CN104378725A - 用于振动传送器的保持单元及使用其的振动传送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于振动传送器的保持单元及使用其的振动传送系统，其中所述保持单元包括构造成借助于多个外部磁体和植入在听力受损人员皮肤下面的多个内部磁体之间的磁引力附着到皮肤上的保持片，所述多个外部磁体为下述之一：a)集成在所述保持片内；b)机械上连到所述保持片；或c)构成所述保持片；其中所述保持片包括构造成将机械振动从振动器通过皮肤传到人颅骨的传送元件或片状元件，所述传送元件或片状元件通过机械柔性耦合与所述保持片的磁体互连。

Description

用于振动传送器的保持单元及使用其的振动传送系统

技术领域

本发明总体上涉及用于振动传送器的保持单元。为向听力受损人员提供声音的感觉，振动器可被压靠在皮肤上，及振动传给下面的颅骨并通过颅骨传到耳蜗。在耳蜗中，振动由听力受损人员感知为声音。

背景技术

已知分别借助于皮下植入的及振动器输出元件中的磁体/可磁化件保持皮肤和振动器输出元件之间的压力。然而，对植入件和振动器之间的皮肤恒定施加压力可导致压伤或皮肤疼痛。

现有技术经皮振动传送系统应用具有面向皮肤的磁体的相当大的片。该相当大的片将用作将声学上发出声音的扬声器隔膜。该声学声音通路对助听器系统的反馈余量具有负作用。该相当大的片将具有相当大的质量，这在将机械振动从振动器通过皮肤传给颅骨时产生机械阻抗失配。

US 20130018218 A1提出了几种对植入件和振动器之间的皮肤的恒定施加压力问题(压伤或皮肤疼痛)的解决方案：如通过调节皮肤表面和外部磁性件之间的距离而改善外部或内部件之间的吸引能力；或在磁性件和皮肤之间添加软减震层；或将邻接皮肤的部件模制从跟随皮肤表面。

US 20130018218 A1未提供对因通过提供在振动器输出和皮肤表面之间的相当重的磁体传送振动引起的问题的解决方案。

因而，需要一种减少甚或消除现有技术缺陷的经皮振动传送系统。

发明内容

本发明的目标由权利要求限定的保持单元和振动传送系统实现。优选实施方式由从属权利要求限定并在下面进行描述及在附图中图示。

本发明公开了一种经皮振动传送系统，其提高使用该振动传送系统的助听器系统的反馈余量。本发明公开了一种经皮振动传送系统，其在将机械振动从振动器通过皮肤传到颅骨期间可减少机械阻抗失配。

根据本发明一方面的保持单元包括构造成借助于多个外部磁体和植入在听力受损人员皮肤下面的多个内部磁体之间的磁引力附着到皮肤上的保持片，多个外部磁体为下述之一：a)集成在保持片内；b)机械上连到保持片；或c)构成保持片；其中保持片包括构造成将机械振动从振动器通过皮肤传到人颅骨的传送元件或片状元件。传送元件或片状元件通过机械柔性耦合与保持片的磁体互连。

藉此，可降低保持片和传送元件或片状元件之间的机械耦合从而在传送元件或片状元件与颅骨之间产生更好的阻抗匹配，进而降低反馈通路。

柔性机械耦合使振动器的振动传送件能将振动传入皮肤内，同时不将多于一小部分的振动传入外部磁体。

外部磁体和用作振动传送件的传送元件或片状元件构造成并排放置，其中外部磁体安排成邻近内部磁体/位于其上方。传送元件或片状元件和外部磁体彼此连接；然而，它们之间的连接为柔性连接，并包括阻抗卸荷装置，使得振动传送件的振动仅部分传给外部磁体或磁性装置。

阻抗卸荷装置可包括弹簧、软聚合物或类似顺应材料，其使外部磁体和传送元件或片状元件有些相对运动，但同时将两个部分保持在一起。

保持片中的外部磁体可构成保持片本身。这样，磁体通过柔性耦合直接耦合到传送元件或片状元件。

优选地，保持单元包括多个(外部)磁体提供于其中的外壳或保持片，及保持单元还包括通过柔性耦合与外壳或保持片的磁体互连的传送元件或片状元件，或保持单元还包括通过柔性耦合与外壳或保持片互连的传送元件或片状元件。

优选地，柔性耦合包括具有弹簧性质和阻尼性质的机械连接。藉此，可降低保持片和传送元件或片状元件之间的机械耦合。术语“弹簧性质和阻尼性质”意为连接的机械性质基本上对应于弹簧和振动阻尼元件。

进一步优选地，柔性耦合为明显比传送元件或片状元件的材料更软和更柔韧的材料。

比传送元件或片状元件的柔性软三倍或柔韧三倍的连接的使用使可能确保振动的主要部分从传送元件或片状元件传入皮肤内，而不会将多于一小部分的振动通过保持片传入皮肤内。

优选地，柔性耦合包括形成到传送元件或片状元件及到保持片的磁体的机械接口的聚合体。

藉此，可制造简单、鲁棒和可靠的保持单元。

优选地，外部磁体包括相对传送元件或片状元件成圆周提供的各个磁体的阵列，及内部磁体包括相对传送元件或片状元件成圆周提供的各个磁体的阵列。

这样的实施方式简单且可靠，并容易生产。

优选地，柔性耦合包括相对于传送元件或片状元件成圆周安排的聚合体，其中各个磁体提供在相对于聚合体成圆周安排的外壳或保持片中。

优选地，使保持单元中三个以上间隔开的个别磁体基本上均匀间隔地提供在外壳或保持片中。

藉此，可实现保持单元到皮肤的牢固且可靠的附着。通过均匀地分布磁体，磁引力将按所希望的(且对称的)方式分布。

优选地，保持片的磁体在朝向和远离外壳或保持片表面的方向可个别调节。

藉此，可简单地通过拧/旋转磁体而调节保持单元(的磁体)和内部磁体之间的磁引力。

进一步优选地，保持单元包括具有螺纹孔的外壳，一个或多个攻有螺纹的磁体旋转安装在螺纹孔内，使得从磁体到孔开口的距离可通过转动磁体进行改变。

所公开的实施可通过振动传送系统实现，其包括本发明的保持单元，助听器装置包括借助于振动元件机械上连接到传送元件或片状元件的振动器。

优选地，在振动传送系统中，传声器、信号处理器和电池提供在外壳中，其中所述外壳还容纳振动器，振动器与在外壳外面延伸的杆的近端运行啮合，所述杆的远端与外壳或保持片可分离地连接。

附图说明

本发明从下面给出的详细描述将得以更完全地理解。附图仅为了说明给出，因而它们并不限制本发明。在附图中：

图1为包括助听器装置和植入件的现有技术经皮骨导助听器系统。

图2为根据本发明一方面的经皮骨导助听器系统。

图3A为根据本发明一方面的经皮系统的示意图。

图3B为根据本发明一方面的、图3A中所示经皮系统的灵敏度曲线的图示。

图3C为根据本发明一方面的经皮系统的示意图。

图3D为根据本发明一方面的、图3C中所示经皮系统的灵敏度曲线的图示。

图4A-4C示出了根据本发明三个方面的、实施阻抗卸荷装置的不同方式。

图5A-5C示出了根据本发明三个方面的保持单元的、安排磁体和传送元件的方式。

图6A示出了根据本发明一方面的构造成调节磁引力的保持单元的截面图。

图6B示出了根据本发明一方面的其中传送元件具有突出件的保持单元。

图7A-7B示出了根据本发明一方面的保持片内的磁体的大小可改变。

图8为根据本发明一方面的经皮系统的动力学的示意性表示。

图9A-9D示出了根据本发明一方面的邻接皮肤的元件的多种不同弯曲模式。

具体实施方式

现在详细参考附图说明本发明的不同方面，根据本发明的保持单元42的不同视图如图2-7中所示，而现有技术保持单元42在图1中示出以用于比较。

图1示出了现有技术助听器系统16的截面图。助听器系统16包括具有由永磁体8组成的大保持片6的保持单元42，其中永磁体安排成使得它们构造成面向用户的皮肤12并承靠在其上，用户在皮肤12下面具有植入的磁体10以用于连接保持单元42。

助听器系统16还包括具有振动器4的助听器装置2，振动器4适于产生振动并经传输件46将振动传给下面的颅骨14并通过该颅骨传到耳蜗。在耳蜗中，振动由听力受损人员感知为声音。

保持片6构造成用作将声学上发出声音的扬声器隔膜。该声学声音通路对助听器系统16的反馈余量将具有负作用，其将有利于降低反馈通路。

保持片6通常具有相当大的质量，这在试图将机械振动从振动器4通过皮肤12传到颅骨14时将产生机械阻抗失配。因而，在保持片(其也用作振动片)和颅骨14之间产生更好的阻抗匹配将有利。

图2示出了根据本发明一方面的经皮骨导助听器系统16的截面图。该助听器系统16设计来解决与图1中所示的现有技术保持单元42相关联的问题。

助听器系统16包括具有保持片18的保持单元42，保持片18与适于将振动通过皮肤传到下面的颅骨14及通过颅骨14传到耳蜗的片状元件22机械上“分开”。

永磁体8集成在保持单元42的保持片18内。保持片18永磁体8，其安排成使得它们构造成面向用户的皮肤12并承靠在其上，用户在皮肤12下面具有植入的磁体10以用于连接保持单元42。

保持片18通过使用提供在保持片18和片状元件22之间的软材料20而与片状元件22机械上“分开”。软材料20连接保持片18和片状元件22。然而，材料20的柔性明显降低保持片18和片状元件22之间的机械耦合。因而，相较于图1中所示的现有技术助听器系统16(其中保持片6和振动器片6为一个“刚性单元”)，保持片18将少得多地振动。

通过在保持片18和片状元件22(振动片单元)之间提供相对软的材料20同时以相对刚性的材料提供片状元件22，可能使保持片18和片状元件22的重量“部分断开连接”。

助听器系统16还包括具有振动器4的助听器装置2，振动器4通过振动件24机械上连接到片状元件22。当振动器4启动时，振动器4将使片状元件22振动，其则将使皮肤12振动。

由于有使用软材料20提供的相对软的连接，片状元件22和保持片18之间的变薄部分44或O环连接48，相较于图1中所示的现有技术助听器系统16，保持片18振动将少得多。图4C中所示的O环连接48可展现各向异性行为，使得由弯曲箭头M所示的弯曲力将导致大位移，而由不同方向的箭头X、Y和Z所示的剪应力将不导致同样位移量的位移。

软材料20将隔离保持片18，使得其将较少振动因而辐射较少的声音。因而，根据本发明该方面的助听器系统16相较所述现有技术系统将具有更大的反馈余量。

片状元件22和保持片18之间的软连接确保片状元件22将以更大的振幅振动，这是因为振动质量相较于所述现有技术系统低得多。由于皮肤12的低刚性，更大的振幅可由片状元件22提供。

图9A-9D示出了接触皮肤的多个不同元件可怎样弯曲。在图9C中，保持片18弯曲，在图9D中，片状元件22弯曲，而在图9B中，保持片和片状元件之间的连接22、44、48弯曲。为实现保持片18与片状元件22的振动解耦，弯曲连接20、44、48所需要的弯曲力应比在片状元件22和保持片18上导致类似效果所需要的弯曲力至少小三倍。这可通过使用更软的材料或变细的部分用于连接20、44、48而实现。

因而，片状元件22将与皮肤12具有更好的阻抗匹配。从而，根据本发明的保持单元42能够提供更好的、从振动器通过皮肤12到颅骨14的振动传送。因此，根据本发明的保持单元42将大幅增加前述经皮骨导系统16的灵敏度。

图3A示出了经皮系统的示意图，其中振动件24承靠在用户头部(颅骨14)上。该系统基本上由两块(颅骨块14及振动器的活动移动块26)和一根弹簧28组成。

图3B示出了图3A中所示经皮系统的灵敏度曲线34。曲线34表明灵敏度30为振动频率32的函数。从图3B可以看出，图3A中所示的系统仅引起一个谐振峰值。该系统的一个谐振可由下式确定：

$\left(1\right)---f_{\mathrm{res}}=\frac{1}{2\mathrm{\Π}}=\sqrt{\frac{k_{\mathrm{vib}}}{m_{\mathrm{vib}}}},$

其中f_res为谐振频率，k_vib为弹簧28的弹簧常数，及m_vib为块26。图3C示出了经皮系统的示意图，其包括三个块(颅骨块14、振动器的活动移动块26和传送元件块46)和两根弹簧(振动器弹簧28和表示皮肤12的特性的“皮肤弹簧”(未示出))。

该经皮系统包括根据本发明一方面的保持单元42。保持单元42包括片状元件22，振动通过其经皮肤12传到颅骨14。保持单元42包括构造成使片状元件22保持附着到皮肤12的保持片18。这通过使用植入在皮肤12下面的及保持片18中的对应永磁体8、10实现。

图3D描绘了灵敏度30为振动频率32的函数。图3A中所示经皮系统的灵敏度曲线34用点线示出，而图3C中所示经皮系统的灵敏度曲线38用非虚线示出。

从图3D可以看出，图3C中所示的系统引起两个谐振峰值。右边的谐振峰值频率可由下式进行估计：

$\left(2\right)---f_{\mathrm{res}}=\frac{1}{2\mathrm{\Π}}\sqrt{\frac{k_{\mathrm{vib}}}{m_{\mathrm{coupling}}}},$

其中f_res为谐振频率，k_vib为弹簧28的弹簧常数，及m_coupling为移动块，即m_coupling块为振动器弹簧和皮肤弹簧之间的中间块。

在图8中，构成m_coupling块的元件用虚线标记示出。保持片18不形成m_coupling块的一部分的事实使该块相较于图3A和3B的现有技术例子不太重。第二左边谐振峰值与总机械系统中的皮肤弹簧常数有关。

如图3D中所示，灵敏度曲线38在右边谐振峰值的右边具有非常大的高频跌落。当灵敏度曲线38与经皮系统的点线灵敏度曲线34比较时，可以看出，由于该系统具有大的高频跌落，希望将右边谐振峰值推到(用箭头指示)最高可能频率。

通过降低移动块(m_coupling)的重量，可增大该峰值的谐振频率并使高频跌落最小化。保持片18和传送元件46之间的分开有助于保持m_coupling低。此外，通过降低传送元件46的表面积，可降低从传送元件46发出的声波的振幅。这将使经皮系统中的反馈风险最小化，因为较少的声音传到空气中。

图4A-4C示出了根据本发明三个方面的实施阻抗卸荷装置的不同方式。图4A-4C表明可以不同的方式实施阻抗卸荷装置。

图4A为根据本发明的保持单元42的示意性截面图。保持单元42包括具有永磁体8的保持片18，永磁体8具有面向保持片18的中心区域的北极N和安排成面向所实施的磁体的北极的南极S(参见图6A-7B)。

保持单元42包括具有片状元件22的传送元件46，突出件40提供在片状元件22上。突出件40提供为片状元件22的远表面的突出延伸。优选地，片状元件22由明显比软材料20更硬的材料制成。作为例子，片状元件22可由塑料材料制成，例如通过注模工艺。

软材料20提供在保持片18和片状元件22之间。因而，相较于现有技术助听器系统，保持片18振动将少得多。软材料20隔离保持片18使得保持片18将较少振动并辐射较少声音。藉此，可实现更大的反馈余量。

图4B为根据本发明的另一保持单元42的示意性截面图。与图4A中所示的保持单元42类似，保持单元42包括具有永磁体8的保持片18，每一永磁体具有按同样方式安排的北极N和南极S。

代替软材料(如图4A中的软材料)，薄元件44提供在保持片18和片状元件22之间。薄元件44可用与片状元件22同样的材料制成。然而，重要的是，相较于如图4B中所示的片状元件22，薄元件44具有薄壁。

这样，可明显降低保持片18和片状元件22之间的机械耦合。因而，相较于现有技术助听器系统，保持片18振动将少得多。

通过在保持片18和片状元件22之间提供薄元件44，同时用相对硬的材料提供片状元件22，可使保持片18和片状元件22的重量“部分断开连接”。

图4C示出了根据本发明的又一保持单元42的示意性截面图。与图4A和4B中所示的保持单元42类似，该保持单元42包括具有永磁体8的保持片18，每一永磁体具有北极N和南极S，然而，以相反的方式布置。

O形环48提供在保持片18和片状元件22之间。藉此，可明显降低保持片18和片状元件22之间的机械耦合，使得保持片18的振动可减少。

通过在保持片18和片状元件22之间提供O形环48，同时用相对硬的材料提供片状元件22，可使保持片18和片状元件22的重量“部分断开连接”。如图4C中所示，可在保持片18和片状元件22中提供用于接收O形环48的凹槽56。

图5A-5C示出了根据本发明三个方面的安排保持单元42的磁体8和传送元件46的方式。

图5A为根据本发明一方面的保持单元42的正视图。保持单元42包括圆柱形保持片18和居中布置的传送元件46(其可以是如图2中所示的片状元件22)。两个圆柱形磁体8布置成靠近保持单元42的外周。用软材料20制成的环形件提供在传送元件46和保持片18之间。

如结合图4A所述，提供在保持片18和片状元件22之间的软材料20隔离保持片18，使得保持片18将较少振动并辐射较少声音从而可实现更大的反馈余量。

图5B为根据本发明的另一保持单元42的正视图。保持单元42包括圆柱形保持片18和居中布置的、成形为如图2中所示的片状元件的传送元件46。三个圆柱形磁体8沿保持单元42的外周均匀分布。制成为薄元件44的环形件提供在传送元件46和保持片18之间。

如结合图4B所述，可通过在传送元件46和保持片18之间提供薄环形件44而明显降低保持片18和片状元件22之间的机械耦合。因而，相较于现有技术助听器系统，保持片18振动将少得多。保持片18将辐射较少声音，使得可实现更大的反馈余量。

如5C为根据本发明的又一保持单元42的正视图。该保持单元42包括圆柱形和居中布置的磁体8及同心布置的圆柱形传送元件46。软材料20提供在传送元件46和磁体8之间。

提供在传送元件46和磁体8之间的软材料20隔离传送元件46，使得传送元件46将振动较少并辐射较少声音，从而可实现更大的反馈余量。

图6A示出了根据本发明一方面的保持单元42的截面图。保持单元42包括具有螺纹孔的外壳50。螺纹孔的螺纹52对应于磁体8的螺纹54。磁体8具有面向螺纹孔开口的北极N和面向螺纹孔底部的南极S。

保持单元42构造成通过转动磁体8从而改变磁体8和提供在助听器系统用户的皮肤12下面的植入磁体10之间的距离而调节磁引力，该保持单元42构造成用于前述助听器系统。

植入磁体10安排成南极S面向保持单元42的磁体8的北极。藉此，保持单元42可借助于磁引力附着到皮肤12上。

图6B示出了具有传送元件46的保持单元42的截面特写图，其中传送元件46具有突出件40。突出件40适于将振动传给下面的颅骨14并通过颅骨14传到耳蜗。在耳蜗中，振动由听力受损人员感知为声音。

保持单元42包括具有集成的磁体8的保持片18，磁体8面向并承靠在具有植入磁体10的用户的皮肤12上。植入磁体的南极S面向保持片18的磁体8的北极N。

保持片18借助于安排在保持片18和传送元件46之间的O形环48与传送元件46机械上分开。包括振动器的助听器装置2机械上连接到传送元件46并构造成产生振动及将振动传给下面的颅骨14然后通过颅骨14传到耳蜗。

图7A-7B示出了根据本发明一方面的两个保持单元的部分的截面特写图。每一保持单元包括保持片18和集成在保持片18内的永磁体8。每一保持单元包括包含永磁体8的保持片18，其中永磁体8安排成使得其构造成面向并承靠在在皮肤12下面具有植入磁体10的用户的皮肤12(连到颅骨14)上以用于保持片18的附着。

在图7A中，永磁体8具有约对应于保持片18的厚度T的四分之一的高度h₁。藉此，在保持片18和植入磁体10之间将提供相对小的磁引力。

在图7B中，永磁体8具有约对应于保持片18的厚度T的一半的高度h₂。藉此，在保持片18和植入磁体10之间将提供更大的磁引力。

在另一实施例中，永磁体8具有对应于保持片18的厚度T的高度h₃。藉此，在保持片18和植入磁体10之间将提供非常大的磁引力。

在前面的说明书中，为说明的目的，提出了多个具体细节以完全理解本发明。提供本说明书是使本领域技术人员能够实施在此描述的多个不同方面。然而，对本领域技术人员显而易见的是，本发明可在没有部分前述具体细节的情形下进行实施，及在符合在此公开的一般原理的情形下，可对这些方面应用多种不同的修改。本说明书中描述的多个不同方面的元件的、为本领域一般技术人员已知的所有结构和功能等效元件通过提及而明确包含于此并包括在权利要求范围中。

因此，本发明的范围由权利要求限定。

Claims (12)

1.一种保持单元，包括构造成借助于多个外部磁体和植入在听力受损人员皮肤下面的多个内部磁体之间的磁引力附着到皮肤上的保持片，所述多个外部磁体为下述之一：a)集成在所述保持片内；b)机械上连到所述保持片；或c)构成所述保持片；其中所述保持片包括构造成将机械振动从振动器通过皮肤传到人颅骨的传送元件或片状元件，所述传送元件或片状元件通过机械柔性耦合与所述保持片的磁体互连。

2.根据权利要求1所述的保持单元，其中所述保持单元包括多个磁体提供于其中的外壳或保持片，及所述保持单元还包括通过柔性耦合与所述外壳或保持片的磁体互连的传送元件或片状元件。

3.根据权利要求1所述的保持单元，其中所述柔性耦合包括具有弹簧性质和阻尼性质的机械连接。

4.根据权利要求1所述的保持单元，其中所述柔性耦合具有比所述传送元件或片状元件的柔性柔软三倍以上的弯曲柔性。

5.根据权利要求1所述的保持单元，其中所述柔性耦合包括形成到所述传送元件或片状元件及到所述保持片的磁体的机械接口的聚合体。

6.根据权利要求1所述的保持单元，其中所述外部磁体包括相对所述传送元件或片状元件成圆周提供的各个磁体的阵列，及所述内部磁体包括相对所述传送元件或片状元件成圆周提供的各个磁体的阵列。

7.根据权利要求1所述的保持单元，其中所述柔性耦合包括相对于所述传送元件或片状元件成圆周安排的聚合体，其中各个磁体提供在相对于所述聚合体成圆周安排的外壳或保持片中。

8.根据权利要求2所述的保持单元，其中所述外壳或保持片包括均匀间隔开的三个以上的个别磁体。

9.根据权利要求8所述的保持单元，其中所述保持片的磁体在朝向和远离所述外壳或保持片表面的方向可个别调节。

10.根据权利要求9所述的保持单元，其中所述保持单元包括具有螺纹孔的外壳，一个或多个攻有螺纹的磁体旋转安装在所述螺纹孔内，使得从攻有螺纹的磁体到螺纹孔开口的距离可通过转动磁体进行改变。

11.一种振动传送系统，包括根据权利要求1所述的保持单元，其中助听器装置包括借助于振动元件机械上连接到传送元件或片状元件的振动器。

12.根据权利要求11所述的振动传送系统，还包括传声器、信号处理器和电池提供在外壳中，其中所述外壳还容纳所述振动器，及所述振动器与在所述外壳外面延伸的杆的近端运行啮合，所述杆的远端与所述外壳或保持片可分离地连接。