CN102461211A - 头戴送受话器系统和方法 - Google Patents

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埃米尔·阿布法齐
詹森·R·谢尔顿
雷萨·卡萨亚恩
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Abstract

一种数字音频播放器装置，其可以被附着、粘合或用其他方法嵌入到可移除的口腔器具或其他口腔装置之内或之上，以形成口内MP3播放器。在另一实施方式中，所述装置提供了电子和换能器装置，其可以被附着、粘合或用其他方法嵌入到可移除的口腔器具或其他口腔装置之内或之上，以形成DAP。这样的口腔器具可为定制的装置，其通过使用由传统的牙齿印模方法获得的牙齿结构的复制模型并用热成型工艺制成。电子器件和换能器组件可直接地或通过接收器接收输入的声音以处理并放大信号，并通过耦合到牙齿或其他骨结构(如上颌骨、下颌骨或颚骨结构)的振动换能器元件传输处理过的声音。

Description

头戴送受话器系统和方法
发明背景
通常更普遍地称作MP3播放器的数字音频播放器(DAP)是存储、组织和播放音频文件的消费电子装置。一些DAP也被称作便携式媒体播放器，因为它们支持图像观看和/或视频播放。在音乐格式的演化方面MP3播放器是最新的，其帮助消费者享受他们的曲调。唱片、8-轨道磁带、盒式磁带和CD-这些早期的音乐格式中没有一个提供所述MP3播放器带来的方便和控制。把MP3播放器放在手里或口袋中，消费者可以创建个性化的音乐列表以及无论他们走到哪里都可以携带数千首歌曲。
当文件交换服务和最早的便携式MP3播放器问世时，MP3文件格式在20世纪90年代后期彻底改变了音乐的流布。MP3或MPEGAudio LayerIII是压缩音频文件的一种方法。MPEG是动态图像专家组的简称，该组已经开发了用于包括DVD影片、HDTV广播和数字卫星系统的视频数据的压缩系统。
使用MP3压缩系统减少了歌曲的字节数，但保持了接近CD品质的声音。考虑到普通的歌曲大约4分钟长。CD中使用大约40兆字节(MB)的歌曲，如果通过MP3格式被压缩，则只使用4MB。平均来说，64MB的存储空间相当于一小时音乐。具有1GB(大约1000MB)存储空间的MP3播放器的音乐收听者可以携带大约240首歌曲或相当于大约20张CD。存储在传统的CD中的歌曲已经被解压缩，因此需要更多CD来存储相同数量的歌曲。(某些CD支持MP3文件。)
发现在训练期间很自然地用到了DAP，诸如听音乐或教学音频。然而问题是，许多训练是激烈的并且涉及不同的活动。然而，传统的MP3播放器可能妨碍活动以及可能需要将播放器缠绕在胳膊或腿上。而且，DAP使用了在用户跑步、慢跑或跳跃时可能滑落的头戴式耳机。
发明概述
在一个方面，口内数字音频播放器包括可佩戴在口中的壳体；数据存储装置，其设置在所述可佩戴在口中的壳体中以存储数字音频；换能器，其安装在所述可佩戴在口中的壳体上并与牙齿进行振动通信；以及连接单元，其接收音频内容并耦合到所述数据存储装置。
在另一个方面，提供音频内容的方法包括：将音频内容存储在设置在可佩戴在口中的壳体中的数据存储装置中；在口内佩戴可佩戴在口中的壳体；以及振动一颗或多颗牙齿以播放所述音频内容。
在另一方面，数字音频播放器装置可以被附着、粘合或用其他方法嵌入到可移除的口腔器具或其他口腔装置之内或之上，以形成口内MP3播放器。在另一实施方式中，所述装置提供电子和换能器装置，其可以被附着、粘合或用其他方法嵌入到可移除的口腔器具或其他口腔装置之内或之上，以形成DAP。这样的口腔器具可为定制的装置，其通过使用由传统的牙齿印模方法获得的牙齿结构的复制模型并用热成型工艺制成。电子器件和换能器组件可直接地或通过接收器接收输入的声音以处理并放大信号，并通过耦合到牙齿或其他骨结构(如上颌骨、下颌骨或颚骨结构)的振动换能器元件传输处理过的声音。
优选实施方式的优点可包括下述中的一个或多个。在使用中，骨传导DAP容易佩戴和取下，并且在用户佩戴它时在外表上还是难以察觉的。可以在口腔内操作该装置，从而最小化使佩戴者感觉不舒服的重量和尺寸。与头戴式耳机比较，该装置避免遮盖听者的耳朵。如果(a)听者需要使耳朵不被阻塞(以允许他们听到环境中的其他声音)，或(b)允许他们堵上耳朵(以防止由环境中较大声音带来的听力损伤)，这是重要的。该系统是耐用的、无线的且稳固的多用途通信平台。该系统为户外活动提供高质、免提、且难以察觉的娱乐功能。
附图的简要描述
图1A示出示例性的骨传导数字音频播放器(DAP)装置可进行通信的多种方法或接口的例子。
图1B图示具有存储例如MP3文件等音乐文件的闪存或微型磁盘驱动器的一种实施方式。
图1C示出具有存储音乐文件的存储器和播放广播内容与例如MP3文件的广播接收器的另一实施方式。
图1D示出图1的DAP的示例性的口内壳体。
图2A图示下层牙齿的透视图，其示出放置可移除的口腔器具DAP装置的一个示例性的位置。
图2B图示可移除的口腔器具的另一变型，该口腔器具为以护口器的方式被放置在整排牙齿之上的器具的形式。
图2C图示由拱形物支撑的可移除的口腔器具的另一变型。
图2D图示被配置为护口器的口腔器具的另一变型。
图3图示设置在用户牙齿上的口腔器具的细节透视图，在装置的另一变型中，该口腔器具可结合在口腔外部的、可由用户佩戴的发射组件使用。
图4示出在口腔器具装置的变型中各个部件的示例性构造，该口腔器具装置具有外部的发射组件、及口腔内的接收和换能器组件。
图5示出装置的另一变型的示例性构造，其中整个组件包含在用户的口腔内的口腔器具中。
图6A示出放置在牙齿之上、其电子器件/换能器组件通过粘合剂粘合到牙齿表面的口腔器具的局部截面图。
图6B示出粘合到粘合表面上的可移除的衬背的局部截面图。
图7示出放置在牙齿之上、其电子器件/换能器组件通过渗透囊挤压而紧靠牙齿表面的口腔器具的另一变型的局部截面图。
图8示出放置在牙齿之上、其电子器件/换能器组件通过一个或多个偏置元件挤压而紧靠牙齿表面的口腔器具的另一变型的局部截面图。
图9图示具有在口腔器具的电子器件和换能器的壳体内的彼此分开的电子组件和换能器组件的口腔器具的另一变型。
图10和11图示口腔器具的另外的变型，其中电子器件和换能器组件通过倾斜的表面和偏置元件可维持紧靠牙齿表面。
图12示出具有设置在电子器件和/或换能器组件及牙齿表面之间的接合构件的口腔器具的又一变型。
图13示出具有用于促使电子器件和/或换能器组件紧靠牙齿表面的驱动机构的口腔器具的又一变型。
图14示出具有用于促使电子器件和/或换能器组件紧靠牙齿表面的凸轮机构的口腔器具的又一变型。
图15示出具有可设置在牙齿的咬合表面上的用于传输振动的单独的换能器机构的口腔器具的又一变型。
图16图示具有用于使用咬合驱动机构促使电子器件和/或换能器组件紧靠牙齿表面的机构的口腔器具的另一变型。
图17示出具有用于将换能器耦合到牙齿的复合牙齿固定器的口腔器具的又一变型。
图18A和18B分别示出具有可设置在牙齿的咬合表面上的一个或多个换能器的口腔器具的变型的侧视图和顶视图。
图19A和19B分别图示由形状记忆材料制成的口腔器具被放置在用户牙齿上方或上面时分别处于其预成型的松弛构造和变形构造以产生过盈配合的又一变型。
图20图示由预成型的材料制成的口腔器具的又一变型，其中换能器可被设置在口腔器具的偏置侧和牙齿表面之间。
图21图示一变型，其中口腔器具可被省略且电子器件和/或换能器组件可附着到直接附着到牙齿表面的复合牙齿固定器上。
图22A和22B分别示出口腔器具组件的另一变型的局部截面侧视图和透视图，为了用户的舒适而移除或省略了该口腔器具组件的咬合表面。
图23A和23B分别图示可耦合到直接植入到如上颌骨或下颌骨的下层骨内的螺钉或桩的口腔器具的透视图和侧视图。
图24图示另一变型，其中口腔器具可耦合到直接植入到用户的上腭内的螺钉或桩。
图25A和25B分别图示口腔器具的透视图和侧视图，该口腔器具可使其换能器组件或耦合构件附着到齿龈表面以通过齿龈组织和下层骨传导振动。
图26图示如何将多个口腔器具DAP组件或换能器放置到遍及用户口腔的多颗牙齿上的例子。
图27A和27B分别图示口腔器具的透视图和侧视图(与上面所示的变型类似)，该口腔器具可具有设置在邻近齿龈表面或在齿龈表面上的DAP单元，以物理地把DAP和换能器分开以减弱或消除反馈。
图28图示由拱形物支撑且具有整合在拱形物内的DAP单元的可移除的口腔器具的另一变型。
图29示出设置在用户口腔周围且与电子器件和/或换能器组件无线通信的至少一个DAP和可选地其他DAP单元的又一变型。
发明的详细描述
图1A-1D示出包括可戴在嘴上的DAP 1的示例性的口内娱乐系统。在一实施方式中，DAP具有如固态存储器6的数据存储装置。嵌入的软件应用程序允许用户将MP3文件传送到播放器。DAP还包括从收音机、CD、无线电广播站或网站复制音乐的作用以及按照用户想要听到的顺序组织和创建歌曲的定制列表(播放列表)。DAP 1可包含如AM/FM接收器的无线电接收器。一个示例性的无线电接收器是Si473xAM/FM无线电接收器，其从天线输入充分整合到音频输出—只需要两个外部组件。此外，DAP 1包括如无线收发器(蓝牙、无线USB)或有线收发器(USB电缆)的连接单元8，连接单元8允许计算机2将音乐内容放入存储器6或允许相应地修改存储器6的内容。例如，计算机2可具有与DAP 1中的蓝牙收发器连接单元8通信的在充电站3处的蓝牙收发器。DAP 1可接收通过蓝牙协议传输的数据，以及驱动骨传导换能器9将声音提供或传输给用户。可选地，DAP 1可通过无线电接收器7(图1C)从FM站4接收FM传输，以及驱动骨传导换能器9将声音传输给用户。
DAP 1可通过手持式控制器(没有示出)被远程控制。例如，手持式控制器允许用户调节播放音量、播放、暂停和在轨道之间巡览。在一实施方式中，挤压控制(squeeze control)允许用户暂停/播放(单一挤压)以及跳到下一轨道(双重挤压)。在另一实施方式中，咬控制(bite control)允许用户暂停/播放(单一咬)以及跳到下一轨道(双重咬)。
存储器可以是固态存储器或可以是机械存储器，如由IBM提供的微型硬盘。固态存储器的优点是没有移动部件，这意味着更好的可靠性和在音乐中没有跳跃(skip)。然而，微型硬盘类型的存储器提供更大的容量以存储更多歌曲。
没有示出的播放器的其他组件可包括下述内容：例如，USB数据端口、微处理器、数字信号处理器(DSP)、显示器、播放控件、音频端口、放大器和电源。微处理器控制播放器的操作。微处理器通过播放控件监控用户输入，将关于当前歌曲的信息显示在LCD面板上以及将指示发送给DSP芯片，告诉DSP如何准确地处理音频。为了做到这一点，播放器从存储器6获取歌曲，如果需要，使用DSP解压缩MP3编码。然后播放器通过数-模转换器将解压缩的字节变成声波并放大模拟信号，以及驱动换能器接触牙齿并允许通过骨传导听到歌曲。
在某些实施方式中，播放器还具有内置的AM/FM无线电调谐器，为用户提供了另外的娱乐来源。无线电广播收听者可从他们最喜欢的电台以MP3格式等录下曲调，并将歌曲添加到他们的播放列表。在另一些实施方式中，播放器包括FM发射器以使用未占用的频率在外部的FM广播上播放存储的音乐。
音乐内容可以从如苹果公司的iTunes的商店购买，或可选地，用户可使用ripper将歌曲从CD复制到存储器。MP3编码器可将歌曲压缩为MP3格式以从MP3播放器播放。
尽管MP3是最熟知的文件格式，但其他文件格式也可以在MP3播放器上播放。虽然大多数MP3播放器可支持多种格式，但不是所有的播放器都支持相同的格式。这里有几种可在不同的播放器上播放的文件格式。
*WMA-WindoWs Media Audio
*WAV-Waveform Audio(波形音频)
*MIDI-Music Instrument Digital Interface(乐器数字接口)
*AAC-Advanced Audio Coding(高级音频编码)
*Ogg Vorbis-一种自由、开放和非专利的音乐格式
*ADPCM-Adaptive Differential Pulse Code Modulation(自适应差分脉冲编码调制)
*ASF-Advanced Streaming Format(高级串流格式)
*VQF-Vector Quantization Format(矢量量化格式)
*ATRAC-Sony′s Adaptive Transform Acoustic Coding 3(Sony公司的自适应转换声学编码技术3)
DAP 1可被用于游泳或在潮湿的环境中的活动。DAP 1可通过RF或电磁波、蓝牙无线连接到其他装置，用于实时数据传送或者将数据发送到存储器。
DAP 1可为定制的口腔装置。该装置可包括具有与至少一颗牙齿的至少一部分一致的形状的壳体；布置在壳体之内或壳体之上且与至少一颗牙齿的表面进行振动通信的可驱动的换能器；以及耦合到换能器以将接收到的声音提供给用户并为用户提供通信的无线通信收发器。头戴送受话器可为具有与至少一颗牙齿相一致的形状的口腔器具。换能器可包括布置在壳体之内或之上且与换能器通信的电子组件。连接单元8可以为与802协议、蜂窝协议或蓝牙协议相兼容的收发器。在其他实施方式中，该装置提供电子和换能器装置，其可以被附着、粘附或用其他方法嵌入到可移除的口腔器具或其他口腔装置之内或之上，以形成包含用户可识别信息的医学标签。这样的口腔器具可为定制的装置，其通过使用由常规的牙齿印模和/或成像方法获得的牙齿结构的复制模型并用热成型工艺制成。电子和换能器组件可直接地或通过接收器接收输入的声音以处理和放大信号，并通过耦合到牙齿或其他骨结构(如上颌骨、下颌骨或颚骨结构)的振动换能器元件传输处理过的声音。
计算机2可通过USB连接等与连接单元8通信。当装置1被插入充电站3用于对DAP 1中的电池充电时，USB连接可被激活。在一实施方式中，DAP 1可被安装在电池充电系统上，与感应充电器一起使用来对口腔内部的器具1充电。电池充电系统可对许多装置充电。因此，多个这样的装置可使用一个感应充电器同时、高效地充电。
充电站3可包括具有开放端的被限定用于接收DAP充电器线圈部分的基站充电器线圈。当如电池的能量存储装置需要重新充电时，器具充电器线圈部分被放置在充电器基站的开放端上，使得器具充电器线圈和基站充电器线圈结合地完成感应充电的电磁通量。
在一实施方式中，线圈部分拾取从充电器基站发出的电磁能量。该能量以电流的形式被提供给充电器稳压器。充电器稳压器提升电压并使用一个或多个滤波器平滑所接收的能量中的变化。一个或多个滤波器可用来消除电子噪声。已调节的DC输出被提供给充电器，充电器将能量转变成合适的形式，用于对如超级电容器或电池等的能量存储装置充电。充电器可被优化用于不同的电池技术。例如，镍镉电池要求某组充电特性，而锂离子电池要求另一组充电特性。充电器定制由充电器稳压器提供的能量用于电池的特定化学特性或要求以优化电池充电操作。充电器和电池之间的连接可在充电后分开以最小化便携式器具的尺寸和/或重量。来自电池的能量被提供给第二稳压器，第二稳压器提供DAP器具内的电子器件所需要的电压。
在一实施方式中，DAP包含具有与至少一颗牙齿的至少一部分一致的形状的壳体；布置在所述壳体之内或之上并与所述至少一颗牙齿的表面进行振动通信的可驱动的换能器；以及耦合到换能器以向用户提供接收到的声音并为用户提供通信的无线通信收发器。DAP装置可以是具有与所述至少一颗牙齿一致的形状的口腔器具。电子组件可布置在壳体之内或之上并与换能器通信。
在另一实施方式中，装置1提供电子和换能器装置9，其可以被附着、粘附或用其他方法嵌入到可移除的口腔器具或其他口腔装置之内或之上，以形成包含用户可识别信息的医学标签。这样的口腔器具可为定制的装置，其通过使用由常规的牙齿印模方法获得的牙齿结构的复制模型并用热成型工艺制成。电子和换能器组件可直接地或通过接收器接收输入的声音以处理和放大信号，并通过耦合到牙齿或其他骨结构(如上颌骨、下颌骨或颚骨结构)的振动换能器元件传输处理过的声音。
如图1B所示，图示了用户的口腔及齿列10，其示出将DAP组件14可移除地附着到至少一颗如臼齿12的牙齿之上或紧靠至少一颗如臼齿12的牙齿的一个可行的位置。也图示了用户的舌头TG及上腭PL作为参考。电子器件和/或换能器组件16可被附着、粘附或用其他方法嵌入到组件14之内或之上，如下面进一步详细描述的。
图2A示出用户下齿列的透视图，其图示了DAP组件14，其包括可移除的口腔器具18和沿着组件14的侧表面被设置的电子器件和/或换能器组件16。在本变型中，口腔器具18可被安装到在由口腔器具18限定的牙齿接合通道20内的两颗臼齿12之上用于稳定在用户牙齿上，虽然在其他变型中，可使用单个的臼齿或牙齿。可选地，多于两颗臼齿可被用于使口腔器具18附着在其上面或上方。此外，电子器件和/或换能器组件16被示出为设置在口腔器具18的侧表面上，以使组件16沿着牙齿12的颊表面排列；然而，也可使用如牙齿12的舌表面的其他表面和其他位置。附图只是变型的示例性图示，且不是用来限定的；相应地，口腔器具18的其他构造和形状旨在包括在本文中。
图2B示出以器具15的形式的可移除的口腔器具的另一变型，其以护口器的方式被放置在整排牙齿之上。在该变型中，器具15可被配置成覆盖下部整排牙齿或可选地上部整排牙齿。在另外的变型中，可改为由器具15覆盖该排牙齿的大部分，而不是覆盖整排牙齿。组件16可沿着口腔器具15的一个或多个部分来设置。
图2C示出具有拱形构造的口腔器具17的又一变型。在该器具中，一颗或多颗牙齿保持部分21、23在该变型中可沿着上排牙齿被放置，其可被位于邻近用户的上腭或沿着用户的上腭的拱形物19支撑。如所示，电子器件和/或换能器组件16可沿着牙齿保持部分21、23的一个或多个部分被设置。此外，虽然所示的变型图示了可仅覆盖用户的上腭的一部分的拱形物19，但其他变型可被配置成具有覆盖用户的整个上腭的拱形物。
图2D图示了护口器或保持器25的形式的口腔器具的又一变型，所述护口器或保持器25可插入用户的口腔或从用户的口腔轻易地移除。这样的护口器或保持器25可被用于佩戴传统的护口器的运动中；然而，具有整合在其中的组件16的护口器或保持器25可被听力受损的人或其他人使用，这些人可通过在他们的牙齿之间的凹槽或通道26简单地固定护口器或保持器25，用于远程地接收指令并经过一段距离通信。
一般地，电子器件和/或换能器组件16的体积可被最小化，以使当放置在口腔中时其是不显眼的且对用户来说是舒适的。虽然大小可变化，但组件16的体积可小于800立方毫米。当然，该体积是示例性的且不限制为组件16的大小和体积，并且可相应地在不同的用户之间变化。
此外，可移除的口腔器具18可使用许多方法由各种聚合材料或聚合材料和金属材料的组合制成，所述方法如使用计算机数控(CNC)系统的计算机辅助加工工艺或三维印刷工艺，例如，立体平版印刷设备(SLA)、选择性激光烧结(SLS)，和/或利用用户齿列的三维几何尺寸的其他类似工艺，所述用户齿列的三维几何尺寸可通过许多技术获得。这些技术可包括使用如激光、白光、超声波、机械三维触摸扫描器、磁共振成像(MRI)、计算机断层摄影(CT)、其他光学方法等口内扫描器来扫描齿列。
在形成可移除的口腔器具18中，器具18可被可选地形成以使它被成型以安装在齿列和邻近的齿龈组织的至少一部分的上面以阻止食物、液体及其他碎片进入到口腔器具18内及换能器组件和牙齿表面之间。此外，口腔器具18的较大的表面区域可便于组件16放置和配置到器具18上。
另外，可移除的口腔器具18可被可选地制成以具有一定的收缩因数，以使当被放置到齿列上时，口腔器具18可被配置成稳固地抓在牙齿上，这是由于器具18可具有比所扫描的牙齿(形成器具18所依据的尺寸)稍小的最终尺寸。该配合可导致在器具18和下层齿列之间的稳固的过盈配合。
在一变型中，组件14被设置在牙齿上，如在图3中所示，位于用户口腔外的颊外发射器组件22可被用于接收用于处理的听觉信号，并通过无线信号24将这些听觉信号传输到设置在用户口腔内的电子器件和/或换能器组件16，然后其可处理并通过振动传导将处理过的听觉信号传输到下层牙齿，并因此传输到用户的内耳。
如下面进一步详细地描述的，发射器组件22可包含音乐数据存储组件和发射器组件，并且可被配置为可由用户佩戴的任意形状和形式，如表、项链、翻领、电话、安装在腰带上的装置等。
图4示出了使用颊外发射器组件22的DAP组件14的一变型的示意性表示，所述颊外发射器组件22大体上包括用于存储声音/音乐内容的数据存储器30，其被电连接到用于处理音频信号的处理器32。处理器32可被电连接到用于将处理过的信号传输到布置在用户牙齿之上或附近的电子器件和/或换能器组件16的发射器34。数据存储器30和处理器32可被配置成处理在任何可行范围内的音频信号，但在一变型中可被配置成处理在例如从250赫兹到20,000赫兹的范围内的听觉信号。
电源36可被连接到在发射器组件22中的每个部件以向其供电。发射器信号24可以使用例如射频、超声波、微波、蓝牙
Figure BDA0000130068290000111
(BLUETOOTH SIG，Bellevue，WA)等任何无线形式传输到组件16。组件22还可以可选地包括一个或多个输入控件28，用户可操作该输入控件28以调节电子器件和/或换能器组件16的多种声学参数，如声学聚焦、音量控制、过滤、静噪、频率优化、声音调节以及音调调节等。
由发射器34发射的信号24可通过接收器38被电子器件和/或换能器组件16接收，该接收器可被连接到内部处理器用于对接收到的信号进行其他处理。接收到的信号可被传达到换能器40，换能器40可相应地振动牙齿表面以引导振动信号通过牙齿和骨，并且随后到中耳以便于用户听到。换能器40可被配置为任意数量的不同的振动机构。例如，在一变型中，换能器40可为电磁驱动换能器。在其他变型中，换能器40可为具有例如在250到4000Hz之间的振动频率范围的压电晶体的形式。
电源42还可包括在组件16中以向接收器、换能器和/或处理器(如果、在组件16中也包括的话)供电。虽然电源42可为可替代的或永久性的简单电池，但其他变型可包括通过外部充电器由电感充电的电源42。另外，可选地，电源42可通过直接耦合到交流(AC)电源或直流(DC)电源被充电。其他变型可包括通过如在现有技术中公知的内部摆动或可滑动的电感充电器的机械机构充电的电源42，其通过例如颌骨的运动和/或将机械运动转化为存储的电能的活动被驱动以给电源42充电。
在组件16的另一变型中，DAP组件50可被配置为整体包含在用户口腔中的独立组件，而不使用颊外发射器，如在图5中所示。相应地，组件50可包括与板上处理器54通信的内部DAP 52。音乐源52可包括任意数量的不同类型的内容源，如存储MP3文件的闪存和/或从空中接收音乐的AM/FM收发器，如上面所描述的。处理器54可被用于处理任何接收到的音频信号用于过滤和/或放大该信号并将它们传输到与牙齿表面振动接触的换能器56。如上面所描述的，在组件50内还可包括电源58以在需要时向组件50的每个部件供电。
为了有效地传输对应于接收到的听觉信号的振动且在牙齿处具有最小的损失，在换能器和牙齿之间的稳固的机械接触理想地被维持以确保有效的振动通信。相应地，可使用任意数量的机构以维持该振动通信。
如在图6A中所示的一变型中，示出了被放置在牙齿TH上方或上面的可移除的口腔器具60的局部截面图。可看出，电子器件和/或换能器壳体62沿着口腔器具60被限定以使壳体62邻近牙齿TH的侧表面、颊表面和/或舌表面被排列和设置。壳体62可为电子器件和/或换能器组件提供保护以免受口腔环境的影响。
电子器件和/或换能器组件64可被简单地放置、嵌入或封装在壳体62中用于接触牙齿表面。在该变型中，组件64可通过粘合表面或膜66被粘合在牙齿表面以维持二者之间的接触。如在图6B中所示，可移除的衬背68可被粘合到粘合表面66，并在放置到牙齿表面之前被移除。用这种方式，在需要时，可用其他的电子器件和/或换能器组件更换牙齿上的组件64。
除粘合膜66之外，另一可选物可使用可扩张或可膨胀的构件以确保换能器与牙齿的稳固机械接触。如在图7中所示，渗透片或可扩张水凝胶74可被放置在壳体62与电子器件和/或换能器组件72之间。在放置口腔器具60后，水凝胶74可吸收来自任何周围的液体或来自引入水凝胶74的液体的一些液体，以使水凝胶74在尺寸上扩张以迫使组件72紧靠牙齿表面接触。组件72可被配置成限定具有相对较小的接触区域的接触表面70以便于表面70与牙齿的均匀接触。这样的接触表面70可包括在本文所描述的任何变型中。另外，薄的封装层或表面76可被放置在壳体62上、在接触表面70和下层牙齿之间，以防止任何碎片或另外的液体进入壳体62。
在图8中示出另一变型，其示出包含在壳体62内的电子器件和/或换能器组件80。在该变型中，一个或多个偏置元件82，例如，弹簧、预先形成的形状记忆元件等，可被放置在组件80和壳体62之间以提供压力到组件80上，以促使装置紧靠在下层牙齿的表面，由此确保机械接触。
在又一变型中，电子器件可作为封装在壳体62内的单独组件90被包含，并且换能器92可与组件90保持分开，但仍在壳体62内。如在图9中所示，可通过弹簧或其他偏置元件94促使换能器92紧靠牙齿表面，并通过上面所描述的任何机构驱动换能器92。
在如在图10中所示的其他变型中，电子器件和/或换能器组件100可被配置成具有与牙齿表面对合的倾斜表面102。表面102可远离牙齿的咬合表面一定角度。可通过偏置元件或弹簧106促使组件100紧靠牙齿接触以确保换能器紧靠牙齿表面接触，偏置元件或弹簧106迫使倾斜表面102关于位置104转动。
图11图示了同样具有与牙齿表面对合的倾斜表面112的电子器件和/或换能器组件110的另一类似变型。在该变型中，倾斜表面112可朝向牙齿的咬合表面一定角度。同样地，可通过偏置元件或弹簧116来促使组件110区域114处接触牙齿表面，偏置元件或弹簧116促使组件110关于它的较低末端转动。
在图12所示的又一变型中，电子器件和/或换能器组件120可被设置在壳体62内，界面层122放置在组件120和牙齿表面之间。界面层122可被配置成贴合牙齿表面和组件120，以使振动可以一致的方式通过层122传输并且传输到牙齿。相应地，界面层122可由最低限度地减弱振动的材料制成。界面层122可以多种形式制成，如简单的插入物、O形环构造等，或甚至以凝胶或膏的形式，如假牙或口腔膏等。另外，层122可由多种材料例如硬塑料或聚合材料、金属等制成。
图13图示其电子器件和/或换能器组件130可通过机械机构被迫紧靠牙齿表面的又一变型。如所示，组件130可被附着到穿过壳体62连接到位于壳体62外部的接合构件134的结构构件132(例如，螺纹构件或简单的轴)上。用户可旋转接合构件134(如旋转箭头136指示)或简单地推动构件134(如直线箭头138指示)以促使组件130紧靠牙齿接触。此外，对接合构件134的驱动可在口腔内手动完成，或通过用户的脸颊或甚至通过用户的舌头紧靠接合构件134的操作来完成。
在图14中图示机械机构的另一变型。在该变型中，电子器件和/或换能器组件140可限定一部分作为用于紧靠凸轮或杠杆机构144接触的接合表面142。凸轮或杠杆机构144可被配置成枢轴146，以使通过壳体62延伸的杠杆148的驱动可促使凸轮或杠杆机构144推挤接合表面142，以使组件140压紧下层牙齿表面。
在又一变型中，电子器件150和换能器152可互相分开以使电子器件150保持布置在壳体62内，但通过导线154连接的换能器152位于沿着牙齿的咬合表面的牙齿口腔器具60的下方，如在图15中所示。在这个构造中，振动通过换能器152穿过牙齿的咬合表面传输。另外，用户可向下咬到口腔器具60和换能器152上，以机械地压紧换能器152紧靠咬合表面以进一步增强在换能器152和下层牙齿之间的机械接触，以进一步便利其间的传输。
在图16的变型中，图示了增强咬合的耦合机构的另一例子，其中电子器件和/或换能器组件160限定了与相应地成角度的接合构件164对合的成角度的交界面162。接合构件164的近端可贯穿壳体62延伸且终止于设置在牙齿TH的咬合表面上方的推动构件166处。当口腔器具60最初被放置在牙齿TH上方时，用户可向下咬或用其他方法向下压在口腔器具60的上部，由此向下压在推动构件166上，其依次向下推在接合构件164上，如箭头所指示。由于接合构件164被迫朝着牙龈向下移动，它的成角度的表面可推在相应的且反向成角度的表面162上，以促使组件160紧靠牙齿表面并形成稳固的机械接触。
在又一变型中，电子器件和/或换能器组件170可限定沿着表面的用于接合相应的牙齿固定器174的通道或凹槽172，如在图17中所示。牙齿固定器174可包括直接粘合到牙齿表面的轻质-可固化的丙烯酸基复合材料。此外，牙齿固定器174在形状上可被配置成对应于通道或凹槽172的形状，以使二者可以匹配接合的方式相互配合。用这种方式，在组件170中的换能器可直接紧靠牙齿固定器174振动，牙齿固定器174然后可将这些信号直接传输到牙齿TH中。
图18A和18B分别示出另一变型的局部截面侧视图及顶视图，其中口腔器具180可限定沿着口腔器具180的顶部的许多通道或凹槽184。在这些通道或凹槽184内，一个或多个换能器182、186、188、190可被布置成使它们与牙齿的咬合表面接触，并且这些换能器中的每个可被调整为一致地发射频率。可选地，这些换能器中的每个可被调整为仅在特定的频率范围发射。相应地，每个换能器可被编程或预设为具有不同的频率响应以使每个换能器可针对不同的频率响应和/或传输被优化，以向用户传送相对高保真的声音。
在又一变型中，图19A和19B图示了可由形状记忆聚合物或合金或如镍钛合金(例如，镍钛诺)的超弹性材料预形成的口腔器具200。图19A示出在第一构造中的口腔器具200，其中构件202、204处于未偏置的记忆构造中。当被放置在牙齿TH上或紧靠牙齿TH时，构件202、204可弯曲成第二构造，其中构件202’、204’发生变形从而以稳固的过盈配合的方式接合牙齿TH，如在图19B中所示。偏置构件204’可被用于将包含于其中的电子器件和/或换能器组件压紧牙齿表面，并且保持口腔器具200稳固在牙齿TH上。
类似地，如在图20中所示，可移除的口腔器具210可具有偏置构件以稳固接合牙齿TH，如上所述。在该变型中，构件212、214的末端可被配置成弯曲的部分，在其下面耦合到电子组件216的换能器元件218可楔入或用其他方法稳固，以确保紧靠牙齿表面机械接触。
图21示出其中口腔器具被完全省略的又一变型。这里，复合牙齿固定器或支架226，如上面所描述的，可被直接粘合到牙齿表面。可选地，支架226可由形成支架并固定在牙齿表面上的例如不锈钢、镍钛合金、镍、陶瓷、复合材料等生物相容的材料构成。支架226可被配置成具有形状228，电子器件和/或换能器组件220可通过具有用于与支架226接合的相应的接收构造224的通道222滑到形状228的上方或上面。用这种方式，组件220可直接紧靠支架226接合，换能器可通过支架226直接振动到下层牙齿TH内。另外，在组件220从牙齿TH移除的情况下，组件220可简单地滑动或旋转离开支架226，并且替换组件可被放入在支架226上的适当位置中。
图22A和22B分别示出口腔器具230的又一变型的局部截面侧视图和透视图。在该变型中，口腔器具230可被配置成省略口腔器具230的咬合表面部分，而是接合牙齿TH的侧表面，如仅舌表面和颊表面。如上所述，电子器件和/或换能器组件234可包含在壳体232内用于紧靠牙齿表面接触。另外，如在图22B中所示，一个或多个可选的横向构件236可连接口腔器具230的侧部以当其放置在牙齿上时提供一些结构稳定性。该变型可限定咬合表面开口238以使当其放置在牙齿上时，用户可直接在没有被口腔器具装置阻碍的牙齿的天然咬合表面上自由地向下咬，由此为用户提供改善的舒适度。
在又一些其他变型中，振动可被直接传输到下层骨或组织结构中，而不是直接通过用户的牙齿传输。如在图23A中所示，其示出了口腔器具240被设置在用户的牙齿上，在该例子中设置在沿着上排牙齿的臼齿上。电子器件和/或换能器组件242被示出为沿着牙齿的颊表面。代替使用与牙齿表面接触的换能器，传导传输构件244，如刚性的或固体的金属构件，可耦合到组件242中的换能器并从口腔器具240延伸到桩或螺钉246，该桩或螺钉246直接植入到下层骨248如上颌骨中，如在图23B的局部截面图中所示。由于传输构件244的末端被直接耦合到桩或螺钉246，由换能器产生的振动可通过传输构件244传输并直接传输到桩或螺钉246中，桩或螺钉246依次将振动直接传输到骨248中并穿过骨248传输到用户的内耳。
图24图示放置在用户的牙齿TH之上的口腔器具250的局部截面图，其电子器件和/或换能器组件252位于沿着牙齿的舌表面。类似地，振动可通过传导传输构件244传输并直接传输到桩或螺钉246中，桩或螺钉246在该例子中被植入到颚骨PL中。其他变型可利用位于沿着下排牙齿的该布置用于传输到钻入下颌骨中的桩或螺钉246。
在又一变型中，代替使用钻进下层骨自身的桩或螺钉，换能器可被直接附着、耦合或用其他方法直接粘合到邻近牙齿的齿龈组织表面。如在图25A和25B中所示，口腔器具260可具有沿着它的侧面设置的电子组件262，导线264从电子组件262延伸到附着到紧邻牙齿TH的齿龈组织表面268的换能器组件266。换能器组件266可通过粘合剂、从口腔器具260延伸的结构支撑臂、牙齿螺钉或桩、或任何其他结构机构附着到组织表面268。在使用中，换能器可振动并直接传输到下层齿龈组织中，下层齿龈组织可将信号传导到下层骨。
对于上面所描述的任何变型，在可行的情况下，它们可作为单个装置或与本文的任何其他变型结合使用，以实现用户期望的听力水平。此外，可在任一时刻使用多于一个的口腔器具装置以及电子器件和/或换能器组件。例如，图26图示了其中多个换能器组件270、272、274、276可被放置在多颗牙齿上的一例子。虽然示出在下排牙齿上，但是多个组件也可替代地被设置并位于沿着上排牙齿或两排牙齿。此外，每个组件可被配置成在统一的频率范围内传输振动。可选地在其他变型中，不同的组件可被配置成在每个组件之间不重叠的频率范围内振动。如上述提及的，每个换能器270、272、274、276可被编程或预设为具有不同的频率响应以使每个换能器可针对不同的频率响应和/或传输被优化，以向用户传送相对高保真的声音。
此外，每一个不同的换能器270、272、274、276还可以被编程成以指示由用户佩戴的DAP播放的声音的方向的方式振动。例如，被放置在用户的口腔内的不同位置处的不同的换能器可以通过提供声音或振动队列的特定的方式振动，以通知用户声音产生自相对于用户的方位的哪个方向上。例如，位于用户的左侧牙齿上的第一换能器可以被编程为由于发自用户的左侧的声音而振动。类似地，例如，位于用户的右侧牙齿上的第二换能器可以被编程为由于发自用户的右侧的声音而振动。用这种方式，如THX声音的多个方向的声音可用于用户的享受而被播放。由于这些例子旨在说明可能的变型，因此可以使用其他变型和队列。
在其中一个或多个DAP被设置在颊内的位置的变型中，DAP可直接整合到电子器件和/或换能器组件中，如上面所描述的。然而，在另外的变型中，DAP单元可以被设置在远离换能器组件一段距离处。在一例子中，类似于上文所示的变型，DAP单元282可与电子器件和/或换能器组件280分开，如在图27A和27B中所示。在这一变型中，被设置在齿龈表面268之上或邻近齿龈表面268的DAP单元282可通过金属线264电连接。
虽然变型图示了放置在邻近齿龈组织268的DAP单元282，但单元282可被设置在口腔内的另一牙齿之上或另一位置之上。例如，图28图示了使用连接一个或多个牙齿保持部分21、23的拱形物19的另一变型290，如上面所描述的。然而，在该变型中，DAP单元294可被整合在与换能器组件292分开的拱形物19之内或之上。可通过拱形物19布线的一根或多根导线296将DAP单元294电连接到组件292。可选地，代替使用导线296，可将DAP单元294和组件292无线耦合到彼此，如上面所描述的。
在将DAP与换能器组件分开的又一变型中，图29图示了其中至少一个DAP 302(或可选地任意数量的其他的DAP 304、306)可被设置在用户的口腔内，同时与电子器件和/或换能器组件300物理地分开的另一变型。用这种方式，一个或可选地多个DAP 302、304、306可无线地耦合到电子器件和/或换能器组件300。
上面所讨论的装置和方法的应用不限于治疗听力损失，而可包括任意数量的其他治疗应用。此外，这些装置和方法可被应用到身体内的其他治疗部位。上面所描述的用于实现本发明的组件和方法的修改、不同的变型之间的可行组合以及对于本领域的那些技术人员而言明显的本发明的各方面的变型旨在包括在权利要求的范围内。

Claims (24)

1.一种口内数字音频播放器，包括：
a.可佩戴在口中的壳体；
b.数据存储装置，其设置在所述可佩戴在口中的壳体中以存储数字音频；
c.换能器，其安装在所述可佩戴在口中的壳体上并与一颗或多颗牙齿振动通信；以及
d.连接单元，其接收音频内容并耦合到所述数据存储装置。
2.如权利要求1所述的数字音频播放器，其中所述换能器包括骨传导换能器。
3.如权利要求1所述的数字音频播放器，其中所述可佩戴在口中的壳体包括定制的口腔装置。
4.如权利要求1所述的数字音频播放器，其包括接收AM或FM广播内容的无线电接收器。
5.如权利要求1所述的数字音频播放器，其包括具有与至少一颗牙齿一致的形状的口腔器具。
6.如权利要求1所述的数字音频播放器，其中所述换能器包括换能器，包括布置在所述壳体之内或之上并与所述换能器通信的电子组件。
7.如权利要求1所述的数字音频播放器，其中所述连接单元包括与802协议、蜂窝协议以及蓝牙协议中的一个相兼容的收发器。
8.如权利要求1所述的数字音频播放器，其包括：
a.播放器充电器线圈，其限定电磁回路的第一部分；以及
b.充电器基站，其具有基站充电器线圈，所述基站充电器线圈限定所述电磁回路的第二部分，其中所述播放器充电器线圈和所述基站充电器线圈相结合以传送用于感应充电的能量。
9.如权利要求8所述的数字音频播放器，其包括耦合到所述播放器线圈部分的充电器电路。
10.如权利要求9所述的数字音频播放器，其中所述充电器电路包括耦合到充电电路的稳压器电路。
11.一种提供音频内容的方法，包括：
a.将音频内容存储在设置在可佩戴在口中的壳体中的数据存储装置中；
b.在口内佩戴所述可佩戴在口中的壳体；以及
c.振动一颗或多颗牙齿以播放所述音频内容。
12.如权利要求11所述的方法，包括使用骨传导装置传输声音。
13.如权利要求11所述的方法，包括提供作为定制的口腔装置的所述可佩戴在口中的壳体。
14.如权利要求11所述的方法，包括提供耦合到不同牙齿的多个换能器。
15.如权利要求11所述的方法，包括接收广播无线电传输并相应地振动所述一颗或多颗牙齿。
16.如权利要求11所述的方法，其中所述音频内容包括MP3内容。
17.如权利要求11所述的方法，包括使用骨传导来传输声音。
18.如权利要求11所述的方法，包括通过牙齿、上颌骨、下颌骨或颚骨传输声音。
19.如权利要求11所述的方法，包括在游泳时或在潮湿的环境中佩戴所述可佩戴在口中的壳体。
20.如权利要求11所述的方法，包括通过USB连接或蓝牙连接将音频内容下载到所述数据存储装置或从所述数据存储装置上传音频内容。
21.如权利要求11所述的方法，包括当对电池重新充电时更新所述数据存储装置的内容。
22.如权利要求11所述的方法，包括提供远程控制器以调节播放音量、播放、暂停和在轨道之间巡览。
23.如权利要求21所述的方法，包括允许用户暂停/播放(单一挤压)以及跳到下一轨道(双重挤压)的挤压控制。
24.如权利要求11所述的方法，包括提供咬控制以允许用户暂停/播放(单一咬)以及跳到另一轨道(双重咬)。
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