專利名稱：光耦合骨傳導(dǎo)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聽力系統(tǒng)、設(shè)備和方法。盡管具體提到助聽系統(tǒng)，但本發(fā)明的實(shí)施例可以用在使用信號(hào)刺激耳朵的許多應(yīng)用中。
背景技術(shù)：
人們都希望能聽到聲音。聽力使人們可以聽到和理解別人。自然的聽力可以包括即使在存在背景噪聲時(shí)也使用戶可以聽到說話者的空間線索。人們還希望利用例如蜂窩式電話與遠(yuǎn)方的人交流。聽力設(shè)備可以與通信系統(tǒng)一起用于幫助聽障人士和幫助人們與遠(yuǎn)方的他人交流。至少一些聽障人士具有混合性聽力受損。有混合性聽力受損的人士可能具有與感覺神經(jīng)性聽力受損組合發(fā)生的傳導(dǎo)性聽力受損。傳導(dǎo)性聽力受損可能由像將聲音從耳道發(fā)送到耳蝸的耳膜和聽小骨那樣的耳朵的傳導(dǎo)部件的功能減退引起的。感覺神經(jīng)性聽力受損可以包含耳蝸的功能減退，使得耳蝸不能像理想情況那樣有效地將聲波轉(zhuǎn)換成神經(jīng)脈沖。對(duì)混合性聽力受損和感覺神經(jīng)性聽力受損的許多現(xiàn)有治療至少在一些情況下不夠理想。一種手段是至少部分用聽小骨置換假體(prosthesis)置換中耳的一個(gè)或多個(gè)聽小骨。盡管聽小骨置換假體可以改善混合性聽力受損的傳導(dǎo)部分，但至少在一些情況下由于仍然具有感覺神經(jīng)性聽力受損，所以這樣的治療可能留給病人減退了的聽力。像傳統(tǒng)耳中或耳后助聽器那樣的現(xiàn)有聲學(xué)聽力設(shè)備至少在一些情況下可能對(duì)具有傳導(dǎo)性聽力受損的病人無效。例如，病人可能具有閉鎖，這是沒有耳道或耳道非管狀或未完全形成。并且，這樣的現(xiàn)有聲學(xué)聽力設(shè)備可能引起高頻反饋，以及頻率響應(yīng)可能局限于大約4kHz，使得至少在一些情況下對(duì)于這樣的設(shè)備可能不存在聲音定位線索。骨錨式助聽器(下文稱為“BAHA ”)已被用于提供基于骨傳導(dǎo)的聲音。骨錨式設(shè)備可以適用于具有傳導(dǎo)性聽力受損、單側(cè)聽力受損的人群和具有混合性聽力受損的人群。耳中或耳后助聽器可能無法很好地為這樣的人群服務(wù)。但是，骨傳導(dǎo)聽力設(shè)備至少在一些情況下可能無法向用戶提供聲音定位，使得至少一些人士至少在一些情況下可能無法定位聲源。這種聲音定位的缺乏至少在一些情況下可能對(duì)用戶的聽力造成困難。此外，對(duì)于骨傳導(dǎo)助聽器，可能利用延伸穿過皮膚的小基臺(tái)(abutment)而通過外科手術(shù)將柱嵌入頭骨中，使得設(shè)備的植入可能有些侵入性，并且至少在一些情況下穿過皮膚的柱可能帶來感染風(fēng)險(xiǎn)。由于上述原因，期望提供至少減少乃至避免現(xiàn)有假體設(shè)備的至少一些上述局限性的聽力系統(tǒng)。例如，需要提供聽力假體，其提供具有自然品質(zhì)(例如具有空間信息線索)的
聽力，并且使用戶可以以比現(xiàn)有設(shè)備更少的閉塞、失真和反饋而聽到聲音。 可能與本申請(qǐng)有關(guān)的專利和公告包括3，585，416 ；3，764，748 ；3，882，285
4，498，461 ；5，142，186 ；5，360，388 ；5，554，096 ；5，624，376 ；5，795;,287 ；5;,800，3365，825，122 ；5，857，958 ；5，859，916 ；5，888，187 ；5，897，486 ；5，913，815 ；5,949，8956，005，955 ；6，068，590 ；6，093，144 ；6，139，488 ；6，174，278 ；6，190，305 ；6,,208，4456，217，508 ；6，222，302 ；6，241，767 ；6，422，991 ；6，475，134 ；6，519，376 ；6:,620，1106，626，822 ；6，676，592 ；6，728，024 ；6，735，318 ；6，900，926 ；6，920,,340 ；7,072,4757，095,981 ； 7‘，239，069 ；7，289，639；D512,979 ；2002/0086715；2003/0142841
2004/0234092 ； 2005/0020873 ；2006/0107744 ； 2006/0233398 ； 2006/075175 ；2007/0083078 ；2007/0191673 ；2008/0021518 ；2008/0107292 ；共同擁有的5，259，032(律師案號(hào):026166-000500US) ；5，276，910(律師案號(hào)026166_000600US)；5，425，104(律師案號(hào):026166-000700US) ；5，804，109(律師案號(hào):026166-000200US)；6，084，975 (律師案號(hào):026166-000300US) ；6，554，761 (律師案號(hào)026166_001700US)；6，629，922(律師案號(hào)026166_001600US)；美國公告第 2006/0023908(律師案號(hào)026166-000100US) ；2006/0189841(律師案號(hào)026166-000820US) ；2006/0251278(律師案號(hào):026166-000900US)；以及 2007/0100197(律師案號(hào):026166-001100US?？赡苡嘘P(guān)的非美國專利和公告包括EP 1845919PCT公告第WO 03/063542號(hào)；WO2006/075175 ；美國申請(qǐng)?zhí)枴？赡苡嘘P(guān)的雜志論文包括Ayatollahi等人，“Designand Modeling of Micromachines Condenser MEMS Loudspeaker using PermanentMagnet Neodymium-Iron-Boron (Nd-Fe-B) " , ISCE, Kuala Lampur,2006 ；Birch 等人，〃 Microengineered Systems for the Hearing Impaired" , IEEE, London, 1996 ；Cheng等人，〃 A silicon microspeaker for hearing instruments" , J. Micromech. Microeng.,14 (2004) 859-866 ;Yi 等人，"Piezoelectric microspeaker with compressive nitridediaphragm " , IEEE, 2006 ；以及 Zhigang Wang 等人， "Preliminary Assessment ofRemote Photoelectric Excitation of an Actuator for a Hearing Implant ",IEEE Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference, Shanghai,China, September 1_4，2005。感興趣的其它論文包括Gennum GA3280Preliminary DataSheet, " Voyager TDTM. Open Platform DSP System for Ultra Low Power AudioProcessing" UR National Semiconductor LM4673Data Sheet, “ LM4673Filterless,2. 65W,Mono, Class D audio Power Amplifier" ；Puria, S.等人,Middle ear morphometryfrom cadaveric temporal bone micro CT imaging, Invited Talk. MEMRO 2006, Zurich ；Puria, S.等人，A gear in the middle ear ARO 2007，Baltimore,MD ；以及Lee等人，〃 TheOptimal Magnetic Force For A Novel Actuator Coupled to the Tympanic Membrane A Finite Element Analysis, " Biomedical Engineering !Applications, Basis andCommunications,Vol. 19,No. 3(171-177), 2007 ；Stenfelt & Goode,Otology & Neurology,26 :1245-1261,2005ο 由于上述原因，期望提供至少減少乃至避免現(xiàn)有聽力設(shè)備的至少一些上述局限性的聽力系統(tǒng)。例如，需要提供舒適的聽力設(shè)備，其提供具有自然品質(zhì)(例如具有空間信息線
6索)的聽力，并且使用戶可以以比現(xiàn)有設(shè)備更少的閉塞、失真和反饋而聽到聲音。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了至少克服現(xiàn)有聽力設(shè)備的一些局限性的改進(jìn)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。該聽力設(shè)備可以使用戶能夠利用耳蝸的骨傳導(dǎo)振動(dòng)確定聲音源自哪一側(cè)，并且用戶還可以接收到來自設(shè)備的聲音定位線索，這是由于利用耳蝸的骨傳導(dǎo)振動(dòng)基本上可以抑制反饋?？梢詫⑤敵鰮Q能器總成放置在用戶的第一側(cè)，以利用第一量的能量振動(dòng)第一耳蝸附近的第一骨組織，這樣第二側(cè)的第二耳蝸利用第二量的能量的振動(dòng)顯著衰減，例如至少衰減大約6dB，以便用戶可以將聲音定位到第一側(cè)。例如，可以使麥克風(fēng)位于第一側(cè)并與輸出換能器總成耦合，以利用第一量的能量振動(dòng)第一耳蝸和利用第二量的能量振動(dòng)第二耳蝸，以便用戶將聲音定位到第一側(cè)?？梢詫Ⅺ溈孙L(fēng)放置在第一側(cè)的耳道中，或在耳道的外面并在耳道開口的大約5mm內(nèi)，以便該麥克風(fēng)可以檢測(cè)從例如耳廓衍射、并且包含至少大約 4kHz (例如從大約4kHz到15kHz)的頻率的聲音定位線索。第一輸出換能器總成可以振動(dòng)第一耳蝸，以便用戶可以利用聲音定位線索確定聲音在第一側(cè)的位置。在許多實(shí)施例中，聽力系統(tǒng)包含第一側(cè)的第一輸出總成和第二側(cè)的第二輸出總成。


圖1示出了配置成向用戶提供聲音定位線索的骨傳導(dǎo)聽力系統(tǒng)；圖IA示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的可以包含第一系統(tǒng)或第二系統(tǒng)的部件的開放式耳道聽力系統(tǒng)；圖IAl示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的包含耳道模塊的系統(tǒng)的輸入總成；圖IB示出了適合裝入圖1的助聽系統(tǒng)的耳膜的旁側(cè)，而圖IC示出了該耳膜的內(nèi)側(cè)；圖ID示出了附在處在中耳ME的空腔的內(nèi)表面上的鼓岬上、以便用戶可以感覺到聲音的輸出換能器總成；圖IE和圖IF分別示出了像圖IA和圖IAl中那樣的輸出換能器總成30的示意圖和側(cè)剖面圖；圖IEl示出了包含配置成附在耳蝸骨組織上的第一部件和配置成與第一部件相對(duì)地運(yùn)動(dòng)的第二部件的變長總成，其中第二部件包含該總成的大部分質(zhì)量以便將該總成與耳蝸耦合；圖IG示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的至少部分植入用戶的耳蝸骨組織中的像圖1到圖IF中那樣的輸出換能器總成的示意圖；圖IH示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的至少部分植入用戶的耳蝸骨組織中的像圖1到圖IF中那樣的輸出換能器總成的示意圖，其中筋膜處在配置成接收電磁能的至少一個(gè)檢測(cè)器上；圖2A示出了依照實(shí)施例的定長輸出總成的示意圖；圖2B示出了依照實(shí)施例的配置成與處在用戶的耳道中的線圈耦合的定長輸出總成的示意圖；圖2C示出了依照實(shí)施例的定長輸出總成的示意圖2D示出了依照實(shí)施例的用在輸出總成的換能器上的包含一對(duì)相反磁體的磁體；圖2E示出了依照實(shí)施例的放置成接收透射過耳膜后部的光能的輸出總成的光電檢測(cè)器；圖3示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的帶有側(cè)特異性和聲音定位線索而將聲音發(fā)送給用戶的方法；以及圖4示出了依照實(shí)施例的確定透過鼓膜的光學(xué)透射的實(shí)驗(yàn)裝置。
具體實(shí)施例方式
如本文所使用，光包含紅外光、可見光和紫外光。本發(fā)明的實(shí)施例可以被許多用戶用于發(fā)送多種聲音?？梢詮谋疚乃龅穆犃υO(shè)備中受益的人群的例子包括具有傳導(dǎo)性聽力受損、感覺神經(jīng)性聽力受損和混合性聽力受損的人群。例如，具有混合性聽力受損的人群可以從具有基于骨傳導(dǎo)的立體聲和基于骨傳導(dǎo)的聲音定位線索的改進(jìn)聽力中受益。具有感覺神經(jīng)性聽力受損的人群可以接收例如頻率在 4kHz以上的聲音定位線索。本文所述的設(shè)備可以與通信設(shè)備合并在一起例如以用于聽力健全的人群進(jìn)行的蜂窩式電話呼叫和娛樂。圖1示出了配置成利用骨振動(dòng)向用戶U提供聲音的骨傳導(dǎo)聽力系統(tǒng)10。該系統(tǒng) 10被配置成提供基于骨傳導(dǎo)的立體聲和基于骨傳導(dǎo)的定位線索。用戶具有中線M、帶有第一耳朵El的第一側(cè)Si、和帶有第二耳朵E2的第二側(cè)S2。耳朵El具有第一耳廓Pl而耳朵 E2具有第二耳廓P2。第一側(cè)在位置上與第二側(cè)相對(duì)。在許多實(shí)施例中，聽力系統(tǒng)10包含雙耳聽力系統(tǒng)，其中第一聽力系統(tǒng)IOA在第一側(cè)Sl而第二聽力系統(tǒng)IOB在第二側(cè)S2。但是，在一些實(shí)施例中，用戶可能只使用一個(gè)聽力系統(tǒng)，例如一側(cè)聽力健全而相對(duì)側(cè)具有受損的聽力(像具有先天性缺陷那樣)的用戶。第一系統(tǒng)IOA包含第一輸入總成20A、和第一麥克風(fēng)22A。第一輸入總成可以包含例如第一耳后單元(下文稱為“BTE”)。第一麥克風(fēng)22A被顯示成位于第一耳朵El的第一耳道開口附近。第二系統(tǒng)IOB包含第二輸入總成20B、和第二麥克風(fēng)22B。第二輸入總成可以包含像BTE 單元那樣的第二電路。第二麥克風(fēng)22B被顯示成位于第二耳朵E2的第二耳道開口附近。將第一輸出換能器總成30A和第二輸出換能器總成30B分別放置在第一側(cè)Sl和第二側(cè)S2，以便用戶可以將聲音定位到第一側(cè)Sl或第二側(cè)S2。在第一側(cè)Sl上將第一輸出換能器總成30A放置在該第一側(cè)的第一耳蝸附近，與第一輸入換能器總成耦合。例如，可以將第一輸出換能器總成與用戶的第一側(cè)的第一乳突骨或第一耳蝸骨耦合，以便利用第一量的能量振動(dòng)第一側(cè)的第一耳蝸C01。來自第一輸出總成的聲波振動(dòng)可以越過中線M，并且利用第二量的能量振動(dòng)第二耳蝸C02。介于第一輸出換能器總成與第二耳蝸之間的用戶的組織可以使聲波振動(dòng)顯著衰減，并且第二量的能量可以比第一量的能量小得多，例如至少小大約6dB，使得用戶可以將聲音定位到第一側(cè)。在第二側(cè)S2上將第二輸出換能器總成30B 放置在該第二側(cè)的第二耳蝸附近，與第二輸入換能器總成耦合。例如，可以將第二輸出換能器總成與用戶在第二側(cè)的乳突骨或耳蝸骨耦合，以便利用第三量的能量振動(dòng)第二側(cè)的第二耳蝸C02。來自第二輸出總成的聲波振動(dòng)可以越過中線M，并且利用第四量的能量振動(dòng)第二耳蝸C02。介于第二輸出換能器總成與第一耳蝸之間的用戶的組織可以使聲波振動(dòng)顯著衰減，并且第四量的能量可以比第三量的能量小得多，例如至少小大約6dB，使得用戶可以將聲音定位到第二側(cè)。利用這樣的配置，用戶可以感覺到立體聲。除了提供聲音到第一側(cè)或第二側(cè)的定位之外，還可以將第一系統(tǒng)IOA和第二系統(tǒng) IOB配置成向用戶提供聲音定位線索，以便用戶可以將聲音定位到第一側(cè)或第二側(cè)內(nèi)的位置。揚(yáng)聲器SH(被顯示成發(fā)出聲音。該聲音具有到第一耳朵El的第一路徑SOl和到第二耳朵E2的第二路徑S02。第一耳廓可以衍射在第一路徑SOl上接收的聲音，以便提供高頻 (例如頻率至少在大約4kHz以上)的第一空間定位線索。例如，第一系統(tǒng)IOA可以發(fā)送大約60Hz到至少大約15kHz (例如直到20kHz或更高)的范圍內(nèi)的聲音頻率。第二耳廓可以衍射在第二路徑S02上接收的聲音，以便提供高頻(例如頻率至少在大約4kHz以上)的第二空間定位線索。例如，第二系統(tǒng)IOB可以發(fā)送大約60Hz到至少大約15kHz (例如直到 20kHz或更高)的范圍內(nèi)的聲音頻率。如本文所述的實(shí)施例也可以提供通過頭部遮蔽的聲音定位，其中當(dāng)人的頭部因頭部利用人的頭部的聲影至少部分阻擋了到耳朵的聲音時(shí)，可以使來自麥克風(fēng)的聲壓波和相應(yīng)信號(hào)衰減。圖IA示出了可以包含第一系統(tǒng)IOA或第二系統(tǒng)IOB的部件的開放式耳道聽力系統(tǒng)10。聽力系統(tǒng)10包含輸入總成20和輸出總成30。輸入總成20可以包含耳后(下文稱為“BTE”)單元。輸出總成30包含與骨組織耦合以便將聲音發(fā)送給用戶的換能器32。在許多實(shí)施例中，聽力設(shè)備包含利用具有能量的光子發(fā)送聲音的光子聽力設(shè)備， 以便可以利用透射光編碼發(fā)送到耳朵的聲音。聽力系統(tǒng)10被配置成將電磁能發(fā)送給處在用戶的中耳ME中的輸出換能器總成 30。耳朵包含外耳、中耳ME和內(nèi)耳。外耳包含耳廓P和耳道EC，并且近中地被耳膜TM包圍在內(nèi)。耳道EC內(nèi)部地從耳廓P延伸到耳膜TM。耳道EC至少部分由處在沿著耳道表面的皮膚SK限定。耳膜TM包含圍繞耳膜的大部分圓周地延伸以便把耳膜固定在位置上的環(huán) TMA。中耳ME處在耳朵的耳膜TM與耳朵的耳蝸CO之間。中耳ME包含將耳膜TM與耳蝸CO 耦合的聽小骨OS。聽小骨OS包含砧骨IN、錘骨ML和鐙骨ST。錘骨ML與耳膜TM連接，而鐙骨ST與橢圓窗OW連接，其中砧骨IN處在錘骨ML與鐙骨ST之間。鐙骨ST與橢圓窗OW 耦合，以便將聲音從中耳傳導(dǎo)到耳蝸。聽力系統(tǒng)10包括輸入換能器總成20和輸出換能器總成30以便將聲音發(fā)送給用戶。BTE單元可以包含像語音處理器、電池、無線發(fā)射電路和輸入換能器總成10那樣的系統(tǒng)10的許多部件。耳后單元BTE可以包含如下參考文獻(xiàn)所述的許多部件發(fā)明名稱為 "Output transducers for hearing systems” 的美國專利公告第 2007/0100197 號(hào)；以及發(fā)明名禾爾為"Hearing system having improved high frequency response，，白勺美國專禾公告第2006/0251278號(hào)，特此通過引用將它們的完整公開文本并入本文中，并且所述部件可以適用于依照本發(fā)明的一些實(shí)施例來組合。輸入換能器總成20至少可以部分處在耳廓P 的后面，但輸入換能器總成可以處在許多位置上。例如，如通過引用并入其完整公開文本的美國專利公告第2006/0251278號(hào)所述，輸入換能器總成可以基本處在耳道中。輸入換能器總成可以包含與蜂窩式電話耦合的藍(lán)牙連接，并且可以包含例如可從加利福尼亞州Sound ID of Palo Alto獲得的商用Sound ID 300的部件。輸入換能器總成20可以接收聲音輸入，例如音頻聲音。對(duì)于聽障人士的助聽器， 該輸入可以是環(huán)境聲。輸入換能器總成包含至少一個(gè)輸入換能器，例如麥克風(fēng)22。麥克風(fēng)22可以適當(dāng)?shù)靥幵谙穸竽菢拥脑S多位置中。麥克風(fēng)22被顯示成放置成從環(huán)境聲中檢測(cè)空間定位線索，以便用戶可以根據(jù)發(fā)送的聲音確定揚(yáng)聲器處在何處。耳朵的耳廓P可以向耳道開口衍射聲波，以便可以檢測(cè)頻率至少在大約4kHz以上的聲音定位線索。當(dāng)麥克風(fēng)處在耳道EC內(nèi)時(shí)，以及當(dāng)麥克風(fēng)處在耳道EC外但在耳道開口的大約5mm內(nèi)時(shí)，可以檢測(cè)聲音定位線索。至少一個(gè)輸入換能器可以包含遠(yuǎn)離耳道和耳道開口(例如處在耳后單元BTE 上)的第二麥克風(fēng)。輸入換能器總成可以包括適當(dāng)放大器或其它電子接口。在一些實(shí)施例中，該輸入可以包含來自像電話、蜂窩式電話、藍(lán)牙連接、收音機(jī)、數(shù)字音頻單元等那樣的聲音產(chǎn)生或接收設(shè)備的電子聲音信號(hào)。在許多實(shí)施例中，至少第一麥克風(fēng)可以處在耳道中或在耳道的開口附近，以測(cè)量包含空間定位線索的至少在大約4kHz以上的高頻聲音。第二麥克風(fēng)可以處在遠(yuǎn)離耳道和耳道開口，以測(cè)量在大約4kHz以下的低頻聲音。如通過引用將其完整公開文本并入本文中的美國專利公告第2009/0097681號(hào)所述，這種配置可以降低到用戶的反饋，并且可以適用于依照本發(fā)明的一些實(shí)施例來組合。輸入換能器總成20包括信號(hào)輸出源12，該信號(hào)輸出源12可以包含像LED或激光二極管那樣的光源、電磁體、RF(射頻)源等。信號(hào)輸出源可以根據(jù)聲音輸入產(chǎn)生輸出?？芍踩胼敵鰮Q能器總成30可以接收來自輸入換能器總成20的輸出，并且可以作為響應(yīng)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)?？芍踩胼敵鰮Q能器總成30包含換能器，并且可以包含例如線圈、磁體、平衡電樞、磁致伸縮元件、光致伸縮元件或壓電元件中的至少一種。例如，如下面的參考文獻(xiàn)所述， 可植入輸出換能器總成30可以與輸入換能器總成20耦合，該輸入換能器總成20包含具有支承在上面的線圈的細(xì)長柔性支承件以便插入耳道中，該參考文獻(xiàn)為發(fā)明名稱為“Energy Delivery and Microphone Placement Methods for Improved Comfort in an Open Canal Hearing Aid”的美國專利公告第2009/0092271號(hào)，它的完整公開通過引用并入本文中并且可以適用于依照本發(fā)明的一些實(shí)施例來組合。可替代地或組合地，輸入換能器總成20可以包含例如如下面的參考文獻(xiàn)所述的與光纖光學(xué)器件耦合的光源，該參考文獻(xiàn)為發(fā)明名稱為“Systems and Methods for Photo-Mechanical Hearing Transduction，，的美國專利公告第2006/0189841號(hào)，它的完整公開通過引用并入本文中并且可以適用于依照本發(fā)明的一些實(shí)施例來組合。輸入換能器總成20的光源也可以處在耳道中，并且輸出換能器總成和 BTE電路部件也可以位于耳道內(nèi)，以便適配在耳道內(nèi)。當(dāng)適當(dāng)?shù)嘏c受體的聽覺換能通路耦合時(shí)，輸出換能器30引起的機(jī)械振動(dòng)可以在受體中誘發(fā)可以被受體解釋為原始聲音輸入的神經(jīng)脈沖?？芍踩胼敵鰮Q能器總成30可以配置成以許多方式與內(nèi)耳的耳蝸耦合，以便誘發(fā)可以被用戶解釋為聲音的神經(jīng)脈沖。該耦合可以隨著換能器的至少一部分與骨頭耦合(例如附在骨頭上)而發(fā)生，使得振動(dòng)源于耳蝸附近，以便發(fā)送給第二耳蝸的聲音如上所述被組織顯著抑制。可植入輸出換能器總成30可以被耳朵的基本固定結(jié)構(gòu)支承，以便耳朵的振動(dòng)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)不會(huì)因總成30的質(zhì)量而受到抑制。例如，輸出換能器總成30可以通過形狀與鼓岬PM的形狀相配的支承件、外殼、模制件等而支承在鼓岬PM上。換能器總成可以利用組織移植物附在被限定耳道的至少一部分的剛性骨結(jié)構(gòu)支承的皮膚上。換能器總成30可以被像限定圓窗龕(round window niche)的骨頭那樣的中耳的許多額外的基本固定結(jié)構(gòu)支承。
由于從與骨頭耦合的源發(fā)送的聲音的壓強(qiáng)隨著離聲源的距離而下降，所以可以將換能器與顳骨組織的許多位置中的一個(gè)或多個(gè)位置耦合，例如耦合在耳蝸骨組織上。例如， 聲壓可以與距離的倒數(shù)、或距離平方的倒數(shù)、和它們之間的指數(shù)冪的倒數(shù)成正比。衰減量可以隨頻率增大，使得較高頻聲音可能比低頻聲音提供較大的區(qū)分。耳蝸的經(jīng)顱衰減對(duì)于大約業(yè)泡以上的頻率而增大，這使用戶可以定位聲音。因此，將換能器放置在相應(yīng)耳蝸附近而遠(yuǎn)離其它耳蝸可以增大來自換能器的聲音的區(qū)分，并且可以在許多頻率(例如大約2kHz 以上)上增大相應(yīng)的空間定位線索和頭影線索。病人的耳蝸相隔一段距離，并且可以將用于每個(gè)耳蝸的換能器放置在離相應(yīng)耳蝸的距離不超過耳蝸的大約分開距離(例如不超過分開距離的大約一半)的位置上。例如，耳蝸可以相隔大約50mm，并且可以將聲音換能器放置在相應(yīng)耳蝸的大約25mm內(nèi)并遠(yuǎn)離另一個(gè)耳蝸。圖IAl示出了包含耳道模塊(下文稱為“ECM”)的系統(tǒng)10的輸入總成20。ECM可以包含BTE單元的許多部件，反之亦然。ECM的形狀可以根據(jù)用戶耳道EC的模具來形成。 電路(Circ.)可以與麥克風(fēng)22耦合。該電路可以包含聲音處理器。ECM可以包含配置成存儲(chǔ)電能的能量存儲(chǔ)器件PS。該存儲(chǔ)器件可以包含像電池、可充電電池、電容器、超級(jí)電容器、或電化學(xué)雙層電容器(EDLC)中的至少一種那樣的許多已知存儲(chǔ)器件。ECM是可以移除的，例如為了充電或當(dāng)用戶睡覺時(shí)。ECM可以包含讓空氣通過以便減小閉塞的通道四。盡管空氣通過通道四，但由于換能器或電極陣列直接與組織耦合，所以可以減少反饋。能量存儲(chǔ)器件PS可以包含可以以許多方式充電的可充電能量存儲(chǔ)器件。例如，為了快速充電，可以利用與超級(jí)電容器耦合的連接器中的插頭來充電能量存儲(chǔ)器件?？商娲氖?，可以利用感應(yīng)線圈或利用光電檢測(cè)器PV來對(duì)能量存儲(chǔ)器件充電?？梢詫⒐怆姍z測(cè)器 PV放置在ECM的鄰近端上，以便使光電檢測(cè)器受到進(jìn)入耳道EC中的光的照射。光電檢測(cè)器 PV可以與能量存儲(chǔ)器件PS耦合，以便對(duì)能量存儲(chǔ)器件PS充電。光電檢測(cè)器可以包括許多檢測(cè)器，例如如上所述的黑有機(jī)硅。由于能量存儲(chǔ)器件PS可以包含當(dāng)從耳道中移除ECM時(shí)用戶可以替換的電池，所以為了方便起見可以只提供可充電能量存儲(chǔ)器件。光電檢測(cè)器PV可以包含像晶體硅、非晶硅、微晶(micromorphous)硅、黑硅、碲化鎘、銅銦鎵硒等那樣的至少一種光伏材料。在一些實(shí)施例中，光電檢測(cè)器PV可以包含例如如美國專利第7，354，792和7，390，689號(hào)所述并且可從馬薩諸塞州貝弗利的SiOnyx公司獲得的黑硅。黑硅可以包含利用半導(dǎo)體工藝制造的淺結(jié)光子器件，該半導(dǎo)體工藝?yán)昧嗽谕ㄟ^高強(qiáng)度激光器(比如使目標(biāo)半導(dǎo)體受到短至百萬分之一秒的十億分之一的高強(qiáng)度脈沖照射的飛秒激光器)輻照的材料中發(fā)生的原子能級(jí)變更。經(jīng)歷這些強(qiáng)烈局部能量事件的晶體材料可能經(jīng)歷改造性變化，使得原子結(jié)構(gòu)瞬間變得無序，并且隨著襯底重新結(jié)晶而 “鎖定”新的化合物。當(dāng)應(yīng)用于硅時(shí)，結(jié)果可以是對(duì)光的敏感比傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料高許多倍的高度摻雜、不透光、淺結(jié)界面。用于聽力設(shè)備的光伏換能器也詳細(xì)描述在如下參考文獻(xiàn)中 發(fā)明名禾爾為"Optical Electro-Mechanical Hearing Devices With Combined Power and Signal Architectures”的美國專利申請(qǐng)第61/073，271 號(hào)(律師案號(hào):026166-001800US)； 以及發(fā)明名禾爾為"Optical Electro-Mechanical Hearing Devices with Separate Power and Signal”的美國專利申請(qǐng)第61/073，281號(hào)(律師案號(hào):026166_001900US)，它們的完整公開先前已通過引用并入本文中并且可以適用于依照如本文所述的一些實(shí)施例來組合。輸出換能器總成和錨結(jié)構(gòu)可以在植入期間以許多方式成形以適配在中耳內(nèi)并且附在其中的結(jié)構(gòu)上以便與耳蝸耦合。例如，輸出換能器總成可以包含通過耳膜TM和環(huán)TMA 中的切口的截面大小，以便限定耳道的骨頭可以保持完好無損。環(huán)TMA可以被在外耳與中耳之間的耳朵的骨質(zhì)部分中形成的溝SU支承?？梢匝刂h(huán)切開耳膜以形成耳膜的一瓣，該耳膜的一部分可以仍然與用戶連接，并且當(dāng)將換能器總成30放置在中耳中時(shí)使它放置在耳道的邊緣上。該瓣可以在換能器放置在中耳中之后放置。換能器總成可以包含具有適配在圓窗龕內(nèi)的形狀至少一部分。錨結(jié)構(gòu)可以配置成附在中耳的許多結(jié)構(gòu)上。例如，錨結(jié)構(gòu)可以配置成附在鼓岬的骨頭上?？商娲鼗蚩山M合地，錨結(jié)構(gòu)可以配置成與圓窗附近的骨質(zhì)唇耦合，或錨結(jié)構(gòu)可以配置成錨在中耳空腔的下部中。如上所述，BTE可以包含ECM的許多部件例如光電檢測(cè)器PV、能量存儲(chǔ)器件PS、處理器和電路。圖IB示出了適合進(jìn)入中耳以便植入圖IA和圖IAl的聽力系統(tǒng)的輸出總成的耳膜的外側(cè)和圖IC示出了該耳膜的內(nèi)側(cè)。耳膜TM與錘骨ML連接。錘骨ML包含頭部H、柄部 MA、外側(cè)突LP、和尖端T。柄部MA處在頭部H與尖端T之間，與耳膜TM耦合，以便錘骨ML隨耳膜TM的振動(dòng)而振動(dòng)。可以在耳膜中切一個(gè)切口，以便將輸出總成插入中耳和骨組織中。圖ID示出了附在處在中耳ME的空腔的內(nèi)表面上的鼓岬上以便用戶可以感覺到聲音的輸出換能器總成30。輸出換能器總成30包含輸出換能器32。輸出換能器32振動(dòng)耳蝸的骨組織，以便使用戶感覺到聲音。輸出換能器總成還包含配置成接收透射過耳膜TM的電磁能的至少一個(gè)換能器34，例如線圈、光電檢測(cè)器或光致伸縮材料中的至少一種。至少一個(gè)換能器34可以利用電路38與輸出換能器32耦合，以便輸出換能器32響應(yīng)透射過耳膜 TM的電磁能而振動(dòng)。輸出換能器總成30可以包含錨結(jié)構(gòu)36，錨結(jié)構(gòu)36被配置成將輸出換能器總成附在像鼓岬I3R那樣的耳朵的基本固定的結(jié)構(gòu)上。錨結(jié)構(gòu)36可以包含配置成接納例如組織移植物的生物相容結(jié)構(gòu)，并且可以包含用于組織整合的涂敷、凸緣或洞孔中的至少一個(gè)。錨結(jié)構(gòu)36可以附在骨組織上，以便當(dāng)聲音換能器32與耳朵的振動(dòng)結(jié)構(gòu)聲耦合時(shí)， 該總成的位置基本上保持固定。例如，可以在鼓岬I3R中鉆一個(gè)小孔，并且將錨擰入該孔中以便與耳蝸骨耦合。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)檢測(cè)器34可以包括輸出換能器32。例如，光電檢測(cè)器可以包含配置成響應(yīng)光能而振動(dòng)的光致伸縮材料。圖IE和圖IF分別示出了依照實(shí)施例的像圖IA和圖IAl中那樣的輸出換能器總成30的示意圖和側(cè)剖面圖。輸出換能器總成30可以包含變長總成100?？偝?00可以包含配置成與鼓岬耦合的內(nèi)側(cè)部件110和配置成包含與內(nèi)側(cè)部件對(duì)抗的質(zhì)量以便將振動(dòng)能引向耳蝸的旁側(cè)部件120。內(nèi)側(cè)部件可以具有包含形成在其上的凹陷114的第一端部112、 和布置成與第一端部相對(duì)的第二端部116。旁側(cè)部件120可以包含具有形成在其上的凹陷 IM的第一端部122、和布置成與第一端部相對(duì)的第二端部126。運(yùn)動(dòng)換能器140可以處在內(nèi)側(cè)部件110與旁側(cè)部件120之間。運(yùn)動(dòng)換能器140可以與配置成接收電磁能的換能器130 耦合。電導(dǎo)體(例如電線)可以延伸在換能器130與運(yùn)動(dòng)換能器140之間。換能器130可以包含例如線圈?？商娲鼗蚪M合地，換能器130可以包含配置成響應(yīng)透射過耳膜的光信號(hào)而驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)換能器140的至少一個(gè)光電檢測(cè)器。換能器140被配置成響應(yīng)電磁能而改變延伸在端部114與端部124之間的長度Lo，以便使耳蝸骨振動(dòng)。換能器140可以包含伸縮
12節(jié)，其中內(nèi)側(cè)部件的一部分在在旁側(cè)部件中形成的通道中滑動(dòng)。例如，端部114與端部IM 之間的長度可以從Lo增加到Ll和減小到L2，以便使耳蝸骨組織振動(dòng)。旁側(cè)部件120可以包含大于內(nèi)側(cè)部件110的質(zhì)量，以便內(nèi)側(cè)部件110對(duì)抗旁側(cè)部件120。由于耳蝸CO與耳膜 TM相比可以以相對(duì)較大的量振動(dòng)，所以這種耦合可以減少到麥克風(fēng)22的反饋。換能器130 可以附在旁側(cè)部件120上，并且旁側(cè)部件可以包含換能器130，以便旁側(cè)部件包含至少約兩倍于內(nèi)側(cè)部件的質(zhì)量，例如至少約四倍于內(nèi)側(cè)部件的質(zhì)量。彈簧結(jié)構(gòu)118可以與旁側(cè)部件和內(nèi)側(cè)部件耦合，以便將內(nèi)側(cè)部件與旁側(cè)部件耦合，并且可以利用旁側(cè)部件和內(nèi)側(cè)部件將彈簧118調(diào)諧到頻率響應(yīng)。彈簧結(jié)構(gòu)在安裝總成100時(shí)可能是壓縮的，并且也可以提供例如當(dāng)內(nèi)側(cè)地壓總成時(shí)的安全。彈簧結(jié)構(gòu)118可以包含多種彈簧，并且可以包含彈性材料，例如彈性體。彈簧結(jié)構(gòu)可以包含像例如盤旋、螺旋、葉片、圓形、0形環(huán)或球形形狀那樣的許多形狀中的一種或多種?？偝?00的大小可以以許多方式形成為適合于用戶。例如，外科醫(yī)生可以測(cè)量用戶的中耳，并根據(jù)用戶耳朵和長度Lo的測(cè)量結(jié)果從多種總成當(dāng)中選擇總成100?？偝傻拈L度Lo可以包含未發(fā)送電磁能以引起振動(dòng)時(shí)的長度。變長總成100可以以許多方式利用至少一個(gè)換能器配置以便振動(dòng)耳蝸CO從而使用戶感覺到聲音。例如，至少一個(gè)換能器可以包含運(yùn)動(dòng)換能器140，運(yùn)動(dòng)換能器140包含壓電換能器、線圈、磁體、平衡電樞換能器、光致伸縮材料或磁致伸縮材料中的至少一種。運(yùn)動(dòng)換能器可以放置成與旁側(cè)部件和內(nèi)側(cè)部件耦合，例如耦合在兩者之間，以便運(yùn)動(dòng)換能器可以變化兩個(gè)端部之間的長度。例如，可以將光致伸縮材料放置在旁側(cè)部件與內(nèi)側(cè)部件之間， 并且光致伸縮材料可以與換能器130類似地向外延伸，以便接收透射過耳膜TM的光能。運(yùn)動(dòng)換能器140可以包含附在旁側(cè)部件上的線圈142、和放置在線圈142內(nèi)的磁體144。可替代的是，旁側(cè)部件可以包含磁體而內(nèi)側(cè)部件可以包含線圈。總成100可以包含外殼，并且外殼可以包含使內(nèi)側(cè)部件110相對(duì)于旁側(cè)部件120滑動(dòng)的波紋管146。運(yùn)動(dòng)換能器140可以包含耦合結(jié)構(gòu)例如彈簧118或彈性體，以便以被動(dòng)模式將內(nèi)側(cè)部件110與旁側(cè)部件120耦合。波紋管也可以配置成將內(nèi)側(cè)部件與旁側(cè)部件耦合。耦合結(jié)構(gòu)也可以包含調(diào)諧結(jié)構(gòu)，以便提供內(nèi)側(cè)部件與旁側(cè)部件的耦合的所希望的傳遞功能。耦合結(jié)構(gòu)可以用于調(diào)諧旁側(cè)部件與內(nèi)側(cè)部件之間的被動(dòng)耦合和主動(dòng)耦合。換能器130可以包含如上所述的至少一個(gè)光電檢測(cè)器。例如，該至少一個(gè)光電檢測(cè)器可以包含第一光電檢測(cè)器132和第二光電檢測(cè)器134。第一光電檢測(cè)器132可以對(duì)第一至少一個(gè)光波長敏感，而第二光電檢測(cè)器134可以對(duì)第二至少一個(gè)光波長敏感。第一光電檢測(cè)器可以基本上透射過第二至少一個(gè)光波長，以便可以將第一光電檢測(cè)器放置在第二光電檢測(cè)器的上面。第一光電檢測(cè)器132和第二光電檢測(cè)器134可以以相反極性與運(yùn)動(dòng)換能器140耦合，以便換能器響應(yīng)第一至少一個(gè)光波長將第一部件推向第二部件從而減小長度，并且以便換能器響應(yīng)第二至少一個(gè)光波長將第一部件推離第二部件從而增加長度。第一光輸出信號(hào)和第二光輸出信號(hào)可以分別沿著第一方向和第二方向驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)換能器，以便放置在總成上的兩個(gè)檢測(cè)器的截面大小對(duì)應(yīng)于檢測(cè)器之一的大小。第一檢測(cè)器可以對(duì)包含約Iym的至少一個(gè)波長的光敏感，而第二檢測(cè)器可以對(duì)包含約1.5μπι的至少一個(gè)波長的光敏感。第一檢測(cè)器可以包含硅(下文稱為“Si”)檢測(cè)器，它被配置成基本上吸收波長從大約700nm到大約IlOOnm的光，并且被配置成基本上透射過波長從大約1400nm到大約1700nm(例如從大約1500nm到大約1600nm)的光。例如，第一檢測(cè)器可以配置成基本上吸收在904nm的光。第二檢測(cè)器可以包含銦鎵砷檢測(cè)器(下文稱為“ InGaAs”)，它被配置成吸收透射過第一檢測(cè)器并且波長從大約1400nm到大約1700nm (例如從大約1500nm到 1600nm，例如1550歷)的光。在一個(gè)具體例子中，第二檢測(cè)器可以配置成吸收在大約1310nm 的光。檢測(cè)器的截面積可以是大約4mm2，例如對(duì)于每個(gè)檢測(cè)器的2mmX2mm的正方形，以便 Smm2的總檢測(cè)面積超過耳道中的檢測(cè)器的4mm2的截面積。檢測(cè)器可以包含圓形檢測(cè)區(qū)域， 例如直徑為2mm的圓形檢測(cè)區(qū)域。第一光電檢測(cè)器132和第二光電檢測(cè)器1；34可以包含像晶體硅、非晶硅、微晶硅、 黑硅、碲化鎘、銅銦鎵硒等那樣的至少一種光伏材料。在一些實(shí)施例中，光電檢測(cè)器132或光電檢測(cè)器134的至少一種可以包含例如如美國專利第7，354，792和7，390，689號(hào)所述并且可從馬薩諸塞州貝弗利的SiOnyx公司獲得的黑硅。黑硅可以包含利用半導(dǎo)體工藝制造的淺結(jié)光子器件，該半導(dǎo)體工藝?yán)昧嗽谕ㄟ^高強(qiáng)度激光器(比如使目標(biāo)半導(dǎo)體受到短至百萬分之一秒的十億分之一的高強(qiáng)度脈沖照射的飛秒激光器)輻照的材料中發(fā)生的原子能級(jí)變更。經(jīng)歷這些強(qiáng)烈局部能量事件的晶體材料可能經(jīng)歷改造性變化，使得原子結(jié)構(gòu)瞬間變得無序，并且隨著襯底重新結(jié)晶而“鎖定”新的化合物。當(dāng)應(yīng)用于硅時(shí)，結(jié)果可以是對(duì)光的敏感比傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料高許多倍的高度摻雜、不透光、淺結(jié)界面。用于聽力設(shè)備的光伏換能器也詳細(xì)描述在如下參考文獻(xiàn)中2009年6月17日提交的、發(fā)明名稱為"Optical Electro-Mechanical Hearing Devices With Combined Power and Signal Architectures”的美國專利申請(qǐng)第12/486，100號(hào)(律師案號(hào):026166-001830US)；以及 2009 年 6 月 17 日提交的、發(fā)明名稱為 “Optical Electro-Mechanical Hearing Devices with Separate Power and Signal”的美國專利申請(qǐng)第12/486，116號(hào)(律師案號(hào) 026166-001920US)，它們的完整公開通過引用并入本文中并且可以適用于依照如本文所述的一些實(shí)施例來組合。透射過耳膜TM到總成100的電磁信號(hào)可以包含許多信號(hào)的一種或多種。例如，透射過耳膜TM的信號(hào)可以包含脈寬調(diào)制信號(hào)。該脈寬調(diào)制信號(hào)可以包含來自第一光源的第一至少一個(gè)光波長的第一脈寬調(diào)制信號(hào)、和來自第二光源的第二至少一個(gè)光波長的第二脈寬調(diào)制信號(hào)。第一至少一個(gè)光波長可以被第一檢測(cè)器接收，第二至少一個(gè)光波長可以被第二檢測(cè)器接收。第一端部112可以以許多方式成形以與耳蝸骨組織耦合。第一端部112可以配置成前進(jìn)到在鼓岬中形成的通道中。第一端部112可以包含與通道末端上的骨頭接觸的平坦表面。錨36可以包含推進(jìn)輸出總成的螺紋。阻止器120S可以處在離端部的距離為Ls的位置上，以便將遠(yuǎn)端的穿透限制為預(yù)定深度，例如在0. 5mm到3mm的范圍內(nèi)的預(yù)定深度，以避免穿進(jìn)和/或弄碎耳蝸骨。輸出總成30的部件可以包含許多生物相容材料例如羥基磷灰石、鈦、聚合物、或鈷鉻，以及它們的許多組合。生物相容材料可以包含促進(jìn)骨生長的材料。例如，第一端部 112可以包含羥基磷灰石，并且第二端部122也可以包含羥基磷灰石。圖IEl示出了包含配置成附在耳蝸骨組織上的第一部件和配置成與第一部件相對(duì)地運(yùn)動(dòng)的第二部件的變長總成，其中第二部件包含該總成的大部分質(zhì)量以便將該總成與耳蝸耦合。該總成包含上面參考圖IE和圖IF所述的許多部件。錨36和阻止器120S可以位于例如內(nèi)側(cè)部件110上，以便如上所述將內(nèi)側(cè)部件的穿透限制為預(yù)定深度。如上所述，旁側(cè)部件可以包含該總成的大部分質(zhì)量。圖IG示出了至少部分植入用戶的耳蝸骨組織中的輸出換能器總成30的示意圖。 第二端部114可以延伸到耳蝸骨中大約0. 5mm到3mm的范圍內(nèi)的距離。粘膜可以處在骨頭的上面，并且光能可以透射過可以在例如光電檢測(cè)器上遷移的粘膜。骨內(nèi)膜處在耳蝸骨的內(nèi)表面上，以便包含耳蝸的流體?？偝?0的端部接近耳蝸的流體可以有效地將振動(dòng)能傳遞給耳蝸，并且減弱換能器總成30與位于用戶的相對(duì)側(cè)的用戶第二耳蝸的耦合，以便可以將聲音定位到用戶的一側(cè)，聲音定位線索可以以如上所述以至少約4kHz以上(例如從大約 4kHz到15kHz，例如高達(dá)20kHz)的頻率提供給用戶。如本文所述的許多實(shí)施例可以至少部分植入骨頭中。例如，可以將定長輸出換能器總成或變長輸出換能器總成至少部分植入骨頭中。圖IH示出了至少部分植入用戶的耳蝸骨組織中的輸出換能器總成30的示意圖， 其中筋膜處在配置成接收電磁能的至少一個(gè)檢測(cè)器上。電磁能可以包含來自線圈的磁能， 或如上所述的光能。光能可以透射過筋膜FA，并且可以同時(shí)透射過可能沉積在筋膜和/或光能檢測(cè)器上的粘膜。如本文所述的許多實(shí)施例可以至少部分植入骨頭中，其中筋膜處在像包含光伏器件的光電檢測(cè)器那樣的至少一個(gè)檢測(cè)器上。例如，可以將定長輸出換能器總成或變長輸出換能器總成至少部分植入骨頭中，其中筋膜處在至少一個(gè)檢測(cè)器上。圖2A示出了定長輸出換能器總成200的示意圖。輸出換能器總成30可以包含定長總成200，定長總成200包含從第一端延伸到第二端的基本上剛性的材料。定長輸出換能器總成200可以以許多方式利用至少一個(gè)換能器配置，以便振動(dòng)耳蝸CO從而使用戶感覺到聲音。磁體可以包含與錨36相對(duì)地運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部質(zhì)量，以便將振動(dòng)傳遞給用戶的耳蝸組織并且被感覺為聲音?？梢詫?nèi)部通道的大小形成為使磁體可以響應(yīng)來自線圈的磁場而垂直運(yùn)動(dòng)。從第一端到第二端的距離在大約2. 5mm到大約7mm的范圍內(nèi)，以便可以將該總成與耳蝸骨耦合。從第一端到第二端的距離的大小可以根據(jù)用戶的特性(例如根據(jù)手術(shù)期間的原位測(cè)量)來形成，以便如上所述可以從外科醫(yī)生可獲得的多種大小遞增的設(shè)備當(dāng)中選擇合適大小的設(shè)備?？偝?00可以包含從旁端延伸到內(nèi)端的剛性材料，并且可以包含許多生物相容材料(例如羥基磷灰石、鈦、聚合物、鈷鉻、以及它們的許多組合)中的一種或多種?？偝?00 可以包含基本上恒定的長度?？偝?00的旁端210和內(nèi)端212可以一起振動(dòng)并且對(duì)抗至少一個(gè)換能器220的內(nèi)部質(zhì)量(例如對(duì)抗如上所述包含磁體的內(nèi)部質(zhì)量)，以便使用戶感覺到聲音。圖2B示出了配置成與處在用戶的耳道中的線圈耦合的定長輸出總成200的示意圖。輸出總成200可以如上所述包含磁體144。磁體144可以如上所述與處在耳道中的線圈耦合。包含磁體換能器的總成200可以放置在鉆到耳蝸骨中的洞孔中到從大約0. 3mm到大約3mm的范圍內(nèi)的預(yù)定深度?？梢詫⒖偝?00擰到該洞孔中。阻止器120S可以如上所述將穿透限制為預(yù)定深度Ls。圖2C示出了定長輸出總成200的示意圖。定成輸出總成包含許多上述部件?？偝?00包含沿著固定長度延伸的軸203。線圈、磁體和螺紋可以沿著軸延伸。換能器130可以包含布置在上表面以接收通過耳膜的后部的光能的光伏型光電檢測(cè)器。阻止器120S可以位于光電檢測(cè)器附近，并且可以包含光電檢測(cè)器的支承件，以便當(dāng)放置在筋膜的下面時(shí)包含低姿態(tài)?？商娲氖?，阻止器可以位于端部212附近，以便限制穿進(jìn)骨頭中。彈簧結(jié)構(gòu) 118可以包含像彈性體(例如0形環(huán)或球或墊)那樣的回彈材料。彈簧結(jié)構(gòu)118可以響應(yīng)通過與光伏型光電檢測(cè)器耦合的線圈的電流而使磁體144在換能器的腔內(nèi)滑動(dòng)。雖然在圖中示出了軸向排列的線圈和磁體，但換能器總成可以如本文所述包含像平衡電樞換能器、 壓電換能器、磁致伸縮換能器或光致伸縮換能器那樣的許多換能器中的一種或多種。圖2D示出了如本文所述用在輸出總成的換能器上的包含一對(duì)相反磁體的磁體 144。該對(duì)相反磁體包含第一磁體144A和第二磁體144B。第一磁體144A包含第一磁場，并且第二磁體144B包含第二磁場。使第一磁場的定向與第二磁場相反，例如使第一磁體的南極朝著第二磁體的南極定向。該對(duì)相反磁體可以提供對(duì)外部磁場(例如可能引起噪聲的瞬態(tài)磁場和像來自可能引起位移的MRI機(jī)器那樣的磁場)的降低的敏感性。圖2E示出了放置在鼓岬上以便接收透射過耳膜后部(例如耳膜下后部)的光能的輸出總成30的光電檢測(cè)器。圖3示出了帶有側(cè)特異性和聲音定位線索而將聲音發(fā)送給用戶的方法。步驟305 在用戶的第一側(cè)的第一鼓膜中形成第一切口。步驟310在第一骨頭中形成第一溝道或通道。該骨頭可以包含乳突骨或耳蝸骨。步驟315將第一輸出總成至少部分放置在第一溝道或通道內(nèi)。步驟320用第一筋膜至少部分覆蓋第一輸出總成。步驟325閉合第一鼓膜中的第一切口。步驟330將輸入總成放置在用戶的第一側(cè)以便將輸入總成與植入的輸出總成耦合。步驟335將第一麥克風(fēng)放置在第一耳道中或第一耳道的耳道入口附近以便如上所述檢測(cè)聲音定位線索。步驟340利用第一麥克風(fēng)測(cè)量包含聲音定位線索的第一音頻信號(hào)。步驟 345以從大約60Hz到大約20kHz的頻率將第一音頻信號(hào)從第一麥克風(fēng)發(fā)送到第一輸出總成。步驟350利用具有第一量的能量的第一振動(dòng)而振動(dòng)第一輸出總成。步驟355利用通過用戶的位于第一側(cè)的第一換能器與第二側(cè)的第二耳蝸之間的組織衰減的聲音而振動(dòng)二耳蝸。例如，該衰減可以包含至少約6dB。位于第一側(cè)的第一換能器與第二側(cè)的第二耳蝸之間的組織可以包含頭骨的組織。步驟360對(duì)放置在第二側(cè)的第二系統(tǒng)重復(fù)上述步驟。利用步驟365，用戶立體地將聲音定位到第一側(cè)或第二側(cè)。利用步驟370，用戶在第一側(cè)或第二側(cè)內(nèi)定位聲音。利用步驟375，用戶可以在嘈雜環(huán)境中例如根據(jù)聲音定位線索而聽到像人那樣的說話者。如上所述包含有形介質(zhì)的聲音處理器可以配有軟件，該軟件包含的現(xiàn)在其上的計(jì)算機(jī)程序的指令以植入上述許多步驟。如上所述，輸出總成可以由外科醫(yī)生植入，而輸入總成可以由用戶放置。應(yīng)該懂得，例示在圖3中的具體步驟提供了依照本發(fā)明的一些實(shí)施例將聲音發(fā)送給用戶的特定方法。按照可替代實(shí)施例，也可以執(zhí)行其它步驟序列。例如，本發(fā)明的可替代實(shí)施例可以以不同次序執(zhí)行上面概括的步驟。此外，例示在圖3中的各個(gè)步驟可以包括可以(在適合各個(gè)步驟的情況下)在各種序列中執(zhí)行的多個(gè)分步驟。而且，取決于特定應(yīng)用， 可以增加或刪除附加步驟。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到還有許多變化、修改和替代。實(shí)驗(yàn)
根據(jù)本文所述的教導(dǎo)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究以經(jīng)驗(yàn)地確定換能器與骨頭的耦合的配置，以便用戶可以將聲音定位到左側(cè)或右側(cè)，并且以便用戶可以檢測(cè)聲音定位線索。例如，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以利用與乳突骨或耳蝸骨耦合的輸出總成來確定第二耳蝸的聲音相對(duì)于耳蝸的衰減，以便確定適合耦合的骨頭。并且，上述的實(shí)施例可以與乳突骨或耳蝸骨耦合以確定如上所述提供合適的側(cè)定位和聲音定位線索的實(shí)施例。人體耳膜透射實(shí)驗(yàn)進(jìn)行下面所述的實(shí)驗(yàn)以測(cè)量透過耳膜的紅外光的透射以及確定輸入總成20和輸出總成30的布置。目的確定后、下和前位置上透過人體耳膜的光透射損失量和耳膜的散射量。過程圖4示出了依照實(shí)施例的確定透過鼓膜的光學(xué)透射的實(shí)驗(yàn)裝置。將光纖耦合的激光二極管光源與光電二極管型光學(xué)檢測(cè)器對(duì)準(zhǔn)。將耳膜放置在同一條直線上，并確定來自光電二極管的光輸出的變化。將耳膜安裝在χ，y，ζ平移臺(tái)上，該χ，ι, ζ平移臺(tái)允許改變到光線穿過的耳膜的不同位置。材料光源-與光纖(直徑250 μ m,纖芯80 μ m)耦合的1480nm激光二極管；光電二極管-1480nm光電二極管(5. 5mm2)；負(fù)載-可以適用于確定透過耳膜的透射的、與耦合到膜片的平衡電樞換能器等效的RLC電路；準(zhǔn)直光學(xué)鏡片和中性密度濾光器(NE20B)；DC 電壓表(Fluke 8060A)；平移臺(tái)；以及具有附著的錘骨(砧骨和其它內(nèi)側(cè)部件已除去)的人體尸體耳膜。結(jié)果無鼓膜將電流設(shè)置成使光電二極管處在飽和區(qū)中。中性密度(ND)濾光器用于衰減光輸出以減弱PD響應(yīng)。測(cè)量結(jié)果表明ND濾光器將光源衰減20. 5dB。這保證了所報(bào)告的所有測(cè)量結(jié)果都來自線性區(qū)。在測(cè)量開始時(shí)和在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)量沒有耳膜時(shí)響應(yīng)于準(zhǔn)直光束的光電二極管電壓。差值小于1%。當(dāng)沒有TM和ND濾光器時(shí)，輸出以mV為單位是349。當(dāng)有ND濾光器但沒有TM時(shí)， 這個(gè)輸出下降到在大約32. 9到33. 1的范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)于0. 095和-20. 5dB的線性變化。有鼓膜在耳膜的前、下和后位置上進(jìn)行測(cè)量。將耳膜移動(dòng)到相對(duì)于光電二極管的不同位置上，并對(duì)它的距離X(以mm為單位)進(jìn)行近似。表1示出了與不同位置和不同耳膜位置相對(duì)應(yīng)的測(cè)量電壓。表1與來自耳膜的透射損失相對(duì)應(yīng)的測(cè)量光電二極管電壓χ (mm)0. 10. 5123后28mV26.6mV25. 4mV23. 4mV20. 6mV下23. 6mV21. ImV17. ImV刖21. 4mV20. 2mV18. 2mV后放置對(duì)于所有距離呈現(xiàn)最高的電壓，以及對(duì)于0. Imm, 0. 5mm, 1mm，2mm和3mm的距離分別具有28，26. 6，25. 4，23. 4和20. 6的值。對(duì)于每個(gè)耳膜位置和地點(diǎn)，將光纖調(diào)整成使PD電壓最大。這保證了光束在光電二極管表面上最大并且測(cè)量響應(yīng)由透射損失引起而不是由未對(duì)準(zhǔn)引起。計(jì)算如下將測(cè)量電壓轉(zhuǎn)換成透射損失(下文稱為“TL”)百分比%TL= ((VNoTM-VffithTM)/Vnotm) * 100其中，VN。TM是沒有鼓膜的測(cè)量電壓，而VWithTM是有鼓膜的測(cè)量電壓。下表2示出了使用上面方程的計(jì)算％透射損失。表2.%透射損失
χ (mm)0. 10. 5123后1620232938下293648刖353945平均293544在所有位置上，后放置都呈現(xiàn)最小的透射損失，并且在0. 1mm，0.5mm，1mm，2mm和 3讓的距離上分別呈現(xiàn)16%，20%，23%，29%和38%的值。對(duì)于與耳膜很接近的PD(在大約0. Imm內(nèi))，TL是大約16%。TL僅能針對(duì)后位置來測(cè)量。在耳膜的這些位置當(dāng)中，后位置比下位置優(yōu)6-10 %，比前位置優(yōu)7-12 %。隨著耳膜遠(yuǎn)離PD，透射損失對(duì)于所有三個(gè)位置都線性增大。平均透射損失對(duì)于 lmm, 2mm和3mm位置分別是對(duì)三個(gè)不同位置平均的大約，35%，和44%。實(shí)驗(yàn)結(jié)論由耳膜引起的透射損失在后位置上最低(16% )。由于耳膜對(duì)準(zhǔn)直光束的散射，該損失隨光電二極管遠(yuǎn)離耳膜而增大。在離耳膜3mm處，平均損失多達(dá)44%。這些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)
18出以下意外結(jié)果由在遠(yuǎn)離檢測(cè)器表面的角度上耳膜引起的光散射造成的損失大于由光透過耳膜的透射造成的損失，并且可以將檢測(cè)器和像透鏡那樣的耦合器形成為適當(dāng)形狀，以便收集耳膜散射的透射光。這些數(shù)據(jù)還呈現(xiàn)出透過耳膜的后部的光透射較高的意外結(jié)果。由于耳膜可以移動(dòng)，因此活體中的檢測(cè)器離耳膜應(yīng)該至少約0.5mm。該數(shù)據(jù)暗示檢測(cè)器和/或像透鏡那樣的部件可以形成為與耳膜適配的形狀并且提供提高的透射，例如利用傾斜表面、彎曲表面中的一或多種來形成形狀，并且可以放置在例如從大約0. 5mm到大約2mm的范圍內(nèi)。上面的數(shù)據(jù)表明，照射耳膜的一部分和將檢測(cè)器放置在照射部分的附近例如可以達(dá)到至少約50% (對(duì)應(yīng)于50%損失)(例如，至少約60% (對(duì)應(yīng)于40%損失))的投射光束與檢測(cè)器之間的透射耦合效率。對(duì)于檢測(cè)器的后放置和耳膜的后區(qū)的一部分的照射，耦合效率可以至少越70%，例如80%或更高。耦合效率的這些意外高結(jié)果表明，照射耳膜的一部分和將檢測(cè)器形成為照射部分的大小可以提供至少約50%的效率。此外，耳膜的后部與下部和前部中的每一個(gè)相比的意外低得多的透射損失表明，當(dāng)照射耳膜的大部分時(shí)，可以利用后放置意外地提高透射。例如，當(dāng)將光電檢測(cè)器放置在中耳空腔的后部(例如中耳空腔的下后部)中時(shí)，可以顯著提高光纖與光電檢測(cè)器的透射耦合效率，并且可以將光纖放置在耳道中而沒有準(zhǔn)直光學(xué)鏡片以便將光直接從光纖的端部發(fā)送到耳道中。此外，透過耳膜的高光透射量表明，光學(xué)地透射過耳膜的信號(hào)可以振動(dòng)骨頭以便刺激耳蝸從而使用戶感覺到聲音。雖然為了清晰地理解起見，通過例子以一些細(xì)節(jié)描述了示范性實(shí)施例，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到可以應(yīng)用各種各樣的修改、改造和改變。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)該僅僅由所附權(quán)利要求書及其等效物的完整范圍來限定。
權(quán)利要求
1.一種將聲音發(fā)送給具有中耳和耳蝸的用戶的設(shè)備，該設(shè)備包含配置成接收聲音輸入的輸入總成；以及包含配置成與骨組織耦合以便將聲音發(fā)送給用戶的換能器的輸出總成。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述輸出總成被配置成與所述骨組織耦合以便降低對(duì)用戶的第二耳蝸的刺激。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述輸出總成被配置成與耳蝸骨組織、顳骨組織、或乳突骨組織中的至少一個(gè)耦合。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述顳骨組織包含所述耳蝸骨組織，并且其中所述輸出總成被配置成與所述耳蝸骨組織耦合。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述耳蝸骨組織包含處在所述耳蝸與所述中耳之間的鼓岬。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述鼓岬包含由所述耳蝸的第一圈外面的伸出物形成的圓形突部，并且其中所述輸出總成包含形成為所述鼓岬大小的錨。
7.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述輸出總成被配置成至少部分延伸到所述耳蝸骨組織中以與所述耳蝸耦合以便降低對(duì)用戶的第二耳蝸的刺激。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述輸出總成被配置成延伸到所述耳蝸骨組織中大約0. 5mm到大約3mm的范圍內(nèi)的距離以便將所述換能器與所述骨組織耦合。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述輸出總成包含限制所述輸出總成進(jìn)入所述耳蝸骨組織中的穿透深度的阻止器。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中發(fā)送給所述耳蝸的聲音在用戶的第二耳蝸處顯著衰減。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述耳蝸位于用戶的第一側(cè)，并且所述第二耳蝸位于用戶的第二側(cè)，并且其中聲音在所述第二耳蝸處的顯著衰減足以使用戶可以將聲音定位到第一側(cè)。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述輸入總成包含配置成放置在用戶的第一側(cè)以便響應(yīng)所述聲音生成信號(hào)的麥克風(fēng)，并且其中所述輸入總成被配置成將信號(hào)發(fā)送給所述輸出總成以便將聲音定位到第一側(cè)。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中發(fā)送到所述耳蝸的聲音包括第一量，并且發(fā)送到所述第二耳蝸的聲音包括第二量，其中所述第二量比所述第一量小至少約6dB。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述第二量比所述第一量小至少約10dB。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述第二量比所述第一量小至少約20dB。
16.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述麥克風(fēng)被配置成放置在第一側(cè)上耳道的外面的耳道的開口附近或在耳道內(nèi)，以便將包含空間定位線索和至少約4kHz的頻率的聲音發(fā)送給所述耳蝸。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述換能器被配置成以至少約4kHz的頻率振動(dòng)第一側(cè)的耳蝸。
18.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述麥克風(fēng)被配置成測(cè)量頻率在大約60Hz到至少約15kHz的范圍內(nèi)的聲音，并且所述換能器被配置成以大約60Hz到至少約15kHz的范圍內(nèi)的頻率振動(dòng)第一側(cè)的耳蝸。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述麥克風(fēng)被配置成測(cè)量頻率在大約60Hz到大約20kHz的范圍內(nèi)的聲音，并且所述換能器被配置成以大約60Hz到大約20kHz的范圍內(nèi)的頻率振動(dòng)第一側(cè)的耳蝸。
20.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含配置成附在所述骨組織上的錨。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述錨包含凸部、洞孔或凹陷中的至少一個(gè)以便與骨頭耦合。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述錨包含所述凸部和所述凹陷，并且其中所述凸部和所述凹陷包含形狀被形成為將所述錨擰入所述耳蝸骨組織中的螺紋。
23.一種將聲音發(fā)送給用戶的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含配置成利用用戶的第一側(cè)上的第一麥克風(fēng)接收第一聲音的第一輸入總成；包含配置成與第一側(cè)上的第一耳蝸的第一骨組織耦合以便將第一聲音發(fā)送給用戶的第一換能器的第一輸出總成；配置成利用用戶的第二側(cè)上的第二麥克風(fēng)接收第二聲音的第二輸入總成；以及包含配置成與第二側(cè)上的第二耳蝸的第二骨組織耦合以便將第二聲音發(fā)送給用戶的第二換能器的第二輸出總成。
24.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述第一麥克風(fēng)被配置成測(cè)量第一側(cè)的第一聲音，并且所述第一輸出總成被配置成將第一側(cè)的第一聲音發(fā)送給第一耳蝸，并且其中所述第二麥克風(fēng)被配置成測(cè)量第二側(cè)的第二聲音，并且所述第二輸出總成被配置成將第二側(cè)的第二聲音發(fā)送給第二耳蝸。
25.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述第一麥克風(fēng)被配置成測(cè)量第一聲音定位線索，并且所述第一輸出總成被配置成將第一聲音定位線索發(fā)送給第一耳蝸，并且所述第二麥克風(fēng)被配置成測(cè)量第二聲音定位線索，并且所述第二輸出總成被配置成將第二聲音定位線索發(fā)送給第二耳蝸。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述第一輸出總成和所述第二輸出總成被配置成分別將第一聲音和第二聲音發(fā)送給第一耳蝸和第二耳蝸，以便用戶在第一側(cè)上感覺到第一聲音并且在第二側(cè)上感覺到第二聲音。
27.一種將聲音發(fā)送給具有包含耳蝸骨組織的耳朵的用戶的方法，所述方法包含將電磁能發(fā)送給與所述耳蝸骨組織耦合的換能器；以及響應(yīng)所述電磁能振動(dòng)所述耳蝸骨組織以便使用戶聽到聲音。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述電磁能包含透射過耳膜以振動(dòng)所述換能器的光能。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其中將筋膜組織放置在所述換能器上，并且其中所述電磁能包含透射過所述筋膜以振動(dòng)所述換能器的光能。
30.如權(quán)利要求四所述的方法，其中所述光能透射過耳膜的后部以振動(dòng)換能器。
31.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述耳蝸位于用戶的第一側(cè)，并且用戶具有位于與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)的第二耳蝸，并且其中所述換能器響應(yīng)所述電磁能以第一量的能量振動(dòng)所述耳蝸，并且響應(yīng)所述電磁能以第二量的能量振動(dòng)所述第二耳蝸，并且其中第一量小于第二量，以便使用戶將聲音定位到第一側(cè)。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中用戶的頭骨使從第一側(cè)發(fā)送到第二側(cè)的所述換能器的振動(dòng)衰減至少約6dB，以便使用戶將聲音定位到第一側(cè)。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述電磁能包含來自第一側(cè)的第一麥克風(fēng)的音頻信號(hào)。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述麥克風(fēng)被放置在耳道中或耳道開口附近，并且其中所述音頻信號(hào)包含頻率在大約4kHz以上的聲音定位線索。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，進(jìn)一步包含第二側(cè)的第二麥克風(fēng)和與第二側(cè)的耳蝸骨耦合的第二換能器，并且其中所述第二換能器響應(yīng)第二電磁能振動(dòng)第二耳蝸，并且其中用戶響應(yīng)第二電磁能將聲音定位到第二側(cè)。
36.一種提供將聲音發(fā)送給具有包含耳蝸骨組織的耳朵的用戶的設(shè)備的方法，該方法包含提供包含換能器的設(shè)備；在所述耳蝸骨組織中形成通道；以及將該設(shè)備至少部分放置在所述通道內(nèi)以便將所述換能器與所述耳蝸骨組織耦合。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中當(dāng)將該設(shè)備至少部分放置在所述通道內(nèi)時(shí)，將筋膜組織放置在該設(shè)備上。
38.如權(quán)利要求36所述的方法，其中當(dāng)將該設(shè)備至少部分放置在所述通道內(nèi)時(shí)，將該設(shè)備附在所述耳蝸骨組織上。
39.一種將聲音發(fā)送給具有含有耳蝸骨組織的耳朵的用戶的設(shè)備，該設(shè)備包含用于發(fā)送信號(hào)的輸入總成裝置；以及用于振動(dòng)所述耳蝸骨組織以便發(fā)送信號(hào)的輸出總成裝置。
全文摘要
一種聽力設(shè)備可以使用戶利用耳蝸的骨傳導(dǎo)振動(dòng)確定聲音源自哪一側(cè)，以及用戶也可以從該設(shè)備接收聲音定位線索，這是由于利用耳蝸的骨傳導(dǎo)振動(dòng)可以基本上抑制反饋。可以將輸出換能器總成放置在用戶的第一側(cè)，以利用第一量的能量振動(dòng)第一耳蝸附近的第一骨組織，這樣第二側(cè)的第二耳蝸利用第二量的能量的振動(dòng)顯著衰減，例如至少衰減大約6dB，以便用戶可以將聲音定位到第一側(cè)?？梢允果溈孙L(fēng)位于第一側(cè)并與輸出換能器總成耦合，以便用戶將聲音定位到第一側(cè)并且檢測(cè)聲音定位線索。
文檔編號(hào)H04R25/00GK102598715SQ201080037305
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者R·C·佩爾金斯, S·帕利亞 申請(qǐng)人:音束有限責(zé)任公司