下の説明では、例示した蝸牛インプラント１００は、２２個の電極に加えて１つの蝸牛外電極を備え、２０個の三極刺激チャネルを提供する電極配列を含むものとする。しかし、これは説明のための例にすぎず、図４の方法は、フェーズドアレイ刺激チャネルといった他の複合刺激チャネルでも使用され得ることに留意すべきである。以下では、図４のプロセスがどのようにしてフェーズドアレイ刺激チャネルの重みの調整に用いられるのかについて、図７を参照しつつ説明する。
【００２６】
上述したように、これらの刺激チャネルは、電流が中央電極（電極２など）からその近傍の電極（電極１および電極３など）と蝸牛外電極に流れる三極刺激チャネルとすることができる。蝸牛インプラント１００を初期セットアップする際に、聴覚訓練士３０４は、フィッティングシステム３０６を使用して、刺激チャネルごとに電極のそれぞれに対して、デフォルトの重みセットを割り当てることができる。例えば、近接する電極（１と３など）はそれぞれ、中央電極（２など）からの電流の３０％を吸い込み、蝸牛外電極はその４０％を吸い込むように、中央電極には＋１．０の重み、近接する電極にはそれぞれ−０．３の重み、蝸牛外電極には−０．４の重みを割り当てることができる。
【００２７】
刺激チャネルに対するデフォルトの重みを用いて蝸牛インプラントシステム１００を初期セットアップした後、図４のプロセスを使用して刺激チャネルごとの電極重みを調整し、各刺激チャネルの焦点を調整する。まず、ステップ４１０において、フィッティングシステム３０６は、複数の刺激チャネルの中からプローブチャネルと摂動チャネルを選択する。例示した２２個の電極配列では、第１の刺激チャネル（ＳＣ１）は、中心とする電極２と、これに近接する電極（１および３）と、シンクとして動作する蝸牛外電極とで構成される。この第１の刺激チャネル（ＳＣ１）は、プローブチャネルとして選択する。この例では、摂動チャネルとして、上記選択されたプローブチャネルに近接する刺激チャネルが選択される。すなわち、この例では、摂動チャネルとして、電極３を中心とする第２の刺激チャネル（ＳＣ２）が選択される。しかし、図４のプロセスでは、任意の刺激チャネルを初期プローブチャネルとして選択することができ、第１の刺激チャネル（ＳＣ１）が選択されたのは単に例示のためであることに留意すべきである。また、各実施形態において、聴覚訓練士３０４は、ユーザインターフェース３１４を用いてプローブチャネルおよび摂動チャネルを選択し、フィッティングシステムによって選択されたチャネルを無効することもできることに留意すべきである。
【００２８】
次に、フィッティングシステム３０６は、蝸牛インプラントに対し、選択されたプローブチャネルおよび摂動チャネルに刺激信号を印加するよう指示し、ステップ４２０において、それらの相互作用を測定する。プローブチャネルと摂動チャネルとの間の相互作用を測定するには様々な方法およびシステムを使用することができ、その方法およびシステムの例については後述する。
【００２９】
プローブチャネルと摂動チャネルとの間の相互作用を測定した後、ステップ４３０において、フィッティングシステム３０６は、相互作用の大きさが閾値を超えるかどうかチェックする。状況によっては、相互作用の大きさは、指定された閾値を決して下回らない場合もあり得る。むしろ、チャネル構成が調整される際には、測定された相互作用は建設的状態と破壊的状態とを交互に繰り返し、決して閾値を下回ることはない。そのような場合、フィッティングシステム３６０は、ステップ４３０において、相互作用の大きさが最小化される点（すなわち、測定された相互作用が建設的状態と破壊的状態とを繰り返す点）において反復プロセスを停止するものとしてもよい。一実施形態では、ステップ４３０までの処理を所定の回数だけ行った後で、測定された相互作用の大きさが減少していない場合には、測定された相互作用は最小化されたものと判断するものとする。
【００３０】
測定された相互作用が閾値を超えると判定され、最小化されたと判定されない場合、フィッティングシステム３０６は、ステップ４４０において、プローブチャネルと摂動チャネルとの間の相互作用が建設的であるかそれとも破壊的であるか判定する。本明細書では、建設的相互作用とは、プローブチャネルに建設的に干渉し、プローブチャネルによって発生する電界の大きさを増大させる摂動チャネルをいい、破壊的相互作用とは、プローブチャネルに破壊的に干渉し、プローブチャネルによって発生する電界の大きさを減少させる摂動チャネルをいう。
【００３１】
相互作用が建設的である場合、フィッティングシステム３０６は、ステップ４５０において、プローブチャネルおよび／または摂動チャネルの焦点を強めるようにプローブチャネルおよび／または摂動チャネルの重みを調整し、蝸牛インプラント１００に新しい重みを与える。しかし、測定された相互作用が破壊的である場合には、フィッティングシステム３０６は、ステップ４６０において、プローブチャネルおよび／または摂動チャネルの焦点を弱めるようにプローブチャネルおよび／または摂動チャネルの重みを調整し、蝸牛インプラント１００に新しい重みを与える。本明細書で使用する場合、焦点（focus）という用語は、埋め込まれた電極配列の刺激時に刺激チャネルによって生成される電界の集中をいう。例えば、刺激チャネルの焦点が強められる場合には、結果として生じる電界は狭められる。また、刺激チャネルの焦点を弱めるとは、結果として生じる電界を広げることをいう。
【００３２】
重みが調整された後で、反復プロセスはステップ４１０に戻り、そこで新しい重みを使用して刺激が加えられ（ステップ４１０）、更新された重みを用いたプローブチャネルと摂動チャネルとの間の相互作用が測定される（ステップ４２０）。この反復プロセスは、ステップ４３０で、プローブチャネルと摂動チャネルとの間の測定された相互作用が閾値を下回るまで続く。測定された相互作用が閾値を下回った後で、フィッティングシステム３０６は次に、ステップ４７０で、チェックすべき次の刺激チャネルがあるかどうかチェックする。そうである場合、プロセスはステップ４１０に戻り、新しい刺激チャネルがプローブチャネルおよび摂動チャネルとして選択される。例えば、プローブチャネルとしての刺激チャネル１（ＳＣ１）のための重みを調整した後で、プロセスは次いで、刺激チャネル２（ＳＣ２）の重みを調整するために、プローブチャネルとして刺激チャネル２（ＳＣ２）を選択し得る。前述のように、各実施形態では、近接する刺激チャネルが摂動チャネルとして選択される。したがって、この第２の通過では、フィッティングシステム３０６は第１（ＳＣ１）または第３（ＳＣ３）の刺激チャネルを摂動チャネルとして選択し得る。次に、本プロセスは、ステップ４７０において蝸牛インプラント１００のすべての刺激チャネルの焦点が調整された（すなわち、その重みが調整された）と判定されるまで、刺激チャネルごとに繰り返される。その後、プロセスはステップ４８０で終了する。
【００３３】
前述のように、フィッティングシステム３０６は、ステップ４２０で、プローブチャネルと摂動チャネルとの間の相互作用を測定する。以下では、相互作用の測定に用いることのできるメカニズムの例を、より詳細に説明する。まず、フィッティングシステム３０６は、蝸牛インプラント１００に対し、同じ形状の波形であって全振幅のみが異なる２つの波形を用いてプローブチャネルおよび摂動チャネルに刺激を加えるよう指示する。図５Ａに、刺激の付与のためプローブチャネル５０２と摂動チャネル５０４に与えられる波形の例を示す。図示のように、プローブ波形５０２と摂動波形５０４とは、同一の形状および極性を有し、その全振幅だけが異なる。さらに、図示のように、この例では、波形５０２と波形５０４は二相方形波（bi-phasic square wave）である。しかし、これらの波形形状は例示にすぎず、三角波、正弦波などといった他の波形形状も使用され得ることに留意すべきである。この波形の特性は、フィッティングシステム３０６および／または聴覚訓練士３０４により選択することができる。
【００３４】
摂動チャネル刺激の振幅は、摂動チャネルの閾値レベルを下回るレベル（本明細書では閾値下レベルと称する）に設定され得る。前述のように、この閾値レベルは、フィッティングシステム３０６を使用して蝸牛インプラント１００のセットアップ時に決定される。次いで、閾値下レベルの摂動チャネルが存在するときのプローブチャネルの閾値が、例えば、言葉によるフィードバック法などを使用して決定され得る。例えば、フィルタリングシステム３０６は、プローブチャネルが聞こえることを受容者が通知するまで、閾値下レベルの摂動チャネルが存在するときのプローブチャネルのレベルを繰り返し上げることができる。聴覚訓練士または臨床医師３０４は、ユーザインターフェース３１４を使用して、この通知をフィッティングシステム３０６に与えることができ、あるいは例えば、フィッティングシステム３０６は、例えば、神経反応遠隔測定、聴性脳幹反応、他の誘発電位などといった非精神物理的尺度を使用して、相互作用を測定する（プローブ閾値を決定するなど）ことができる。
【００３５】
次に、摂動チャネルの極性が反転され、刺激がプローブチャネルと摂動チャネルとで同時に加えられる。図５Ｂに、プローブチャネル５０２と摂動チャネル５０６の波形の例を示す。図示のように、プローブチャネル波形５０２は図５Ａのものと同じであり、摂動チャネル波形５０６は摂動チャネル波形５０４と同一であるが、反対の極性を有する。次に、反対の極性を有する摂動チャネルの存在下でのプローブチャネルの閾値が、摂動チャネルのレベルを以前に用いたものと同じ閾値下レベルに設定して決定される。
【００３６】
２つのプローブ閾値（１つは同じ極性の摂動チャネルでのものであり、１つは反対の極性の摂動チャネルでのものである）を決定した後で、相互作用インデックス（ＩＩ）が計算され得る。
このＩＩは以下の式を使用する。
【数１】
0005758306.tif 000002
【００３７】
ここで、ＩＩ（ｐｒｏｂｅ，ｐｅｒｔ）は、プローブチャネルと摂動チャネルの相互作用インデックスであり、ｐｒｏｂｅＴｈｒｅｓｈｏｌｄ（ｏｐｐｏｓｉｔｅ）は、プローブチャネルと反対の極性を有する摂動チャネル存在下でのプローブチャネル測定の閾値であり、ｐｒｏｂｅＴｈｒｅｓｈｏｌｄ（ｓａｍｅ）は、プローブチャネルと同じ極性を有する摂動チャネル存在下でのプローブチャネル測定の閾値であり、ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎＣｈａｎｎｅｌＬｅｖｅｌは、プローブ閾値レベルを決定する際に使用される摂動チャネルの閾値下レベルである。一実施形態では、この式で使用されるプローブチャネル閾値と摂動チャネルレベルは線形電流単位（linear current unit）で表される。
【００３８】
次に、フィッティングシステム３０６は、ステップ４３０において、計算された相互作用インデックス（ＩＩ）の大きさを閾値と比較して、相互作用インデックス（ＩＩ）の大きさが閾値を下回るか否か判定する。下回らない場合、これはプローブチャネルと摂動チャネルとの間の相互作用が有意であることを示す。また、下回る場合、相互作用は有意でないと判定される。
【００３９】
また、相互作用が有意であるか否か判定することに加えて、フィッティングシステム３０６は、ステップ４４０において、算出されたこの相互作用インデックス（ＩＩ）を使用して、相互作用が建設的であるかそれとも破壊的であるかも判定する。例えば、この例では、ステップ４４０において、相互作用インデックス（ＩＩ）が正である（すなわち、＞０）場合、相互作用は建設的であると判定され、相互作用インデックス（ＩＩ）が負である（すなわち、＜０）場合、相互作用は破壊的であると判定される。
【００４０】
図６Ａ〜６Ｄに、例示したプローブチャネルおよび摂動チャネルにより発生する電界の一例を示し、これらを使用してチャネル間の建設的相互作用よび破壊的相互作用を説明する。図６Ａには、摂動チャネルがプローブチャネルと同じ極性を有する場合のプローブチャネル電界６０２と摂動チャネル電界６０４が示されている。図６Ｂには、極性が同じである場合のプローブチャネル電界６０２と摂動チャネル電界６０４の組み合わせから生じる複合電界６１４が示されている。図６Ｃには、摂動チャネルがプローブチャネルと反対の極性を有する場合のプローブチャネル電界６０２と摂動チャネル電界６０６が示されている。図６Ｄには、極性が反対である場合のプローブチャネル電界６０２と摂動チャネル電界６０６の組み合わせから生じる複合電界６１６が示されている。図６Ａ〜６Ｄにおいて、横軸は電極配列に沿った位置を示し、縦軸は電界の電位を示している。さらに、点線６０１は、結果として生じる電界レベルの違いを読み取りやすくするための、単なる目安である。
【００４１】
建設的干渉は、共通の極性から生じる電界６１４が反対の極性から生じる電界６１６より大きいときに発生し、破壊的干渉は、共通の極性から生じる電界６１４が反対の極性から生じる電界６１６より小さいときに発生する。前述の相互作用インデックス（ＩＩ）を参照すると、建設的干渉は、プローブチャネルと摂動チャネルの間で極性が共通する場合について決定されたプローブ閾値が、極性が反対である場合について決定されたプローブ閾値より小さいときに認められ、破壊的干渉は逆の状態が生じるときに認められる。
【００４２】
前述のように、ステップ４５０および４６０において、プローブチャネルおよび／または摂動チャネルの焦点は、それぞれ、プローブチャネルおよび／または摂動チャネルの重みを調整することによって強められ、または弱められる。蝸牛外電極を備える三極刺激を使用した蝸牛インプラント１００では、焦点は、例えば、フィッティングシステム３０６が近接する電極（電極１および／または電極３など）の一方または両方の重みの大きさを増大させたり、蝸牛外電極の重みの大きさを低減することなどにより強められ得る。例えば、最初に、近接する電極には−０．３の重みが割り当てられ、蝸牛外電極には−０．４の重みが割り当てられ得る。この例では、中央電極の重みは、常に、三極刺激では＋１．０に設定されており、所与のチャネルにおけるすべての重みの合計値は０になることに留意すべきである。
【００４３】
焦点を調整する際に、フィッティングシステム３０６は、例えば、それぞれ、０．０５刻みで、近接する電極の一方または両方の重みの大きさを増大させ、０．５刻みまたは０．１刻みで蝸牛外電極の重みの大きさを低減することによって焦点を強めることができる。これらの値は例示にすぎないことに留意すべきである。同様に、プローブチャネルおよび／または摂動チャネルの焦点は、近接する電極の重みの大きさを低減し、蝸牛外電極の重みの大きさを増大させることによって弱めることもできる。これは、どのようにして重みが調整され得るかの一例にすぎず、他の方法も使用され得ることに留意すべきである。例えば、重みを調整する際に重みを乗算または除算するのにスカラが使用されてもよい。あるいは例えば、刻みサイズは、最初は大きな刻みが使用され、次いで、相互作用が建設的から破壊的になるかどうか、またはその逆であるかどうかなど、ある一定の条件に応じてその刻みが低減されるように調整する方法を使用してもよい。
【００４４】
前述のように、図３〜４の方法およびシステムは、例えばフェーズドアレイ刺激チャネルなどといった、三極チャネル以外の種類の複合チャネルのための重みの調整にも使用することができる。以下に、フェーズドアレイ刺激チャネルのための重みを調整する方法およびシステムの一例を説明する。ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｈｏｎｅｒｔ文献でより詳細に論じられているように、フェーズドアレイ刺激チャネルのデフォルトの重みは、蝸牛インプラント１００のインピーダンス変換行列を計算し、次いでそのインピーダンス変換行列を反転させて刺激チャネルの重みを提供することによって決定され得る。
【００４５】
図７に、一実施形態に係る、図４に示す一般的方法がどのようにしてフェーズドアレイ刺激チャネルのための重みを調整するのに使用され得るかについての流れ図を示す。図７について、前述のフィッティング構成システム３００を参照しつつ、説明する。ただし、他のシステムにも使用され得ることに留意すべきである。
【００４６】
前述のように、図３〜４の方法およびシステムは、例えばフェーズドアレイ刺激チャネルなどといった、三極チャネル以外の種類の複合チャネルのための重みの調整にも使用することができる。以下に、フェーズドアレイ刺激チャネルのための重みを調整する方法およびシステムの一例を説明する。ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｈｏｎｅｒｔ文献でより詳細に論じられているように、フェーズドアレイ刺激チャネルのデフォルトの重みは、蝸牛インプラント１００のトランスインピーダンス行列を計算し、次いでそのトランスインピーダンス行列を反転させて刺激チャネルの重みを提供することによって決定され得る。
【００４７】
推定対角値を用いてインピーダンス変換行列が獲得された後で、フィッティングシステム３０６は、インピーダンス変換行列を反転させて、フェーズドアレイチャネルのための重みの初期セットを獲得する。特に、反転したインピーダンス変換行列（トランスアドミタンス行列ともいう）の各列は、単一の個別の刺激領域にゼロでないスカラ内電圧（intrascalar voltage）を生じさせる各電極からの電流寄与を定義する、数値重み（トランスアドミタンス値）のセットを含んでいる。したがって、このような重みのベクトルは、それぞれフェーズドアレイ刺激チャネルを定義する。
【００４８】
最初に、ステップ７０２において、初期トランスインピーダンス行列が取得される。このトランスインピーダンス行列は、例えばｖａｎ  ｄｅｎ  Ｈｏｎｅｒｔ文献で論じられているような方法で取得することができる。図８に、実施形態に係るトランスインピーダンス行列Ｚｍの一例を示す。図示のように、トランスインピーダンス行列Ｚｍ８００は２２列、２２行を含む。各列と行は、例示した２２個の電極を含む電極配列の個々の電極に対応し、行は、トランスインピーダンス行列を測定する際に刺激が加えられる電極に対応している。また列は、トランスインピーダンス行列を獲得する際に加えられた刺激が測定される電極に対応している。ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｈｏｎｅｒｔ文献で論じられているように、トランスインピーダンス行列の、対角を除くすべての値は、一度に１つずつ、既知の電流で各電極を刺激することによって実験的に測定される。次に、各非刺激電極において、結果として得られる電圧が測定される。刺激電極上で観測される電圧は、体抵抗および組織インピーダンスからの寄与部分を含むため、トランスインピーダンス行列の対角はこのようにしては求められない。というよりは、ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｈｏｎｅｒｔ文献によれば、トランスインピーダンス行列８００の対角８０２に沿った値は、対角値を取り囲む値の線形外挿によって推定することができる。トランスインピーダンス行列を獲得し、対角値８０２を推定する方法およびシステムは、前述のｖａｎ  ｄｅｎ  Ｈｏｎｅｒｔ文献に記載されており、ここではこれ以上論じない。トランスインピーダンス行列Ｚｍ８００は２２列２２行を含むが、これは例にすぎず、他の実施形態では、２２以外の数の電極を含む電極配列も使用され得ることに留意すべきである。
【００４９】
推定対角値を用いてトランスインピーダンス行列が獲得された後で、フィッティングシステム３０６は、トランスインピーダンス行列を反転させて、フェーズドアレイチャネルのための重みの初期セットを獲得する。特に、反転したトランスインピーダンス行列（トランスアドミタンス行列ともいう）の各列は、単一の個別の刺激領域にゼロでないスカラ内電圧（intrascalar voltage）を生じさせる各電極からの電流寄与を定義する、数値重み（トランスアドミタンス値）のセットを含んでいる。したがって、このような重みのベクトルは、それぞれフェーズドアレイ刺激チャネルを定義する。
【００５０】
次いでフィッティングシステム３０６は、ステップ７０８において、計算された干渉インデックス（ＩＩ）の大きさが閾値を超えるかどうか判定する。このＩＩの閾値は、例えば０．０５とすることができるが、相互作用インデックス尺度の正確さに応じて、０．０５以外の値も使用することができる。閾値を上回る場合には、フィッティングシステムは、ステップ７１０において、相互作用が建設的であるかそれとも破壊的であるかを判定する。前述のように、フィッティングシステム３０６は、干渉インデックス（ＩＩ）が正（すなわち、建設的干渉）であるかそれとも負（すなわち、破壊的干渉）であるかチェックすることにより、相互作用が建設的であるかそれとも破壊的であるかを判定することができる。
【００５１】
相互作用が有意であり、建設的である場合、フィッティングシステム３０６は、ステップ７１２において、刺激チャネルの焦点を強めるようにインピーダンス変換行列を調整する。これは、インピーダンス変換行列のすべての不確定の対角項の値を減少させることによって実現できる。各対角項の値は、個々の刺激チャネルの電極中心に対応しており、実施形態においては、当該刺激チャネルの焦点に対して最も有意な影響を及ぼす。したがって、別の実施形態では、フィッティングシステム３０６は、すべての不確定項の値を低減するのではなく、プローブチャネルの電極中心に対応する対角項、またはこの項を取り囲む値のサブセットを低減するだけでもよい。
【００５２】
相互作用が有意であり、破壊的である場合には、フィッティングシステム３０６は、ステップ７１４において、刺激チャネルの焦点を弱めるためにインピーダンス変換行列の不確定対角項の値を増大させることができる。あるいは、例えばフィッティングシステム３０６は、プローブチャネル電極中心に対応する項の値またはこの項を取り囲む値のサブセットを増大させるだけでもよい。次いで、ステップ７１６において、更新されたインピーダンス変換行列から新しいチャネル重みが計算され、反復手順が続行されて、新しい重みを使用してプローブチャネルと摂動チャネルとの間の相互作用が測定される。
【００５３】
相互作用が有意であり、建設的である場合、フィッティングシステム３０６は、ステップ７１２において、刺激チャネルの焦点を強めるようにトランスインピーダンス行列を調整する。これは、トランスインピーダンス行列のすべての不確定の対角項の値を減少させることによって実現できる。各対角項の値は、個々の刺激チャネルの電極中心に対応しており、実施形態においては、当該刺激チャネルの焦点に対して最も有意な影響を及ぼす。したがって、別の実施形態では、フィッティングシステム３０６は、すべての不確定項の値を低減するのではなく、プローブチャネルの電極中心に対応する対角項、またはこの項を取り囲む値のサブセットを低減するだけでもよい。
【００５４】
相互作用が有意であり、破壊的である場合には、フィッティングシステム３０６は、ステップ７１４において、刺激チャネルの焦点を弱めるためにトランスインピーダンス行列の不確定対角項の値を増大させることができる。あるいは、例えばフィッティングシステム３０６は、プローブチャネル電極中心に対応する項の値またはこの項を取り囲む値のサブセットを増大させるだけでもよい。次いで、ステップ７１６において、更新されたトランスインピーダンス行列から新しいチャネル重みが計算され、反復手順が続行されて、新しい重みを使用してプローブチャネルと摂動チャネルとの間の相互作用が測定される。
【００５５】
ステップ７０８において、相互作用インデックス（ＩＩ）の大きさが閾値を下回る場合には、この特定のプローブチャネルについての反復手順が停止され、フィッティングシステム３０６は、プローブチャネルの電極中心に対応するトランスインピーダンス行列の対角項の最終値を、確定されたものとして設定する。フィッティングシステム３０６は、単に、メモリまたは他の記憶装置に、その特定の対角項が確定されていることを識別する指示を記憶するだけで、対角項を確定されたものとして設定することができる。次いでフィッティングシステム３０６は、ステップ７２０において、すべての対角項が確定されているかどうか判定する。そうでない場合、プロセスはステップ７０４に戻り、そこでプローブチャネルとして選択された別の刺激チャネルについて最適化手順が繰り返される。次いでこのプロセスは、すべてのチャネルがプローブチャネルとしてテストされ、すべての対角値が確定されるまで、処理を繰り返す。
【００５６】
例えば、別の実施形態では、一度に１つの刺激チャネルを調整し、各反復の終了時に対角値を確定するのではなく、システムは、終了するまでどの項も確定せず、その代わりに、反復ごとに対角値の全部または一部を調整し得る。しかし、これらは、相互作用を最小化するために重みを調整するのに使用され得るいくつかの例示的方法にすぎず、本発明を逸脱することなく他の方法も使用され得ることを理解すべきである。
【００５７】
反復プロセスの終わりに、すべての可能なプローブチャネルと対応する摂動チャネル（すなわち、プローブチャネルに近接するチャネル）との間の相互作用が最小化されると、フィッティングシステム３０６は、その最終値を使用して刺激チャネルのための電極重みを生成し、次いで、これらの重みを蝸牛インプラント１００に提供する。次いで蝸牛インプラント１００は、これらの重みを音処理部１２６および／または刺激部１２０に記憶し、使用することができる。本発明の別の実施形態では、相互作用が有意でなくなった時点においてチャネル構成を推定することにより、プローブ／摂動チャネル対ごとの反復最適化プロセスを早期に打ち切ることができる。例えば、チャネル構成の推定は、それぞれ、建設的相互作用と破壊的相互作用とをそれぞれ示す最適化の反復処理を内挿することによって行うことができる。本発明の別の実施形態では、プローブ／摂動チャネル対ごとの反復最適化プロセスは、相互作用が有意でなくなる状態には決してならず、反復手順は、相互作用の最小限の大きさまたは推定される最小限の大きさにおいて停止される。
【００５８】
このように、この実施形態は、複合チャネルの構成を各個人の耳にカスタマイズすることができ、神経興奮パターンを狭め、かつ、多数の独立チャネルを提供することができる。またこの実施形態は、複数のチャネルを同時に刺激することができるため刺激速度の上限を引き上げることもでき、かつ、スペクトル分解能をより高め、チャネル相互作用を低減することもできる。
【００５９】
前述のチャネル相互作用を測定する方法およびシステムは、単に、チャネル相互作用を測定するのに用いられ得る一つの手法にすぎないことを理解すべきである。例えば、別の実施形態では、フィッティングシステムは、同じ極性を有するプローブチャネルと摂動チャネルとで同時に刺激信号を印加し、決定されたプローブ閾値を、セットアッププロセスにおいて摂動チャネルを使用せずに決定されたプローブ閾値と比較することによって、チャネル相互作用を測定することができる。摂動チャネルがある場合と摂動チャネルがない場合とのプローブ閾値の差を、閾値と比較することができる。この差が閾値より大きい場合には、それに応じてプローブチャネルの焦点を変更することができる。同様に、別の実施形態では、刺激信号がプローブチャネルと摂動チャネルの両方に印加されてもよく、その場合、プローブ閾値は、まず同じ極性の摂動チャネルを用いて決定され、次いで反対の極性の摂動チャネルを用いて決定される。しかしこの例では、摂動チャネルを固定された閾値下レベルに設定するのではなく、プローブチャネルと摂動チャネルとは同じレベルに設定されかつ調整されて、上記の方法により極性ごとのプローブ閾値が決定される。次いで、極性ごとのプローブ閾値の差が閾値と比較されて、チャネル間の相互作用が有意であるか否かが判定される。
【００６０】
さらに別の実施形態では、フィッティングシステムは、閾値を決定するのではなく、特定の音量を使用することにより相互作用を測定し得る。例えば、摂動チャネルの極性ごとのプローブチャネルのレベルは、受容者が、プローブチャネルの音量が固定された音量レベルと一致すると指示するまで増大される。次いで、これらのレベルを使用してチャネル動作が測定され、前述のように、この測定に基づいて重みが調整される。さらに別の例では、フィッティングシステム３０６を用いて、閾値より上のレベルに設定されたプローブチャネルについての２つの刺激例、すなわち、一つは当該プローブチャネルと同じ極性を持つ摂動チャネル存在下での刺激例、もう一つはこれと反対の極性を持つ摂動チャネル存在下での刺激例、を提示することができる。その場合受容者は、これらの刺激のどちらがより大きく聞こえるか（すなわち、音がより大きいのは、プローブチャネルと摂動チャネルとが同じ極性を有するときか、それとも反対の極性を有するときか）判定し得る。受容者がそれと気づくほどの差を知覚する場合、チャネル相互作用は有意であると判定され、重みがしかるべく調整される。さらに別の例では、フィッティングシステムは、プローブチャネルと摂動チャネルを同時に適用する必要はなく、その代わりに、２つの刺激信号を、一方を他方の直後に、または２つの信号間に短い時間差をおいて印加し得る。したがって、特許請求される発明を逸脱することなく使用され得る、チャネル相互作用を決定するための他の多数の手法がある。
【００６１】
図９は、本発明の一実施形態に係る聴覚インプラント・フィッティング・システム３０６の、上位レベルの機能ブロック図である。説明を容易にするために、フィッティングシステム３０６の主要な構成要素および動作態様がブロック図形式で示されている。これらのブロックは他の多数のやり方で分割され、または組み合わされ得ることを理解すべきである。図９に示す例示的実施形態では、各構成要素は、通信バスにより結合されているものとして示されている。しかし、フィッティングシステム３０６の構成要素は、個々の用途に適する任意のやり方で接続され得ることを理解すべきである。
【００６２】
図示のように、フィッティングシステム３０６は、マネージャ９０２、プローブ／摂動選択９０４、刺激コントローラ９０６、重み計算器９０８、重み調整器９１０、データ変換器９１２、音声プロセッサ制御インターフェース９２２、およびユーザインターフェース９３０を備える。マネージャ９０２は全般的操作を行い、図９に示すその他の構成要素を制御する。音声プロセッサ制御インターフェース９２２は、フィッティングシステム３０６を、データ通信リンク３０８を介して蝸牛インプラント１００の音声プロセッサに接続するためのインターフェースを提供する。プローブ／摂動選択器９０４は、マネージャ９０２の指示により、プローブチャネルと摂動チャネルとして機能すべき刺激チャネルを選択する役割を果たす。刺激コントローラ９０６は、選択されたプローブチャネルと摂動チャネルに対する刺激の印加を制御する。例えば、刺激コントローラ９０６は、印加すべき波形、その振幅、極性などを選択し、その情報を蝸牛インプラントに送信して刺激を印加させる。例えば、各実施形態において、刺激コントローラ９０６は、選択された波形を生成し、選択されたプローブチャネルおよび摂動チャネルにおいて刺激を加えるために、音声プロセッサ制御インターフェース９２２を介してその波形を蝸牛インプラントに送ることができる。あるいは、例えば刺激コントローラは、音声処理部１２６に、選択された信号を生成して刺激を加えるよう求める指示を送ることもできる。
【００６３】
ユーザインターフェース９３０は、聴覚訓練士／臨床医師３０４が、ユーザインターフェース３１４を介してフィッティング・インプラント・システム３０６とやりとりするのに使用される任意のインターフェースを含むことができる。聴覚訓練士／臨床医師３０４は、コンピュータキーボード、マウス、音声応答ソフトウェア、タッチスクリーン、網膜制御、ジョイスティック、および現在の、または今後開発される他の任意のデータ入力またはデータ提示形式を含む、公知の方法の任意の１つまたはこれらの組み合わせを使用して入力を提供することができる。
【００６４】
図９に示す実施形態では、ユーザインターフェース９３０は、前述のユーザインターフェース３１４によって表示されるグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）４０８を含み得る。前述のように、ユーザインターフェース４０６は、例えば、ユーザインターフェース３１４を介して選択されたプローブチャネルおよび摂動チャネル、ならびにそれらのレベル、重みなどといった、音響に関するデータを提供し、受け取るのに使用され得る。加えて、聴覚訓練士／臨床医師３０４は、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）４０８を使用して、閾値下レベルに設定された摂動チャネルの存在下で受容者にプローブチャネルが聞こえるか否かといった、刺激の結果に関する情報を入力することもできる。加えて、ＧＵＩ４０８は、蝸牛インプラントのセットアップ時に、例えば、電極配列の各電極の初期閾値および最大快適レベルを決定する際の情報を入力し／受け取るのに使用することもできる。
【００６５】
図９に示すように、フィッティングシステム３０６は、刺激チャネルごとの重みを決定する重み計算器９０８も備えている。例えば、フェーズドアレイ刺激チャネルを用いる蝸牛インプラントシステムにおいて、重み計算器９０８は、インピーダンス変換行列を反転し、チャネルごとの重みを決定する役割を果たす。またフィッティングシステム３０６は、各刺激チャネルの重みを調整するように構成された重み調整器９１０を備えている。例えば、重み調整器９１０は、受け取った極性ごとのプローブチャネル閾値に基づいて相互作用インデックス（ＩＩ）を計算し、重みが調整されるべきかどうか判定し、そうである場合、調整のための刻みサイズを決定し、決定した調整を行うことができる。フェーズドアレイ刺激システムでは、重み調整器９１０は、調整を行うに際してインピーダンス変換行列の対角値を調整し、次いで、変更されたインピーダンス変換行列を重み計算器９０８に提供することができ、重み計算器９０８は各チャネルのための新しい重みを計算する。三極刺激システムでは、重み調整器９１０は刺激チャネルの重みを直接調整し得る。
【００６６】
図９に示す例示的実施形態では、フィッティングシステム２０６は、決定された重みおよびその他のデータ（閾値や最大快適レベルデータなど）を蝸牛インプラント１００のためのインプラントベースのマップデータ３２２に変換する音響蝸牛インプラント（ＣＩ：cochlear implant）データ変換器９１２も備えている。このマップデータ３２２は実装される蝸牛インプラント１００に適する任意の形とすることができる。データ変換器９１６によって生成されたこのマップデータ３２２は、次いで、音声プロセッサ制御インターフェース９２２を介して音処理部１２６に提供される。
【００６７】
図９に示すように、フィッティングシステム３０６は、刺激チャネルごとの重みを決定する重み計算器９０８も備えている。例えば、フェーズドアレイ刺激チャネルを用いる蝸牛インプラントシステムにおいて、重み計算器９０８は、トランスインピーダンス行列を反転し、チャネルごとの重みを決定する役割を果たす。またフィッティングシステム３０６は、各刺激チャネルの重みを調整するように構成された重み調整器９１０を備えている。例えば、重み調整器９１０は、受け取った極性ごとのプローブチャネル閾値に基づいて相互作用インデックス（ＩＩ）を計算し、重みが調整されるべきかどうか判定し、そうである場合、調整のための刻みサイズを決定し、決定した調整を行うことができる。フェーズドアレイ刺激システムでは、重み調整器９１０は、調整を行うに際してトランスインピーダンス行列の対角値を調整し、次いで、変更されたトランスインピーダンス行列を重み計算器９０８に提供することができ、重み計算器９０８は各チャネルのための新しい重みを計算する。三極刺激システムでは、重み調整器９１０は刺激チャネルの重みを直接調整し得る。
【００６８】
これらのコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリケーション、コンポーネント、コードともいう）は、プログラマブルプロセッサのためのマシン命令を含み、上位レベルの手続き型プログラミング言語および／もしくはオブジェクト指向プログラミング言語として、かつ／またはアセンブリ言語／機械語として実装され得る。本明細書で使用する場合、「機械可読媒体」という用語は、マシン命令を機械可読信号として受け取る機械可読媒体を含む、プログラマブルプロセッサにマシン命令および／またはデータを提供するのに使用される、任意のコンピュータプログラム製品、コンピュータ可読媒体、装置および／またはデバイス（例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラマブル論理回路（ＰＬＤ：Programmable Logic Device））をいう。同様に、本明細書では、プロセッサと、プロセッサに結合されたメモリとを含むシステムも説明されている。メモリは、本明細書で説明した動作のうちの１つまたは複数をプロセッサに実行させるための１つまたは複数のプログラムを含むことができる。
【００６９】
前記プローブチャネルを選択する行程と前記摂動チャネルを選択する行程とを繰り返す行程と、前記複数のチャネルの各チャネルを前記プローブチャネルとして繰り返す行程と、を含む方法。
【００７０】
前記インピーダンス変換行列の１つまたは複数の対角項を調整する行程は、前記相互作用が建設的であると判定される場合に前記対角の１つまたは複数の値を低減する行程と、および、前記相互作用が破壊的であると判定される場合に前記対角の１つまたは複数の値を増大させる行程と、を含む方法。
【００７１】
前記マネージャがさらに、前記選択器と刺激コントローラと重み調整器とに、前記プローブチャネルを選択すること、前記プローブチャネルとしての前記複数のチャネルの各チャネルについて摂動チャネルを選択することを繰り返すよう指示するように構成されている装置。
【００７２】
前記重み調整器がさらに、前記インピーダンス変換行列の１つまたは複数の対角項を調整するように構成されている装置。
【００７３】
前記重み調整器がさらに、前記相互作用が建設的であると判定される場合に前記対角の１つまたは複数の値を低減し、前記相互作用が破壊的であると判定される場合に前記対角の１つまたは複数の値を増大させるように構成されている装置。
【００７４】
それぞれ対応する重みを有する複数の電極をそれぞれ備える複数の刺激チャネルを備える刺激装置の重みを調整する方法を実行するようにプロセッサを制御するためのプログラムコードを含む、コンピュータ可読媒体上に実現されたコンピュータプログラムであって、前記方法は、前記複数の刺激チャネルの中からプローブチャネルを選択する行程と、前記複数の刺激チャネルの中から少なくとも１つの摂動チャネルを選択する行程と、前記複数の電極および前記電極に対応する重みを使用して前記プローブチャネルにより刺激を加える行程と、前記少なくとも１つの摂動チャネルにより刺激を加える行程と、前記プローブチャネルからの前記刺激と前記１つまたは複数の摂動チャネルからの前記刺激との間の相互作用に基づき、前記刺激チャネルのうちの少なくとも１つに対応付けられた１つまたは複数の重みを調整する行程と、を含む、コンピュータプログラム。
【００７５】
それぞれ対応する重みを有する複数の電極をそれぞれ備える複数の刺激チャネルを備える刺激装置の重みを調整する装置であって、前記複数の刺激チャネルの中からプローブチャネルを選択する手段と、前記複数の刺激チャネルの中から少なくとも１つの摂動チャネルを選択する手段と、前記複数の電極および前記電極に対応する重みを使用して前記プローブチャネルにより刺激を加える手段と、前記少なくとも１つの摂動チャネルにより刺激を加える手段と、前記プローブチャネルからの前記刺激と前記１つまたは複数の摂動チャネルからの前記刺激との間の相互作用に基づき、前記刺激チャネルのうちの少なくとも１つに対応付けられた１つまたは複数の重みを調整する手段と備える、装置。
【００７６】
本願において引用されたすべての文書、特許、学術文献他の資料は、参照により本明細書に組み込まれるものである。
【００７７】
以上、本発明の実施形態を、本発明のいくつかの態様を参照して説明した。一態様として説明した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなく別の態様においても使用され得ることが理解されるはずである。
【００７８】
本発明は、添付の図面を参照しつつ、本発明のいくつかの実施形態に関連して詳細に説明されているが、当業者には様々な変更および変形が可能であることが明らかとなり得ることを理解すべきである。そのような変更および変形は、それらが添付の特許請求の範囲を逸脱するものでない限り、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に含まれるものと理解すべきである。
【００７９】
以上の説明は本発明の特定の実施形態を対象としている。しかし、前述の実施形態には、本発明の利点の一部または全部の達成を伴う他の変更および変形も加えられ得ることが明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、そのようなあらゆる変更および変形を本発明の真の主旨および範囲に含まれるものとして包含することである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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