CN103369443A

CN103369443A - 声传输装置及传输声音的方法

Info

Publication number: CN103369443A
Application number: CN2013100722677A
Authority: CN
Inventors: T·约翰松
Original assignee: Oticon Medical AS
Current assignee: Oticon Medical AS
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: AU2013201322A1; US20130245363A1; AU2013201322B2; US9185502B2; DK2637425T3; CN103369443B; EP2637424A1; EP2637425B1; EP2637425A1

Abstract

本发明公开了声传输装置及传输声音的方法，其中所述声传输装置包括：包括管的导液装置，所述管具有穿过其的孔及填充所述孔的液体或半液体介质，以沿其传导声能；及所述导液装置在耳蜗处终止并适于布置成与耳蜗直接结合，从而将声能引入耳蜗；所述导液装置处的声输入装置；其中所述声输入装置适于位于颅骨表面和外部皮肤表面之间的皮下并包括过渡区域，所述过渡区域的第一侧邻接皮肤下侧及第二侧邻接液体或半液体介质。

Description

声传输装置及传输声音的方法

技术领域

本申请涉及声传输装置和听音装置。本发明尤其涉及用于将声能传给耳蜗的声传输装置，包括具有管的导液装置，管具有穿过其的孔及填充该孔的液体或半液体，以沿其传导声能；与耳蜗中的窗口或孔直接结合而终止导液装置，以通过那里引入声能，及在导液装置处还提供声输入装置。

本发明例如可用在如助听器、耳机、耳麦、免提电话系统、移动电话等应用中。

背景技术

已知直接或间接向颅骨提供振动以刺激耳蜗，藉此该刺激可被感知为声音。提供振动以向具有功能性耳蜗的人提供某种程度的听力，但这损伤耳结构或使其变形。

已知朝向皮肤机械按压振动变换器以将振动信号通过皮肤传入骨内，从而信号可到达耳蜗并被感知为声音。在这些仪器中，变换器使用弹簧或头带朝向皮肤按压。

已知通过将磁性装置附着到皮肤下面的颅骨表面、然后用对应于声音信号的磁场激励磁性装置而向这些患者提供听力。同样，皮下提供的磁体可用作传统振动器的附着点，该振动器将位于皮肤外部，通过皮下磁体附着到皮肤上。在这些情形下，磁体和外部部分之间的皮肤可能遭受压力，这可妨碍该皮肤层中的血液流通及可能引起严重的负作用如疼痛和坏疽。

另一现有技术例子是将振动变换器在皮下附着到颅骨或耳蜗并借助于外部安装的装置提供的电磁信号对变换器供电。在该类装置中，从外面的装置到位于耳蜗处或皮肤下面的变换器的、能量和信号的经皮传输是必要的，及需要线圈或类似装置以接收供电能量和信息信号。

在现有技术装置中，变换器提供在耳后皮肤的下面，及声波导提供在变换器和耳蜗之间。这样，颅骨不用作传输通路，及变换器可被使得更小及振动刺激耳蜗可能耗用较少的能量。然而，在该现有技术装置中，功率信号仍然作为电磁信号通过皮肤传输，具有相关联的损耗，具有多个电子元件的复杂变换器必须提供在颅骨之中或之处。

发明内容

提供用于将声能传给耳蜗的声传输装置，包括：包括管的导液装置，管具有穿过其的孔及填充所述孔的液体或半液体介质，以沿其传导声能并以与耳蜗直接结合而终止所述导液装置，从而将声能引入耳蜗，所述导液装置处的声输入装置，其中所述声输入装置适于位于颅骨表面和外部皮肤表面之间的皮下并包括过渡区域，过渡区域的第一侧邻接皮肤下侧及第二侧邻接液体或半液体介质。

使用该声传输装置，在位于颅骨部分上面的皮肤表面和耳蜗的适当结构之间提供备选的音频传输通道。使声输入装置位于皮肤表面下面和颅骨表面上面使振动能传自外部安装的变换器。前述振动可从变换器传入皮肤内，通过过渡区域传入液体或半液体填充的管。一旦在管中，振动可无耗散地传向耳蜗，这归因于液体或半液体材料和管内壁材料之间的大阻抗失配。将变换器安装在外部具有几个优点：使能容易地更换变换器；确保植入部分小且不复杂，并消除对电磁信号经皮传输的需要。使用该声传输装置，可实现更节能和更可靠的系统。

本申请的目标由所附权利要求及下面的描述限定的发明实现。

声传输装置可适于从振动发生变换器接收振动，其跨过渡区域与皮肤外表面上的传输区域邻接，及在该情形下，变换器可通过磁力附着在固定区域，固定区域与传输区域相邻。附着和传输区域的这种安排使附着区域分布更广并可能分散，这在现有技术系统中是不可能的，现有技术系统中附着区域和传输区域通常共同在里面。

该听音装置可通过磁力附着到上面种类的声传输装置从而形成相较现有技术助听器具有某些优点的助听器，用于将振动直接传给耳蜗，绕过通常的、通过鼓膜和内耳小骨的传输路线。将听音装置保持在膜上面的适当位置所需要的磁力不是非常大，因为到耳蜗的传输通路基本没有损耗，从而导致对振动器的要求小，使得可使用轻质仪器。同样，为将振动传入声传输装置，不需要变换器的振动表面和皮肤之间的高压力，也不需要为确保前述高压力而施加的剩余磁力。根据本发明，提供降低的压力，其大小确保运行期间变换器的振动接触部分在振动期间不与皮肤表面接触不良即可。

还提供用于将声音信号传给耳蜗的方法。根据该方法，声音信号由传声器捕获并作为电音频信号传给信号处理装置，音频信号在信号处理装置中进行处理，所得的增强的电信号提供在变换器处，变换器适于基于增强的电信号将振动声音信号传给外皮肤表面，将振动信号通过皮肤及通过皮下膜传入液体管道，将振动信号通过液体管道传给耳蜗，及将声音信号传入耳蜗。

当由对应的过程适当代替时，上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的装置的结构特征可与本发明方法结合。方法的实施例具有与对应装置一样的优点。

本申请的进一步的目标由从属权利要求和本发明的详细描述中限定的实施方式实现。

除非明确指出，在此所用的单数形式的含义均包括复数形式（即具有“至少一”的意思）。应当进一步理解，说明书中使用的术语“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非明确指出，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，可以是直接连接或耦合到其他元件，也可以存在中间插入元件。如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组合。除非明确指出，在此公开的任何方法的步骤并非必须精确按所公开的顺序执行。

附图说明

本发明将在下面参考附图、结合优选实施例进行更充分地阐述。

图1为现有技术骨导助听器连到弹簧时，通过耳朵的示意性截面图。

图2为耳后骨锚式桥基和适于连到该桥基的现有技术振动器情形，通过耳朵的示意性截面图。

图3为通过根据本发明实施例的听力装置和声传输装置的示意性截面图。

图3A为图3的一部分的放大图。

图4为通过传输通路和保护帽的示意性截面图。

图5为通过传输装置的示意性截面图。

图6为通过耳朵的示意性截面图，其中传输装置从耳后伸展到耳蜗。

图7为从将与图6中所示传输装置一起使用的助听器外面看的侧视图。

图8为传输装置的输入和输出侧之间的力平衡的示意性表示。

图9为固定装置和皮下部分中磁体阵列的排列的示意性表示。

图10示出了本发明的示意性实施例。

图11为图10实施例的示意图，但处于不同的情形。

图12为另一实施例的示意图。

图13示出了图12的实施例处于不同的情形。

图14A和14B示出了皮肤和听音装置变换器壳体之间的界面的示意图。

为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本发明所必要的细节，而省略其他细节。在所有附图中，同样的附图标记用于同样或对应的部分。

通过下面给出的详细描述，本发明进一步的适用范围将显而易见。然而，应当理解，在详细描述和具体例子表明本发明优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出。对于本领域的技术人员来说，从下面的详细描述可显而易见地在本发明的精神和范围内进行各种变化和修改。

具体实施方式

图1公开了现有技术振动器1，其用于振动刺激颅骨2，使得颅骨振动将通过骨组织传播并到达耳蜗3，从而导致耳蜗3相应振动。该振动由耳蜗3感知为声音。这样，绕过通常的、行经耳道10、鼓膜11、经中耳小骨12、13、14最终通过卵圆窗15到达内耳耳蜗3的、到耳蜗的声音输入通路。振动器1借助于弹簧或头带或类似元件压靠在皮肤16上。振动通过皮肤16的传输将导致一些减幅，在振动器和皮肤16之间还需要相当的压力以确保振动传给颅骨2。该压力可能导致头痛、皮肤刺激及受压区域的骨分解。

在图2中示出了改进的现有技术听力装置，其中振动器1将连到骨整体式锚17，该锚通过皮肤16凸出。这使能几乎无损耗地将振动传至颅骨2，但不能避免骨中的减幅。同样，一些患者在植入物附近将经历频繁或慢性感染，从而导致该类治疗不可能用于这些患者。

在图3中及图3A的放大区域图中，示出了用于将声能传至耳蜗的声传输装置。在该装置中，导液装置成形为具有孔成形和声导的管20。液态或半液态介质21提供在孔内并填充孔。管20可以是植入部分，或可以直接成形在颅骨2中，选择介质21以适合沿其传导声能。可能地，介质为气体或液态合成物。作为备选，可使用半液态介质。其可以是凝胶或更凝固的介质如硅酮或橡胶。可选择具有与耳蜗内的外淋巴的声阻抗匹配的声性质如声阻抗的液体。填充液体的管20终止并与耳蜗3中的窗口或孔直接结合，以通过那里引入声能。在导液装置20处还提供声输入装置23。声输入装置23适于位于颅骨表面2A和外部皮肤表面16A之间的皮下。

在传输装置处提供过渡区域24，其第一侧邻接皮肤16的下侧及其第二侧邻接液态或半液态介质21。过渡区域形成从皮肤组织到传输液体或半液体21的过渡。如果介质为硅橡胶或类似元件，过渡区域24可简单地由该元件邻接皮肤下侧的表面构成。如果介质21为液态介质，用于使介质与组织分开的膜24将构成过渡区域24。前述膜理想地应为柔软的膜，尤其在其边缘处，使得振动能可从皮肤组织传入介质21内。

如图3和3A中所示，声传输装置适于从提供在壳体25内的振动发生变换器接收振动。变换器输出在过渡区域24上方邻接皮肤16的外表面16A上的传输区域26。变换器壳体25可在与传输区域相邻的固定区域27处通过磁力附着。

为将变换器壳体25保持在适当位置，磁性装置阵列28可在过渡区域24附近的固定区域27中提供在皮肤16A下面。该磁性装置阵列28与变换器壳体25处的相应磁性装置29交互作用。磁性装置28提供在骨表面2A处，并可通过螺钉42（见图9）或通过缝线43固定到该表面2A。在两组磁性装置28、29中，一磁性装置可包括铁磁件，而对向的磁性装置可包括稀土磁体或类似磁体。两个阵列28、29也可由稀土磁体制成。

如图14示意性所示，变换器壳体25包括在图14中标记为“外壳”的壳体，其包含电源如电池、传声器、信号处理装置和输出装置。输出装置（在图14中标记为“变换器装置”）执行来自信号处理装置的电信号的实际变换并变换为邻接皮肤的元件30的机械振动。当变换器壳体25借助于磁性装置28、29附着时，邻接皮肤的元件30（参见图3A）将邻接皮肤16，其覆盖交叉或过渡区域24。元件30和过渡区域24之间的皮肤可被使得变薄，因为来自元件30的负荷小，另外该负荷包括仅用于确保皮肤表面和传输区域16之间接触的小DC分量。然而，由于传输区域处及进入管20内的、振动器输出的损耗小，如果需要，传输区域24和皮肤表面16A之间的皮肤厚度可保持为患者该点处的自然皮肤厚度。过渡区域的大小将约为与耳蜗上的卵圆窗或圆窗一样的大小，然而，过渡区域可根据所选振动变换器确定尺寸。

在图4中，示出了保护帽31，其适于通过磁力附着在过渡区域24上和/或附近。该保护帽31可在变换器壳体25未处于适当位置时使用，如在睡觉、淋浴、梳理及其它活动期间，在这些时候变换器壳体25是一麻烦并可能对用户造成不便。当保护帽31处于适当位置时，其中央部分将靠近过渡区域上面的皮肤16，但不与皮肤接触。之后，将没有东西能接触过渡区域24上面的皮肤。可以预知保护帽和下面的磁体之间的磁力较弱，因为保护帽重量小于变换器。优选地，保护帽尽可能保持扁平以在活动期间不对佩戴者造成不便。如图4中所示，保护帽31具有令人满意的倒圆棱边以避免其钩到衣服上。

图9公开了管20怎样安装在托板34中。在板34中央提供孔44，及管20穿过孔44。板34可借助于螺钉42固定在骨组织2中，如图9的左手边所示，或借助于缝线43固定在骨组织2中，如图9的右手边所示。同样如图9中所示，与板34相关联的磁性装置可包括环形磁体28a，或作为备选，包括分段磁性装置28b。使用分段磁性装置，血液可更好地在磁体中心区域流入和流出。可使用任何数量的段。环形磁体的优点在于，对于相同的附着部位总面积，其将提供更高的附着力。

如图3、4和5中所示，具有导液装置21的孔或管20可沿颅骨2的外表面部分2A在从过渡区域24到邻近耳道10的位置的区域中提供。从而该管的管道成形可在颅骨外部中容易地进行且不损害患者脑组织的安全性。波导或管20的第一部分不必贯穿钻孔，相反地，在颅骨外侧上的沟中。这可简化手术。沟应足够深使得波导不暴露于意外碰触。可以在沟中的部分在图5中用阴影标记。

如图6和7中所示，过渡区域24可邻近耳道提供，但在外耳32后面，及传声器33提供和定位在耳道10的入口处。在图6中，公开了从前面看的通过耳道的纵断面，及外耳以一定程度的透明度示出，藉此通过耳朵可看见变换器壳体25。传声器33通过壳体25内的信号传输和处理装置连接到变换器。还可看见服务于定位和信号传输任务的引线36，其使变换器壳体25与传声器33连接。过渡区域的这种安排确保在传输管中仅提供最小弯曲，及这确保声能的有效且低损耗地传输。此外，传输区域安排在外耳后面可帮助传输区域避免意外碰触，这类碰触可导致用户不舒适。备选的传声器安排将利用外耳贡献的方向性。同样，通过移动传声器远离振动器/变换器，可减少反馈。在图7中，引线36被示为在耳朵前面，但实际上，它们将被提供为靠近用户耳后的皮肤。

在图8中，提供了液压声传输系统的示意图，在此，可与活塞区域A₁等效的过渡区域24示为比耳蜗上的接触区域A₂的面积大，其终止导液装置。由于该面积差，提供给耳蜗的力F₂小于过渡区域24处提供的力F₁，如果使用不可压缩液体，振幅将更大。数学表达该力平衡较简单：F₂=F₁.(A₂/A₁)。该方案使在选择区域和输入力时具有一定设计自由度，以在耳蜗输入部位上达到所需要的驱动力。每一区域A₂和A₁均可考虑为输入侧。

相较于耳蜗中需要的，如果振动器技术允许大力但小位移，皮肤处的管区域可被使得大于耳蜗处的区域。

另一方面，如果相较于耳蜗中需要的，振动器技术允许大位移但小力，皮肤处的区域可被使得小于耳蜗处的区域。

为了匹配植入的磁体阵列23，变换器壳体25包括与过渡区域24附近的磁性装置28对向的单独磁性装置29。

参考图14，其说明了听音装置怎样工作。当听音装置工作时，适于接收声音的传声器装置将捕获声音并将声音信号变换为电信号及将该电信号提供给标记为“放大器和DSP装置”的信号处理装置。放大器和DSP装置适于接收该电信号并基于传声器信号和用户需要提供增强的电信号。之后，增强的电信号提供在变换器装置处，及该变换器装置包括适于根据增强的信号振动的输出表面30。为了将变换器附着到标记为“皮肤”的预定皮肤部分，磁性装置与变换器联合地安排在外部，及安排在皮肤部分下面的内部，相对于变换器的输出表面30呈圆周。

这样，输出表面30为外部安装的装置的外表面，及输出表面30和磁体彼此相邻安排以邻接面向远离该装置方向的共同平面。为确保变换器和外皮肤表面之间恒定接触，变换器输出侧可能使外部磁体稍向前凸出，如图14中所示。通过邻接该平面的磁体和对应的植入磁体，装置可附着到用户的皮肤部分，及振动信号输入表面可安排成与其下提供磁性装置的表面皮肤部分相邻。

图14A和14B示出了皮肤和变换器壳体25之间的界面的放大示意图。如图所示，与输出表面30一样，磁体29从变换器壳体25凸出，然而，振动器借助于弹簧35而朝向皮肤表面推进。在图14B中，看见未附着到用户皮肤时的装置，在此，弹簧35已将变换器装置及其输出表面30沿附着方向相对于磁体29向前推进距离D。无论变换器壳体25在何时凭借内部磁性装置28和外部磁性装置29附着到皮肤，这确保输出表面30和皮肤之间良好接触。

由输出变换器传送的振动信号通过皮肤和通过皮下过渡区域传入液体或半液体管道。当信号沿该管道输送时，其可以非常小的损耗进行，这由管道中的液体和管道壁的相当硬的内表面之间的阻抗失配引起，信号可实质上无损耗地到达耳蜗。在耳蜗处，如果需要可提供阻抗匹配装置，以将信号馈入耳蜗液体内。阻抗匹配装置可包括管道端部处的、简单的膜。同样，可通过多个膜并靠端部扁平地堆叠或堆在管道内以朝向最终过渡到耳蜗液体而逐渐改变阻抗。

在本发明的实施例中，可按需引入另外的安全特征以使耳蜗不易受到损伤。意外打击皮肤下面的波导可导致耳蜗损伤。为避免出现该情况，提出波导上的卸压区。因而，波导上的某一地方可能有对于预定压力伸展的段，从而降低到达耳蜗的压力。这在图10-13中进一步描述。

在图10中，示出了具有卸压区40的导液装置20。其位于中耳内与耳蜗3相邻的地方，在那里一些空间可用，及在那里其还可被空气包围，使得该部分的伸展是可能的，而不会遭遇骨或其它硬组织。

在图11中，示出了处于伸展形式的卸压区40。这是波导内的声压将要达到潜在有害水平时发生的情形。在该形状中，卸压区工作为阻尼区，其吸收高声压并确保它们不到达耳蜗3。

在图12中，示出了具有包封在可压缩气体/液体/材料的空腔45中的卸压区40的波导。这样，即使高压力将导致卸压区伸展，波导的外尺寸将不会改变，及在图13中，通过示出在空腔45内伸展的卸压区40而进行图解。

优选地，卸压区根本不伸展，直到达到危险声压为止。但在该压力下，其非常快速地伸展，从而降低波导中的压力。这样，在正常运行（有害声压水平）期间声传输的有效性将不受影响。卸压区可在本说明书中提及的任何实施例中提供。

优选实施例由从属权利要求限定。权利要求中的任何附图标记不限制其范围。

对于传统的骨导助听器，一个大问题是反馈，其由从颅骨通过皮肤和通过空气辐射到听力装置的传声器内的声波引起。这限制了可在听力装置中使用的增益量。由于使用该方法颅骨振动大大减少，该反馈问题将为不太重要的问题。

由于不需要无线链路，与通过皮肤层传输的无线能量相关联的能耗得以避免。同样，电磁干扰的风险得以避免。另外的传声器、放大器和振动器均可容易地升级/修理，因为它们放在体外，即所有有源元件均在体外。

一些优选实施例已经在前面进行了说明，但是应当强调的是，本发明不受这些实施例的限制，而是可以权利要求限定的主题内的其它方式实现。自然地，根据患者解剖学可进行个别调整，及变换器实际上可放在颅骨上的任何位置处。

Claims

1.用于将声能传给耳蜗的声传输装置，包括：

-包括管的导液装置，所述管具有穿过其的孔及填充所述孔的液体或半液体介质，以沿其传导声能；及

-所述导液装置在耳蜗处终止并适于布置成与耳蜗直接结合，从而将声能引入耳蜗；

-所述导液装置处的声输入装置；其中

-所述声输入装置适于位于颅骨表面和外部皮肤表面之间的皮下并包括过渡区域，所述过渡区域的第一侧邻接皮肤下侧及第二侧邻接液体或半液体介质。

2.根据权利要求1的声传输装置，其中所述声传输装置适于从振动发生变换器接收振动，其跨所述过渡区域与皮肤外表面上的传输区域邻接，及其中所述变换器可通过磁力附着在固定区域，所述固定区域与所述传输区域相邻。

3.根据权利要求2的声传输装置，其中磁性装置提供在皮肤下面过渡区域附近的固定区域中以实现所述变换器通过磁力附着。

4.根据权利要求3的声传输装置，其中保护帽适于通过磁力附着在所述过渡区域上面和/或附近。

5.根据权利要求4的声传输装置，其中所述过渡区域包括导液装置和皮肤之间的膜，及其中所述膜的周边或边缘部分紧靠所述管或紧靠固定板中的孔的边缘密封。

6.根据权利要求5的声传输装置，其中所述固定板和/或磁性装置和/或半液体声导装置借助于缝线固定到颅骨上。

7.根据权利要求5的声传输装置，其中与所述导液装置一起的孔从过渡区域到与耳道相邻的位置沿颅骨外表面部分提供。

8.根据权利要求2的声传输装置，其中所述过渡区域与耳道相邻但在外耳后面，及传声器提供在耳道入口处并通过信号传输和处理装置连接到振动发生变换器。

9.根据权利要求3的声传输装置，其中磁性装置包括布置在膜周围的单个磁体的阵列，在单个磁体之间留有空间。

10.根据权利要求3的声传输装置，其中振动发生变换器位于壳体中，所述壳体容纳与过渡区域周围的磁性装置反向的磁性装置。

11.一种听音装置，包括：适于接收声音并根据所述声音提供电信号的传声器装置，适于接收所述电信号并提供增强的电信号及适于将增强的电信号提供在变换器处的信号处理装置，其中所述变换器包括适于根据所述增强的电信号振动的输出表面及相对于所述输出表面成圆周排列的磁性装置。

12.根据权利要求11的听音装置，其中所述变换器的输出表面为外表面，及其中所述输出表面和磁性装置并排安排使得变换器输出表面相对于磁性装置在附着和面向远离听音装置的方向向前凸出。

13.根据权利要求11的听音装置，其中所述磁性装置包括相对于变换器的输出表面成圆周地安排的分立磁体的阵列。

14.用于将声音信号传给耳蜗的方法，其中声音信号由传声器装置捕获并作为电音频信号传给信号处理装置，所述音频信号在信号处理装置中进行处理，所得的增强的电信号提供在变换器处，所述变换器适于基于增强的电信号将振动声音信号传给外皮肤表面，将振动信号通过皮肤及通过皮下过渡区域传入液体或半液体管道，将振动信号通过所述管道传至耳蜗，及将声音信号传入耳蜗。