透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置

摘要

本发明公开了一种透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置，包括：可紧贴耳蜗螺旋管外壁的多通道近红外光刺激装置、多通道近红外光脉冲控制电路、语音信号采集装置、语音信号处理与编码装置；它采集语音信号后编码为近红外光刺激信号，通过紧贴植入耳蜗螺旋管外壁的多通道近红外光脉冲输出端口输出近红外脉冲，近红外脉冲穿透耳蜗螺旋管骨组织刺激耳蜗内神经组织而引起神经兴奋。透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置利用近红外光在生物组织的穿透特性，使近红外能量透过耳蜗螺旋管外壁刺激耳蜗内神经，降低了将刺激装置植入耳蜗内引起淋巴液漏和感染的手术风险，也降低了手术难度。

权利要求

1.透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置，其特征在于：包括语音信号采集装置、语音信号处理与编码装置、控制电路以及近红外脉冲输出装置；

所述语音信号采集装置，用于采集外部语音信号并转换为电信号；

所述电信号输入到语音信号处理与编码装置，所述语音信号处理与编码装置将电信号进行处理与编码后传输到所述控制电路；

所述控制电路，用于产生输入到所述近红外脉冲输出装置端口的近红外光脉冲信号；

所述控制电路为多通道近红外光脉冲控制电路，所述近红外脉冲输出装置为多通道近红外脉冲输出装置；

所述多通道近红外光脉冲控制电路，用于产生与所述多通道近红外脉冲输出装置端口数目相等的多通道电流信号，每个通道的电流信号独立控制驱动所述多通道近红外脉冲输出装置中一个近红外光源并产生近红外光脉冲，该近红外光脉冲经光脉冲输出端口输出近红外光脉冲刺激信号；

所述近红外脉冲输出装置，用于接收近红外光脉冲信号并生成作用于耳蜗螺旋管组织的近红外光脉冲刺激信号；

所述多通道近红外脉冲输出装置的输出端口设置有一个具有汇聚作用的微型透镜装置，使得输出端口输出的近红外光汇聚在到达其对应的耳蜗内神经组织；

所述近红外脉冲输出装置设置于耳蜗螺旋管壁外侧，所述近红外脉冲输出装置产生的近红外光脉冲穿透耳蜗螺旋管壁进入耳蜗内部并刺激听神经引起神经冲动。

2.根据权利要求1所述的透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置，其特征在于：所述语音信号采集装置对声音信号转换为电信号是包括对电信号进行放大、滤波处理、模拟/数字转换处理。

3.根据权利要求1所述的透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置，其特征在于：所述语音信号处理与编码装置包括提取语音信号时频域特征模块、特征信息编码模块；

所述提取语音信号时频域特征模块，用于将提取语音信号多频率段的时频域特征参数；

所述特征信息编码模块，根据语音信号的特征参数来生成用于决定控制电路输出模式的控制信号。

4.根据权利要求1所述的透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置，其特征在于：所述多通道近红外光脉冲控制电路为多通道近红外激光二极管恒流源驱动电路，所述近红外脉冲输出装置为用于对耳蜗神经进行透射式光刺激的近红外激光二极管阵列，所述多通道近红外激光二极管恒流源驱动电路通过恒流源输出电流驱动近红外激光二极管阵列中的发光二极管发出刺激耳蜗神经的光脉冲。

5.根据权利要求1所述的透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置，其特征在于：所述多通道近红外光脉冲控制电路为多通道近红外光脉冲发生装置，所述近红外脉冲输出装置为近红外光脉冲输出端口；所述多通道近红外光脉冲发生装置在电流控制下由激光光源产生多路光脉冲信号通过光纤传导在近红外光脉冲输出端口输出对耳蜗进行刺激的近红外光脉冲信号。

6.根据权利要求1所述的透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置，其特征在于：所述近红外脉冲输出装置输出的近红外光波长取值范围为0.7-1.1μm。

7.根据权利要求1所述的透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置，其特征在于：所述语音信号中的与高频率段时频域特征参数连接的近红外脉冲输出装置设置于靠近耳蜗蜗底，与低频率段时频域特征参数连接的近红外脉冲输出装置设置于靠近耳蜗蜗尖。

说明书

透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置

技术领域

[0001] 本发明属于利用近红外光刺激修复听觉功能技术领域，具体涉及一种利用紧贴耳蜗螺旋管外壁的植入式多通道近红外光刺激装置恢复听觉功能的装置。

背景技术

[0002] 由于疾病、药物或其他原因引起的耳聋逐年增多，来自卫生部的统计，我国现有聋哑患者近3000万人，其中800万是重度耳聋，新生儿发病率约0.6%，每年新增聋哑儿童近20万人。人工耳蜗是医学界公认的唯一能使双侧重度或极重度感音性神经耳聋患者恢复听觉的临床手段。

[0003] 人工耳蜗技术兴起于上世纪80年代，经历了单道人工耳蜗到多道人工耳蜗的发展过程，有20多年的临床实践经验。同时，由于人工耳蜗所涉及技术难度高，特别是微加工制造、神经接口、微创植入等技术，以及专利的垄断，目前国外仅有三家公司生产人工耳蜗，包括澳大利亚的Cochlear公司、美国的Advanced Bionics公司和奥地利的MED-EL公司，产品价格20-25万元人民币左右。我国人工耳蜗的关键技术研究开始于上世纪90年代，复旦大学较早开始了相关技术的研究工作，先后研制成功单道脉冲式人工耳蜗和单道连续式人工耳蜗，并与上海力声特医学科技有限公司合作开发了国产人工耳蜗样机并开展了临床实验。杭州诺尔康神经电子科技有限公司、中科院声学所等单位也开发了人工电子耳蜗。

[0004] 目前进入临床应用的人工电子耳蜗基于植入式神经电刺激技术，将采集到的语音信号编码为电流脉冲触发耳蜗内的听觉神经引起神经冲动，传入大脑听觉神经中枢进而产生听觉。王正敏提出了一种多道程控人工耳蜗（专利公开号CN2261828），其主要特征由接收话筒、语音处理器、耦合器、接收刺激器与电极束组成，将语音信号编码为电刺激信号经植入耳蜗的电极束刺激耳蜗内的听觉神经，由电刺激引起神经冲动在听觉中枢产生听觉；周水文等提出了一种人工耳蜗内植装置（专利公开号CN1861024），其主要特征由依次排列的22个铂金环形成耳蜗内电极序列，刺激电流经电极作用于耳蜗内听觉神经；美国迈克尔·A·法尔蒂斯提出了一种耳蜗刺激装置（专利公开号CN101001666），其主要特征是由可放置于耳蜗内的具有多个电极触点的电极阵列将电刺激脉冲直接刺激耳蜗的听觉神经。

[0005] 综上所述，目前的人工耳蜗属于人工电子耳蜗，一般由麦克风、语音处理器、电脉冲信号发生电路及其与之相连的多通道电极等部分组成，麦克风把语音转换成电流信号并送到语言处理器进行语音信号处理和编码，编码后的语音信号控制脉冲发生电路的输出；人工电子耳蜗刺激电极阵列经手术植入到耳蜗螺旋管内腔的鼓阶内，刺激电流经植入耳蜗内的电极阵列直接刺激耳蜗内的听觉神经，引起神经冲动，传入大脑听觉神经中枢进而产生听觉。植入耳蜗内的电极阵列分布于由蜗底到蜗尖的不同部位，由于蜗底对高频声音信号敏感而蜗尖对低频声音信号敏感，人工电子耳蜗将声音高频信息编码后通过靠近蜗底的电极输出，而声音低频信号编码后通过靠近蜗尖的电极输出。由于各个电极输出的电流会通过耳蜗内的外淋巴液体向各个方向扩散，从而限制了人工电子耳蜗的频率分辨率的提高；同时，刺激电流经电极流入生物组织，将发生电化学反应，这也将影响刺激电极工作的长效性，并带来相关的生物相容性、生物安全性问题。因此，人们一直在探索研究适用于人工耳蜗的神经刺激新技术。

[0006] 利用光脉冲能量调节神经元活动模式为人工耳蜗带来新的技术方法。美国专利[专利公开号7,833,257]公开了一种新技术，它将激光或二极管产生的多路光信号经送达耳蜗螺旋管内部实现对不同位置听神经的多点刺激。重庆大学提出了一种基于多通道光刺激的人工耳蜗装置的设计方案，它利用植入耳蜗内的多通道光信号刺激听神经以重建听觉功能[专利公开号CN101926693A]。利用神经光刺激技术可以极大地减少在增加刺激电极数目时可能出现的通道间相互干扰，这为提高人工耳蜗的频率分辨率提供了有力技术手段；同时，由于激光对耳蜗的刺激是非接触式刺激，避免了人工电子耳蜗中刺激电流流入耳蜗组织会发生的化学反应，保证了激光刺激输出装置与耳蜗组织的生物相容性。

[0007] 但是，同经在临床上得到广泛采用的电子耳蜗技术类似，已经公开的基于光刺激的人工耳蜗技术也需要将刺激电极或光脉冲输出端口植入耳蜗螺旋管内部的鼓阶内，让光脉冲直接刺激耳蜗内的神经组织以引起耳蜗内神经兴奋。光脉冲输出端口直接与耳蜗内神经组织接触，这缩短了光脉冲输出端口到耳蜗内神经组织间的传播距离，减少了光脉冲能量到达神经组织过程中的能量损耗，从而用较少的光脉冲能量实现了对耳蜗内神经的刺激。但是，由于已经公开的基于光刺激的人工耳蜗技术仍需要将光脉冲输出端口装置经手术植入到耳蜗螺旋管内部的鼓阶内，这需要用手术方法打开耳蜗螺旋管这一封闭结构，不仅存在着淋巴液漏和感染的手术风险，而且光脉冲输出端口装置的植入还改变了耳蜗螺旋管内腔的淋巴液环境，进而破坏耳蜗的生理状态。如何减少对人工耳蜗刺激装置对耳蜗螺旋管内腔生理状态的影响是电子人工耳蜗和已经公开的基于光刺激的人工耳蜗需要共同面对的挑战。

发明内容

[0008] 有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置。

[0009] 本发明的目的是这样实现的：

[0010] 本发明提供的透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置，包括语音信号采集装置、语音信号处理与编码装置、控制电路以及近红外脉冲输出装置；

[0011] 所述语音信号采集装置，用于采集外部语音信号并转换为电信号；

[0012] 所述电信号输入到语音信号处理与编码装置，所述语音信号处理与编码装置将电信号进行处理与编码后传输到所述控制电路；

[0013] 所述控制电路，用于产生输入到所述近红外脉冲输出装置端口的近红外光脉冲信号；

[0014] 所述近红外脉冲输出装置，用于接收近红外光脉冲信号并生成作用于耳蜗螺旋管组织的近红外光脉冲刺激信号。

[0015] 进一步，所述近红外脉冲输出装置设置于耳蜗螺旋管壁外侧，所述近红外脉冲输出装置产生的近红外光脉冲穿透耳蜗螺旋管壁进入耳蜗内部并刺激听神经引起神经冲动。

[0016] 进一步，所述语音信号采集装置对声音信号转换为电信号是包括对电信号进行放大、滤波处理、模拟/数字转换处理。

[0017] 进一步，所述语音信号处理与编码装置包括提取语音信号时频域特征模块、特征信息编码模块；

[0018] 所述提取语音信号时频域特征模块，用于将提取语音信号多频率段的时频域特征参数；

[0019] 所述特征信息编码模块，根据语音信号的特征参数来生成用于决定控制电路输出模式的控制信号。

[0020] 进一步，所述控制电路为多通道近红外光脉冲控制电路，所述近红外脉冲输出装置为多通道近红外脉冲输出装置；

[0021] 所述多通道近红外光脉冲控制电路，用于产生与所述多通道近红外脉冲输出装置端口数目相等的多通道电流信号，每个通道的电流信号独立控制驱动所述多通道近红外脉冲输出装置中一个近红外光源并产生近红外光脉冲，该近红外光脉冲经光脉冲输出端口输出近红外光脉冲刺激信号。

[0022] 进一步，所述多通道近红外光脉冲控制电路为多通道近红外激光二极管恒流源驱动电路，所述近红外脉冲输出装置为用于对耳蜗神经进行透射式光刺激的近红外激光二极管阵列，所述多通道近红外激光二极管恒流源驱动电路通过恒流源输出电流驱动近红外激光二极管阵列中的发光二极管发出刺激耳蜗神经的光脉冲。

[0023] 进一步，所述多通道近红外光脉冲控制电路为多通道近红外光脉冲发生装置，所述近红外脉冲输出装置为近红外光脉冲输出端口；所述多通道近红外光脉冲发生装置在电流控制下由激光光源产生多路光脉冲信号通过光纤传导在近红外光脉冲输出端口输出对耳蜗进行刺激的近红外光脉冲信号。

[0024] 进一步，所述近红外脉冲输出装置输出的近红外光波长取值范围为0.7-1.1μm。

[0025] 进一步，所述语音信号中的与高频率段时频域特征参数连接的近红外脉冲输出装置设置于靠近耳蜗蜗底，与低频率段时频域特征参数连接的近红外脉冲输出装置设置于靠近耳蜗蜗尖。

[0026] 进一步，所述多通道近红外脉冲输出装置的输出端口设置有一个具有汇聚作用的微型透镜装置，使得输出端口输出的近红外光汇聚在到达其对应的耳蜗内神经组织。

[0027] 本发明的优点在于：本发明提供的透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置，克服了现有人工电子耳蜗的技术不足，它将声音信号编码为近红外光刺激信号，通过植入紧贴于耳蜗螺旋管外壁的多通道输出端口输出近红外光脉冲，该近红外脉冲穿过耳蜗螺旋管壁进入耳蜗内部刺激听神经引起神经冲动进而在中枢神经形成听觉,由此不仅避免了人工电子耳蜗中刺激电极与生物组织的相容性难题，更突出的优势是大大降低了现有人工耳蜗设计方案将刺激电极或光刺激装置植入耳蜗螺旋管内部可能导致的淋巴液漏和感染等手术风险。

[0028] 本发明与现有技术相比，具有以下的技术效果：

[0029] （1）将近红外光刺激输出端口置于耳蜗螺旋管壁外侧，近红外脉冲穿透耳蜗螺旋管壁进入耳蜗内部作用于其光斑所照射的听神经，近红外光刺激信号输出装置无需植入耳蜗内，因此无需在耳蜗上开孔使其保持较好的完整性和密封性，降低了开孔可能引起的耳蜗内淋巴液漏出及相关手术感染等技术风险。

[0030] （2）近红外光脉冲可以实现对耳蜗听觉神经的无接触刺激，还避免了电刺激耳蜗听觉神经时出现的电极与耳蜗组织间的化学反应，采用近红外光脉冲刺激耳蜗听觉神经具有更好的生物相容性，增强耳蜗内光刺激装置工作的长效性。

附图说明

[0031] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

[0032] 图1为透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置示意图；

[0033] 图2为近红外光脉冲穿透耳蜗螺旋管外壁和鼓阶刺激耳蜗螺旋神经节的示意图；

[0034] 图3为基于近红外激光二极管阵列刺激耳蜗的人工耳蜗装置示意图；

[0035] 图4为基于多根光纤输出近红外光脉冲刺激耳蜗的人工耳蜗装置示意图；

[0036] 图5为平直放置的多通道近红外光脉冲输出光纤束装置示意图。

[0037] 图中：1-耳蜗螺旋管、2-耳蜗蜗尖、3-耳蜗蜗底、4-多通道近红外脉冲输出装置（改）、5-近红外光脉冲输出端口、6-多通道近红外光脉冲控制电路、7-语音信号处理及编码装置、8-语音信号采集装置；9-麦克风；10-耳蜗螺旋管鼓阶管壁；11-鼓阶；12-螺旋神经节；13-近红外脉冲光束；14-听神经；15-语音信号放大电路、16-语音信号处理电路、17-多通道近红外激光二极管恒流源驱动电路、18-近红外激光二极管、19-电缆束、20-多通道近红外光脉冲发生装置、21-光纤束、22-近红外光脉冲输出端口。

具体实施方式

[0038] 以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

[0039] 实施例1

[0040] 本实施例提供了一种新的神经刺激技术途径，即采用近红外光刺激技术，通过近红外光照射神经组织引起瞬时的能量积累诱发相应的动作电位。近红外脉冲用于神经刺激具有非侵入接触性、高空间分辨率等优势。由于现有的近红外神经刺激主要选择波长为1.8-2.2μm的近红外刺激，利用相应波长能量在组织中具有较高吸收率，使得近红外脉冲能量在局部组织充分聚集，但这种高吸收特性也限制近红外脉冲在组织中的穿透深度。相较而言，波长较短的短波近红外（0.7-1.1μm）具有较低的吸收系数，但同时也具有较高的穿透深度。因此，充分利用短波近红外脉冲的穿透能力，设计一种紧贴耳蜗螺旋管外壁的透射式近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置，使近红外脉冲能量透过耳蜗螺旋管壁作用到耳蜗神经组织，将有效避免将将刺激电极或光脉冲输出端口手术植入耳蜗螺旋管内部引起的手术风险，为非接触刺激耳蜗神经进而重建听觉功能提供了一种新的技术途径。

[0041] 图1为透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置示意图，图2为近红外光脉冲穿透耳蜗螺旋管外壁和鼓阶刺激耳蜗螺旋神经节的示意图，图3为基于近红外激光二极管阵列刺激耳蜗的人工耳蜗装置示意图，图4为基于多根光纤输出近红外光脉冲刺激耳蜗的人工耳蜗装置示意图，图5为平直放置的多通道近红外光脉冲输出光纤束装置示意图，如图所示：本发明提供的透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置，包括语音信号采集装置、语音信号处理与编码装置、控制电路以及近红外脉冲输出装置；

[0042] 所述语音信号采集装置，用于采集外部语音信号并转换为电信号；

[0043] 所述电信号输入到语音信号处理与编码装置，所述语音信号处理与编码装置将电信号进行处理与编码后传输到所述控制电路；

[0044] 所述控制电路，用于产生输入到所述近红外脉冲输出装置端口的近红外光脉冲信号；

[0045] 所述近红外脉冲输出装置，用于接收近红外光脉冲信号并生成作用于耳蜗螺旋管组织的近红外光脉冲刺激信号。所述近红外脉冲输出装置设置于耳蜗螺旋管壁外侧，所述近红外脉冲输出装置产生的近红外光脉冲穿透耳蜗螺旋管壁进入耳蜗内部并刺激听神经引起神经冲动。

[0046] 所述语音信号采集装置对声音信号转换为电信号是包括对电信号进行放大、滤波处理、模拟/数字转换处理。

[0047] 所述语音信号处理与编码装置包括提取语音信号时频域特征模块、特征信息编码模块；

[0048] 所述提取语音信号时频域特征模块，用于将提取语音信号多频率段的时频域特征参数；

[0049] 所述特征信息编码模块，根据语音信号的特征参数来生成用于决定控制电路输出模式的控制信号。

[0050] 所述语音信号处理与编码装置通过提取语音信号多个频率段的时频域特征，将这些特征信息进行编码后直接或间接传输到所述多通道近红外光脉冲控制电路，由语音信号多频率段的时频域特征参数分别控制多通道近红外光脉冲发生装置光信号输出的强弱，一个频率段语音信号强度越大所对应的近红外光脉冲发生装置光信号输出越强；语音信号多频率段中每个频率段的频率高低决定了该频率段所控制的近红外光脉冲发生装置输出端口在耳蜗的生理解剖位置，语音信号多频率段中较高频率段时频域特征参数控制的近红外光脉冲发生装置输出端口靠近耳蜗蜗底，语音信号多频率段中较低频率段时频域特征参数控制的近红外光脉冲发生装置输出端口靠近耳蜗蜗尖。

[0051] 所述控制电路为多通道近红外光脉冲控制电路，所述近红外脉冲输出装置为多通道近红外脉冲输出装置；

[0052] 所述控制电路为多通道近红外光脉冲控制电路，用于产生与所述多通道近红外光刺激装置端口数目相等的多通道电流信号，每个通道的电流信号独立控制驱动所述多通道近红外光刺激装置中一个近红外光源产生近红外光脉冲，该近红外光脉冲经所述光脉冲输出端口输出刺激信号；

[0053] 所述多通道近红外光脉冲控制电路，用于产生与所述多通道近红外脉冲输出装置端口数目相等的多通道电流信号，每个通道的电流信号独立控制驱动所述多通道近红外脉冲输出装置中一个近红外光源并产生近红外光脉冲，该近红外光脉冲经光脉冲输出端口输出近红外光脉冲刺激信号。

[0054] 所述多通道近红外光脉冲控制电路为多通道近红外激光二极管恒流源驱动电路，所述近红外脉冲输出装置为用于对耳蜗神经进行透射式光刺激的近红外激光二极管阵列，所述多通道近红外激光二极管恒流源驱动电路通过恒流源输出电流驱动近红外激光二极管阵列中的发光二极管发出刺激耳蜗神经的光脉冲。

[0055] 所述多通道近红外光脉冲控制电路为多通道近红外光脉冲发生装置，所述近红外脉冲输出装置为近红外光脉冲输出端口；所述多通道近红外光脉冲发生装置在电流控制下由激光光源产生多路光脉冲信号通过光纤传导在近红外光脉冲输出端口输出对耳蜗进行刺激的近红外光脉冲信号。

[0056] 多通道近红外光脉冲发生装置能在电流驱动下发出光脉冲的光电装置，其光强度及脉冲参数由驱动电流控制。

[0057] 所述近红外脉冲输出装置输出的近红外光波长取值范围为0.7-1.1μm。

[0058] 所述语音信号中的与高频率段时频域特征参数连接的近红外脉冲输出装置设置于靠近耳蜗蜗底，与低频率段时频域特征参数连接的近红外脉冲输出装置设置于靠近耳蜗蜗尖。

[0059] 所述近红外脉冲输出装置是一组近红外光脉冲输出端口阵列，紧贴耳蜗螺旋管外壁安装，红外光脉冲输出端口分布在耳蜗蜗底到蜗尖螺旋管外壁不同位置，并近红外光脉冲输出端口与耳蜗螺旋管直接接触，各端口独立输出近红外光脉冲刺激信号，所述近红外脉冲输出装置输出端口产生的近红外光能量穿透耳蜗螺旋管组织作用于耳蜗内神经组织，所述各端口的近红外光脉冲输出模式受语音信号采集装置采集的语音信号的特征控制。

[0060] 所述多通道近红外脉冲输出装置的输出端口设置有一个具有汇聚作用的微型透镜装置，使得输出端口输出的近红外光汇聚在到达其对应的耳蜗内神经组织，实现靶向神经刺激。

[0061] 实施例2

[0062] 上述透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置的工作方式如下：

[0063] 首先，紧贴耳蜗螺旋管外壁固定的多通道近红外光脉冲输出端口装置将输出波长在0.7-1.1μm某一特定波长的短波近红外脉冲，由于该波长范围内的短波近红外光具有较高的穿透能力，它将透过耳蜗螺旋管组织进入耳蜗鼓阶并作用于耳蜗神经组织；耳蜗内神经组织在近红外脉冲能量作用下将形成温度场，影响刺激区域神经元热敏离子通道的活动，进而引起神经元去极化产生神经兴奋的动作电位，实现对耳蜗神经的刺激。

[0064] 其次，多通道近红外光刺激装置的光脉冲输出受语音信号的时频域特征信息控制，频率较高的语言信号将使靠近耳蜗蜗底的光脉冲输出端口输出近红外光刺激信号，以引起对频率较高的声音成分的感受，而频率较低的语言信号将使靠近耳蜗蜗尖的光脉冲输出端口输出近红外光刺激信号以引起对频率较低的声音成分的感受。

[0065] 另外，由于在每个近红外光输出端口都设置了具有汇聚功能的微透镜装置，它可以将每个端口输出的近红外光在到达其对应的耳蜗内神经组织时充分汇聚，一方面提高了近红外脉冲能量的刺激效率，也实现了对耳蜗内神经的靶向刺激以避免通道间的干扰。

[0066] 如图1，图2所示，本发明所涉及的透射式多通道近红外光脉冲耳蜗神经刺激装置是将多通道近红外光刺激装置4固定在耳蜗螺旋管1外壁，声音信号经语音信号由麦克风9收集后通过语音信号采集装置8转换为恰当的电信号，通过语音信号处理及编码装置7提取声音信号的特征信息，这些特征信息将用于调节多通道近红外光脉冲控制电路6的电参数，进而改变多通道近红外光刺激装置4每个通道近红外光脉冲的输出参数；近红外光脉冲经固定于耳蜗螺旋管1鼓阶11外侧的输出端口5发出，穿透耳蜗螺旋管鼓阶管壁10并通过鼓阶11刺激耳蜗螺旋神经节12引起神经兴奋，该神经兴奋经听神经14传输到听觉中枢听觉.其中，由麦克风9采集的声音信号中频率较高的成分将控制靠近耳蜗蜗底3的近红外光脉冲输出端口5的光刺激参数，而由麦克风9采集的声音信号中频率较低的成分将控制靠近耳蜗蜗尖2的近红外光脉冲输出端口5的光刺激参数，实现声音信号中频率较高的成分引起靠近耳蜗蜗底3的听觉神经兴奋、频率较低的成分引起靠近耳蜗蜗尖2的听觉神经兴奋。

[0067] 本发明的一个实施例如图3所示，是一种利用近红外激光二极管阵列对耳蜗神经进行透射式光刺激的装置。在本实施例中，二十二个近红外激光二极管18组成的阵列构成多通道近红外光脉冲输出端口，这些近红外激光二极管18分布在从蜗尖到蜗底的耳蜗螺旋管外壁的不同位置处，外界声音信号经麦克风9（即收集声音信号）采集后转换为电信号，经语音信号放大电路15放大后传入语音信号处理电路16，实现对语音信号的A/D转换、不同频率段的特征提取和编码，语音信号处理电路16输出的语音信号多频率段的特征编码信息将分别控制多通道近红外激光二极管恒流源驱动电路17的电流输出，再由各通道的恒流源输出电流经电缆束19控制近红外激光二极管18的光脉冲输出强度，进而刺激耳蜗不同位置的听觉神经引起神经冲动，形成听觉。

[0068] 本发明的另一个实施例如图4，图5所示，是一种利用n根光纤输出近红外光脉冲信号对耳蜗进行刺激的人工耳蜗装置。在本例中，n根光纤组成的光纤束21构成多通道近红外光脉冲输出端口，不同光纤的输出端口分布在从蜗尖到蜗底的耳蜗螺旋管外壁的不同位置处，外界声音信号经麦克风9（即收集声音信号）采集后转换为电信号，经语音信号放大电路15放大后传入语音信号处理电路16，实现对语音信号的A/D转换、多个频率段的特征提取和编码，语音信号处理电路16输出的语音信号多频率段的特征编码信息将分别控多通道近红外光脉冲发生装置20的光信号输出，各通道输出的近红外光脉冲经光纤束21传输到位于耳蜗螺旋管外壁的近红外光脉冲输出端口22，进而刺激耳蜗不同位置的听觉神经引起神经冲动形成听觉，其中声音信号频率较高成分将控制靠近耳蜗蜗底的光纤输出，而声音信号频率较低的成分将控制靠近耳蜗蜗尖的光纤输出。

[0069] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。