CN1063009A

CN1063009A - 把音频信息传送到用户的通信装置

Info

Publication number: CN1063009A
Application number: CN91111913.2A
Authority: CN
Inventors: F·菲奇
Original assignee: Canadian Bionic Research Inc
Current assignee: Canadian Bionic Research Inc
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1992-07-22
Anticipated expiration: 2006-11-28
Also published as: WO1992009251A1; AU8927291A; CA2096974A1; EP0559697A1; US5337364A; CN1030219C; MX9102264A

Abstract

一种传送音频信息给用户的通信装置及其转换器，包括装在小型外壳中的处理电路，用于将音频信号转换为转换器的驱动信号。一个微音器接收音频信号，经放大和滤波后以合适的信号电平提供给处理电路。被处理后的音频信号施加到一个驱动器上，以便将模拟音频信号的驱动信号加到转换器上。该信号由戴在用户身上的转换器部件接收，激励一对线圈，再经衔铁驱动接触杆，使之产生模拟音频信号的振动，该振动由皮肤感受，而后传送至大脑处理。

Description

本发明涉及一种将诸如声音信号的一些信号传送到用户的装置，特别涉及一种把音频信号传送到皮肤神经感受器或者以同样的方法传送到骨神经感受器或者耳朵把信息信号传送到脑的装置。

直到最近，人们普遍认为：人仅用耳朵就能够听到声音振动，因此必须用耳朵结构作为有效的通信手段。另外，也知道人体具有皮肤神经接收器，它能传感空气中的机械振动，并且越过耳朵结构把这些振动传送到脑。

在医学专业中，已经发现许多人由于声音失真而患局部耳聋病，以致他们即使听到特殊的声音和语音，由于这些声音和语音经过内耳就已经失真，从而使他们难以辨认。因此，如果这种耳聋病人能够训练越过内耳来“听”这种失真就可以消除。

一种用于传送音频信息到用户手腕上的皮肤神经感受器，使用户越过耳朵“听”音频信息的皮肤通信装置，已在授予申请人waiker的美国专利号为4，139，742中所披露。这种装置包括一个通过一根电缆连接的普通微音器和接收音频放大器的插孔。该放大器为戴在用户手腕的一条带子上的机械传感装置提供信号。该传感装置包括一个接触杆，它突出在转换器装置外壳的外面，当信号经过响应于由微音器接收的输入音频信号的放大器加到转换器时，接触杆可以接触皮肤或者不接触皮肤。

所说的转换器激励信号，并以模拟所说的输入音频信号的振动模式运动所说的接触杆构件去接触所说的用户的驱动装置;和

安装在所说的激励装置对面，用于所说的接触杆构件的反向移动，和用于在没有所说的激励信号的情况下，使所说的接触杆构件返回到一个基准状态的偏置装置。

本发明的另一个目的是提供一种用于把音频信息传送到用户的在通信装置中用的转换器装置。该装置包括：

一个外壳;

一个装在所说的外壳内，并且穿过在所说的外壳中的孔，可运动地去接触所说的用户的接触杆构件;

装在所说的外壳内的驱动装置，它响应于模拟被发送到所说的用户音频信息的激励信号，根据激励信号的振动模式，运动接触杆构件去接触所说的用户;和

装在所说的激励装置对面，用于所说的接触杆构件的反向移动和用于在没有所说的激励信号情况下，使所说的接触杆构件返回到一个基准装态的偏置装置。

本发明的又一个目的是提供一种用于把音频信息传送到用户的在通信装置中用的转换器装置，该装置包括：

一个外壳;

一个装在所说的外壳内，并且穿过所说的外壳中的孔，可运动地去接触所说的用户的接触杆构件;

一个装在所说的外壳内，并且可操作去运动所说的接触杆构件，接触所说的用户的驱动构件;

响应于模拟音频信息的激励信号的驱动装置，所说的驱动装置在传感器装置以模拟由微音器接收的音频信号的振动模式操作接触杆运动的。在用户手腕上的皮肤神经感受器识别由接触杆产生的振动和外来噪声，以使脑理解为由微音器接收的音频信号。这就是在没有使用内耳的情况下所产生的音频通信。虽然，这种装置的工作是满意的，但总是希望它能提高性能，缩小体积和减少复杂性。

除了带助听障碍以外，在许多情况下通过空气发送口头的信息是困难的或者是不希望的。例如，在工业工厂中，戴上耳机橡皮护套要想清楚地发送信息是极为困难的。另外，由于摩托车发动机和风产生的噪声，摩托车的骑手与乘客的谈话很困难。因此，在某些情况下，一个人需要接收音频信息和皮肤神经信息。例如，当这个人忙于做其它事情或者传送其它口头信息时，其谈话信息可以由无线电接收机接收并由皮肤传送到脑。

这种装置能用于称为指挥型通信系统的“无线电话”（“boii boy”）中。然而，当进行监视时，与其它用户口头通信常常是不希望的，尽管用户之间的通信是合乎需要的。

因此，本发明的目的是提供一个把音频信息传送到用户的新的通信装置和一个在其中使用的转换器。

概括地说，本发明提供一种音频信息传送到用户的通信装置，该装置包括：

用于接收输入音频信号的输入装置;

与所说的输入装置相连接，并把输入音频信号变换成转换器激励信号的处理装置;

由用户戴着的并与所说处理装置相连接的一个转换器装置，该转换器装置包括一个可运动地去接触所说的用户的接触杆构件;响应于所说的驱动构件对面，并启动所说的驱动构件去运动所说的接触杆构件，以致所说的接触杆构件根据所说的激励信号的振动模式接触所说的用户;和

在没有所说的激励信号的情况下，用于使所说的接触杆构件返回到一个基准状态的偏置装置。

最好是，驱动装置包括一个相应于依次运动接触杆构件的激励信号的可运动衔铁，最好偏移装置也由装在衔铁对面的一对簧片构成。

最好是，驱动装置也包括一对线圈，每个线圈绕在一个金属芯子上，并装在衔铁对面，当激励信号激励时，产生磁力的线圈使衔铁运动接触杆构件。

磁铁固定在一组铁芯构件的对面，而金属磁极片固定在另一组铁芯构件的对面。磁极片也接触磁铁，以致衔铁起到象一块较大的恒磁铁的作用。

最好是，音频输入装置采用小型化的微音器，并且处理装置和微音器都装在一个单一的小外壳中。

在一个实施例中，最好由靠近具有皮肤神经接收器的用户身体的部分戴着转换器装置。这使皮肤神经感受器经过接触杆构件把振动模式传送到用于处理的用户的大脑。

在另一个实施例中，最好是把传感器装置装在一个戴在用户头上的物件中，以使振动模式通过接触杆构件传送到用户，经过骨传导送到用户的耳朵。

在第一个实施例中，最好是将转换器装置固定到一条类似于表带一样的带上，以使该装置能戴在用户的手腕上。在第二实施例中，转换器装置安装在由用户戴着的安全帽上或者眼镜的镜框上。

本发明的优点在于：由于转换器装置结构的改进，该装置的尺寸比现有技术的装置显著地减小，然而，偏置装置的结构是以一对簧片形式在衔铁上提供一个预置负载，当转换器装置不受转换器激励信号激励时，以保证衔铁和接触杆构件移到一个基准位置，并且在响应于转换器激励信号期间，衔铁和接触杆构件反向运动。此外，使用小型微音器，增强放大和激励电路，除了转换器装置以外，所有装置元件都封装在便于使用和携带的小型外壳中。

现在，将结合附图对本发明的实施例进行详细描述，其中：

图1是用于发送音频信息到用户的皮肤通信装置的示意图;

图2a是如图1所示的部分装置的上侧视的分解透视图;

图2b是图2a所示部分的下侧的分解透视图;

图3是构成图2a和图2b所示部件的一些组成元件的侧视图;

图4a构成图2a和图2b所示部件的一个元件的分解透视图;

图4b是在图4a中所示元件的端视图;

图4C是在图4a中所示元件的侧视图;

图5是沿图1的5-5线的剖面图;

图6表示如图1所示的装置的另一部分的方框图;

图7是说明图6中所示一部分的接线图;

图8是表示图6中所示部分的另一种实施例的方框图。

本发明提供一种用于发送音频信息到用户而不通过空气传送信息的通信装置，它适用于许多不同的环境中。在医学环境中，用装置能用于助听。在噪声环境中，本装置能便于用户之间的联络。在通信工业中，本装置能将信息传递到正忙于另外进行口头通信的用户。在监视环境中，本装置能用于不须产生过大气的可听见的声音便可在一些用户之间进行通信，而这种声音可能对正被监视的对象告警。本装置也适用于电信工业，并可与电话或其它类似装置一起使用。

现在参照图1，一种用于发送音频信息到用户的通信装置的第一实施例，用标号10表示。装置10特别实用于发送音频信息到将要描述的用户的皮肤神经感受器，装置10主要包括两个部分，即音频信号处理部分12和转换器装置14。

音频信号处理部分12包括一个外壳16，其中装有处理电路（最好参见图6和图7），一个音量调节器18或者穿过外壳16的壁16a的触模开关，一个小型化的微音器20装在靠近该外壳的壁16a上的一个孔内。该音量调节器18使由微音器20接收的音频信号的电平按要求升高或降低，并能使装置10关闭。以LED21的形式的一种低电池电压指示器也穿过壁16a，一个输入音频信号插孔22设置在外壳的另一个壁16b上，使微音器20被旁路，以致另一个输入音频信号源能被使用，例如所示的和由标号23表示的外部微音器被使用。一个电源插孔（未示出）设置在外壳16的另一个壁上，必要时使构成处理电路的一部分的电源被再充电或被旁路。外壳16是一种小型的，设计成便于用户在合适的场合携带，而不抑制微音器接收的输入音频信号。

现在来看一下如图1和图5所示的转换器装置14，可以看出传感器装置14包括一个转换器28，转换器28被装在一条能方便地固定在用户手腕的带30上，电缆32从转换器28伸出，并可移动地插入外壳壁16b上的传感器插孔34中。转换器28包括一个安放转换器外壳38的手表壳36，外壳38包括一个具有一个平的上表面的上部38a和一个使上下两部分咬合在一起的半球形的下部38b。

当驱动装置48启动时，配置在转换器盒38中的接触杆46穿过在下面部分38b的孔40去接触用户的皮肤。当驱动装置被驱动时，接触杆46离开静止位置偏移，其典型值为+/-0.015时，而优选的接触杆46离它的静止位置的最大偏移被限制在+/-0.01时。如图所示，盒38的底部38b沿内壁形成一个环形脊42，驱动装置48固定在上面。

图2a和图2b很好地说明了驱动装置48，正如所见的，它包括一对相配合的普通园形金属筒形框架构件50，52。框架构件50，52沿着在上面形成的矩形的孔具有许多园孔，两个框架构件沿纵向轴×隔开，并用一对普通园柱形的径向定位的间隔垫54和56定位，以致每个框架构件的孔和槽在保持对准。

每个间隔垫54，56包括位于它的两端的一段缩小直径部分58，它被装入框架构件的孔60中。用螺钉62将框架构件50，52固定到间隔垫54，56，螺钉62也穿过孔60，并与间隔垫54，56的内螺纹啮合。螺钉62顶着每个框架构件的向外侧面，起卡住簧片70的作用。在每个簧片70上，一对平行槽70a用于确定增加柔性的带70b位置。每条带70b置于在静止位置时复盖框架构件上的矩形槽，并且形成所需要的尺寸，以致弯曲时它能进入槽中。

一对线圈装置72和一个衔铁装置73都装在两个相间隔的框架构件之间。如图所示线圈装置72都相对于纵向轴X径向定位装入。每个线圈装置包括一个金属线圈芯74和一个绕在芯74上的线圈76。每个线圈芯74包括在其一端的缩小直径的上部74a和在另一端的缩小直径下部74b，这两部分被装在通过框架构件提供的孔78中。线圈芯74在它的上端配置有内螺纹，它接受通过框架50的螺钉80，把线圈装置72固定到框架构件50。螺钉80不接触簧片70，并对着框架构件50的外侧面以保持齐平。每个线圈芯74的另一端74b末端穿入框架构件52，以提供固定安装。每个线圈装置72的线圈76被电气连接到一对穿过孔84延伸到框架构件52的引线82。

衔铁装置73位于框架构件50，52之间，以致线圈装置72被安装在它的缩短尺寸的两个相对面上。如图4a到图4C所示，衔铁装置73包括一个由不锈钢制成的衔铁芯90，并且具有一对通过矩形柱94连接的园柱92。缩小直径的环形凸台96从园柱部分92的两个相对的外侧面延伸，园柱部分92通过在每一个框架构件52上的矩形槽98中构成的中心配置的园形断路器，从而引导衔铁73的运动。矩形槽沿其长度方向具有倾斜壁，以致在框架构件的内侧面处槽的宽度比框架构件外侧处更窄。

实际上，在框架构件的外侧面的每个槽的宽度等于断路器的直径，而每个框架构件的内侧面的槽宽小于衔铁装置73的宽度。这使框架构件起停止作用，以限制衔铁装置的运动。与断路器98对准的螺钉100，穿过每个簧片70的孔并穿过每个框架构件的矩形槽，与衔铁芯90的内螺纹相连接，以致衔铁装置的运动使带产生弯曲。于是，当衔铁装置运动时，两个带70b相互起反作用，把衔铁装置73偏移到由每个框架构件50，52分别等距隔开的一个静止位置。螺钉100向上穿过框架构件50也起到把接触杆构件46固定到簧片70的外侧面的作用，以致在那上面构成的环形凸台46a支撑在带70b上。O形环102围住接触杆46，与转换器装置盒38的底部38b一起形成密封。

一对磁铁110固定在矩形柱94的两个对置面，并且形成所需要的尺寸和排列，在它们的上、下表面和园柱部分92之间提供一个间隙112。磁铁的排列使每个磁极片都对准，并且朝着同方向排列。盒状的金属极片114固定到柱94的另一相对表面上，对着磁铁110，并且纵向延伸稍稍超出磁铁的外边缘。于是，极片114用于为衔铁装置73提供支撑。极片也设计成一个尺寸，在它们上、下表面和园柱92之间提供一个小间隙116，并使线圈76间距为规定的间隙114a。由于磁铁110是与它们的极片对准排列的，并且由于极片114延伸到磁极的长度并被固定在那里，每个极片114变成一个与较小磁铁110同方位的磁铁。这使衔铁装置73起了较大的连续磁铁作用。

导线82经过插入插孔34的导体（未标出）被电连接到电缆32可以给线圈加电，以致衔铁使接触杆86振动。最好是，传感器28的频率响应为50HZ到8000HZ，从而使它适用于皮肤神经感受器通信和经骨传导的通信。插孔34被连接到外壳内的处理电路（示于图6和图7）现在进行描述。

图6以标号30表示简化形式的处理电路。如图所示处理电路包括微音器20，它被电连接到一个有源带通滤波器120。外音频输入信号插孔22也接到有源带通滤波器，该有源带通滤波器120执行两个功能，即起音频放大器128和带通滤波器130的作用，把它的输出传送到电位器132。电位器132受音量调节器18控制，能调节信号电平。电位器132的输出加到第二有源带通滤波器133。同样，滤波器133起第二音频放大器134和第二带通滤波器136的作用。带通滤波器133的输出被送到驱动器140，经插孔34和电缆32将信号送到传感器装置14。可充电型或非充电型的电池142为构成处理电路的元件供电。

图7很好地表示了这个处理电路，如图所示，如果使用可再充电的电池142，当电池充电器（未示出）接到那里时，它能经插孔24再充电。插孔24也可插交流电源，将使电池142旁路或断开。电源滤波器144由许多电容器和电阻器组成，在被加到其余的处理电路以前，它就接受电池142的输出电压。

正如所见，有源带通滤波器120是由运算放大器150和电阻器-电容器电路152组成的，有源带通滤波器120的输出被送到电位器132，为第二有源带通滤波器133提供一个输出信号。具有增益的第二有源带通滤波器是由第二运算放大器154和第二电阻-电容器电路156构成的。调节电位器132控制接到输出插孔34的开关SW₂。当音量调节器18按适当的方向转动时，能使装置10关闭。

第二有源滤波器135以电压提供输出信号到电流驱动器140。该驱动器140接受来自电池142的偏压，经RC滤波器158提供电流输出到34，再由插孔34经电缆32传送到传感器装置14。最好电路的频响与转换器28相同，使电路把传感器控制到它的电位。然而，当使用装置10作为皮肤神经感受器通信时，该电路的频响被限制频带到3000HZ，由于这个频率表示上限，在上限时皮肤神经感受器能检测音频信息。

电源电平监视电路160也被提供了，它包括一个差分放大器162，接收来自电池142的滤波电压VFILT。差分放大器162也接收基极电压VREF，基准电压是滤波电压的一个定标了的和调整了的形式。差分放大器162为晶体管164的基极提供一个输出信号。晶体管164的发射极接地GND，而其集电极接到第二差分放大器166的一端。差分放大器166的另一端也接收滤波电压。差分放大器166的输出送到LED168的一端，而LED168的另一端接收来自电池142的非滤波电压VBAT。

也提供了一个音频信号噪声抑制电路178，且包括一个运算放大器180，它的一端经并联连接的电容器C₈和电阻器R₁₀接地GND。这一端也接到第二运算放大器182的一端。放大器180的另一端经电阻器R₄和R₉连接到滤波电压VFILT，并经来自放大器150的电容器C₇接收来自微音器20或插孔22的音频输入信号。

放大器180的输出端经二极管D₁接到放大器182的一端，放大器182的另一端经包括电阻器R₁₂、R₁₅和RV₂的分压器连接到滤波电压VFILT。放大器182的输出端接到晶体管Q₁的基极。晶体管Q₁的集电极经电容器C₉接到电位器132的输出，而它的发射极接地。开关S₁连接在晶体管Q₁的基极和地GND之间。如果由微音器20接收的输入音频信号是在将要描述的预置的阀值以下，噪声抑制电路178可控制地抑制来自输出激励信号的驱动器140。

现在将参考图1到图7描述装置10的工作。当使用本装置10用于皮肤神经感受器通信时，带30固定在用户手腕上，以使传感器14的外壳38的底部38b靠着用户的手腕定位，外壳12由用户方便地装在口袋里或接到类似于遥控系统（beeper）的一个带子，使微音器20用插入插孔34的电缆32能接收音频输入信号。当输入信号被微音器20接收时，它们被加到第一有源带通滤波器120，使信号电平增加到合适的音频电平和执行所要求的滤波。然后，将滤波器的输出信号送到电位器132。电位器132经音量调节器18可以调节，使有源滤波器120的滤波输出定标到合适的电平。

当开关SW₁打开时，自动噪声抑制电路178工作，在这种状态下，运算放大器180用作具有长放电时间的峰值信号检测器。根据输入音频信号的幅度，放电时间可只要5秒，第二放大器182用作电平比较器并控制晶体管Q₁的工作。通常，晶体管Q₁偏置在导通状态，以致音频信号从电位器132被传送到第二有源滤波器133，也就是在由比较器112确定的阀值以下，第二有源滤波器133被旁路并被代替经过晶体管Q₁送到地GND。这样，防止信号到达驱动器140，一般使处理电路的输出保持零。

当经微音器20接收的一个输入音频信号的峰值大于电平比较器182确定的阀值时，去除了晶体管Q₁的偏值使晶体管Q₁截止，因此，音频信号传送到第二有源滤波器133。第二有源滤波器133调节滤波接收信号，并将它加到驱动器140。放大器180的长放电时间使晶体管Q₁保持在“截止”状态很长时间，以保证整个信号从电位器132传送到有源滤波器133。

于是，当微音器20正接收无用的音频信息时，驱动器140很少或没有从滤波器133接收到激励信号。这就防止响应于噪声信号由背景噪声使驱动器启动转换装置，从而节省电池功率。当有用的音频信息具有一个超过调整阀值电平的峰值而被微音器20接收时，则音频信息允许传送到驱动器140。当开关SW₁移到关闭状态时，晶体管Q₁连续维持在截止状态，这样被微音器接收的所有音频信息经有源滤波器120，133和电位器132送到驱动器140。

如上所述，驱动器140把来自有效滤波器133所加的电压信号变换成加到插孔34的电流信号，由插孔34接收的信号经电缆32传送到传感器装置14，一旦信号被传感器装置接收，它们经过引线82加到线圈76，以致线圈激励。一旦线圈76被激励，每个线圈便产生电磁力，使衔铁装置73向框架构件50运动。当发生这种情况时，园柱部分90经断路器98a移入槽98，以致环行凸台96推动在框架构件50固定的簧片70上的带70b，并把在另一个簧片70上的带70b拉进由框架构件50提供的槽98内，使接触杆46向外通过外壳壁38b上的孔40接触用户的皮肤。在接触杆46运动期间，O型环102提供一个阻挡层以防止潮气和其它污染物进入传感器外壳。

由于驱动器140为转换器装置14提供输出信号，即模拟由微音器20接收的音频信号，接触杆46通过用模拟音频输入信号方法的衔铁装置73产生振动。这当然将振动提供给手腕上的皮肤神经感受器，以致没有使用内耳，脑就能理解它们。当驱动器140的输出下降或者如果装置10经开关SW₂关闭时，簧片70使衔铁装置73返回到一个离框架构件50，52等距离的静止位置。

此外，当装置10接通时，放大器162把电池电压与通过集成电路U₄建立的基准电压（VREF）相比较，其作用与齐纳二极管相同。如果定标电压大于基准电压，放大器162输出一个逻辑高电压，依次使晶体管偏置到“导通”状态。当晶体管164导通时，在放大器166的倒相端的电压比在非倒相端的低，这使放大器166的输出基本保持在高电平，以防止LED21指示灯被接通。

当定标电压降到基准电压以下，晶体管164关闭，这使放大器166和它的相联元件产生频率约为 1/2 HZ的振荡。在振荡期间，LED21照明时间变为约10%，因此，使LED21闪烁，以指示低电池状态。

现在参照图8，它表示另一个用于把输入信号变换成转换器激励信号的输入音频信号处理电路的实施例。为清楚起见，在这个实施例中相同的元件用同样的标号加“A”表示。正如所见，微音器20A接到半导体开关300的一个输入端，开关300的输出加到高增益放大器128A。放大器128A的输出传送到一个带通滤波器130A，依次将它的输出供给第二半导体开关302的一个输入端。

开关300也接收一个来自与外接微音器插孔22A连接的电压保护电路304的输入。当输入装置被检测为是以插入插口22A接收时，与插孔22A相连的开关306为开关控制器308提供输入。保护电路304也为一个以低增益放大器310形式的衰减器和为电压电平检测器312提供输入。放大器312的输出在加到开关302的第二输入端以前传送到带通滤波器314，电平检测器312的输出传送到开关控制器308。开关控制器308接收来自与微音器超载用的瞬时按钮开关318连接的史密特触发器316的第三输入端。开关控制器308为开关300和302提供控制信号，以使送到开关的输入能被选择。

开关302的输出加到另一个放大器330，依次将输出信号送到半导体开关332和信号平均器334。平均器334把它的输出加到接收来自锁存电路338的控制信号的电压电平检测器336。锁存电路338响应于每一个噪声抑制的瞬时按钮开关342相连接的史密特触发器装置340的输出。电平检测器336的输出加到开关332的控制输入。开关332的输出也加到另一个放大器344和电位器132A，电位器是以一种通过一对瞬时按钮开关（未标出）控制一个数控跨导组件的形式实现的。电位器132A和放大器344的输出都加到一对如桥式联结负载形式构成的放大器346和348，用于激励传感器28A而不需要参考地电位。然后，放大器的输出经插孔和输出电缆（未标出）传送到转换器装置28A。

电池142A为半导体开关350和电压电平检测器352提供输入电压。开关350的输出在送到处理电路的元件以前馈送给滤波器（未标出），开关350的输出也加到电平检测器352的控制线。开关350的控制输入端接到来自与电源通/断，瞬时按钮开关358连接的史密特触发器356的输入的锁存电路354。电平检测器352的输出加到振荡器360，依次为一个封装有两个LED362和21A的双色LED提供输入。

操作中，当电源开关358处于关断状态，开关350处于开路状态，所以没有给处理电路的元件供电。在这种状态下，电平检测器352在其控制输入端接收不到任何信号以防止提供任何信号给振荡器360。这维持LED362和LED21A的关断状态，当电源开关358被置于开的状态，史密特触发器356反跳开关358并且提供输入信号给锁存器354。锁存器356依次偏置开关350至接通状态。由于开关接通，通过电池142A给处理电路元件供电。电平检测器352接收来自电池142A的电平，也接收开关350在其控制线上的输出信号。当这一情况发生时，电平检测器352比较电池电压和阈值电压。如果电池电压高于阈值电压，电平检测器352提供输入信号给振荡器360，使振荡器以闪烁的方式发光以表示电源接通状态。另一方面，如果检测的电源电压低于阈值电压，电平检测器352提供输出信号给振荡器362。这样振荡器360使LED21A以闪烁方式发光以表示“低电池电压”状态。

一旦锁存器354处于提供控制输入给开关50，其余的处理电路变为工作状态，所以输入音频信号能被处理并传送到转换器34A。如果在插口22A没有检测到装置，开关306维持开关状态，所以没有输入信号机到开关控制器308上。在这种状态下，开关控制器308提供一个控制信号给开关300，以至将其和微音器20A和开关302相连，以反连接其到带通滤波器130A。因此，当微音器接收音频信号时，信号通过开关330、放大器128A，带通滤波器130A和开关302传送到放大器330。

如果，一个装置连接到插口22A，开关306接通，提供输入信号给开关控制器308，这使得开关控制器308连接开关300到保护电路304。当在插口22A处接收到输入信号时，信号将由保护电路304处理，并传送到放大器128A和310以及电平检测器312。由于开关302是有条件地连接带通滤波器到放大器330，仅仅加到放大器128上的信号传送给放大器330。如果输入音频信号被检测而其电平大于电平检测器312的阈值，电平检测器312提供输出信号给开关控制器308。当这种情况发生时，开关控制器308使得开关302连接带通滤波器314和放大器330。因此，由放大器310以保护电路304接收的信号传送到放大器330。开关控制状态开关330连接微音器20A到放大器128A。这将防止放大器128A接收过高的信号电平。此外，一旦开关302有关系地互连带通滤波器314和放大器330，开关控制器308保持这种状态直至开关306被打开。

不管和插口22A有关的开关306是否接通，如果微音器过载开关316被按下，开关控制器308有条件地去转换开关300和302，所以微音器20A连接放大器128A，而且因此带通滤波器130连接到放大器330。甚至通过外部装置提供音频输入给保护电路304，这个插口22A可能被取代以致处理电路响应于由微音器接收的音频信号。而且，一旦开关316被再次按下，开关状态调节开关300和302成为这样的状态，这种状态就是开关被按下前的状态。

当放大器330接收来分别通过开关302的带通滤波器130A和314的输入信号，它将放大该信号并传送它们到平均器334和开关332。这个平均器334提供它的输出到电平检测器336。如果静噪启动开关342在“关”（off）状态，锁存器338不提供控制信号给电平检测器336。电平检测器336在这种情况下不提供任何控制信号给开关332。开关332因此有条件地连接放大器330到放大器244并且接到电位器132A。

如果，静噪开关342推到“通”（ON）的状态，锁存器338提供控制信号到电平检测器336，因此能使它输出。在这种状态，当电平检测器336接收到平均器334的信号，它将该信号的幅度与阈值电平相比较，如果该信号被检测为大于阈值，则电平检测器提供一个控制信号到开关332，因而放大器330保持放大器344与电位器132的连接。如果电平检测器接收的信号幅度降低到阈值电平以下，由电平检测器偏置的开关332到达一种开路状态以防止到达放大器344和电位器132A的信号。一经该信号达到放大器344和电位器13AA，它们被传送到放大器346和348，然后到转换部件34A。转换部件响应以前叙述的相同方式的信号，以便输入音频信号能达用户处。

对于通过插口22A接收到的音频信号，使用两个信号通路防止高增益放大器128的高电平，这种高电平能引起损害。一经开关控制电路将放大器128A从处理电路中去掉，它不再连接它到插口22A，即使该信号电平降到阈值电平以下。当信号电平的下降是音频输入的间歇的结果时，这将避免过分的开关噪声并且保护放大器128A。

十分明显，在使用插口22时，微音器能够被旁路，允许来自另一个微音器、一个磁带录音机、无线电收发机或其他类似的装置作为使用的信号源去驱动变换器装置14。由于该装置如图所示设计成戴在用户的手腕上，所以声音信息、可以发送到用户的皮肤神经感受器。装置10在医学环境特别有用，它有助于听力的损伤。在通信工业它也是有用的，服务员型（Bell boy）的应用允许信息传输给用户，即使用户可能从事其他口头的通信。

虽然如图所示，转换器可以装在戴手表的手腕上，也可以安装在用户的衣服上，允许实现音频联络，而不必发射信息通到空气再到用户的耳朵中去。例如，在工业环境中噪声常常非常之大，耳朵上安戴上套，以致使口头联系是非常困难的，以致于不可能交流。然而，在这种环境中，同伴之间用车本转换器28是可能的，这是利用耳朵结构的能力来解释通过骨头传过来的振动。因此，在这种类型的环境中，转换器28装在安全头盔中，用这种方式接触杆部件46接触用户的颈部上的皮肤，用一种振动模式模拟传输给用户的声音信息。通过骨头的传导将振动传给用户耳朵结构，这种骨头的传导允许声音信息被翻译。因此在这种高噪声环境中声音联络被简化了。

此外，该种转换器能用于电信工业。例如，转换器能用于连同或替代电话手机接收器。在这种情形，转换器部件连接到音频线路上。该音频线通常连接到电话手机的接收器，并且安装在头戴装置上，因此接触杆件能够触到用者的头，从而响应从电话网络接收到的音频信号，因而可以允许音频信息通过骨头传送，从而用者耳朵结构可以接收音频信息。另外，可以用手表带按装转换器并且连接到接收器音频线，允许通过用者表皮肤神经接收音频信号。

在监视的环境中，转换器可以安装在眼镜架上，这样使用者不引人注目，而音频信息可以通过骨头的传导送到用者的耳朵结构中。

为了确定本发明的性能，多个先天耳聋的试验者使用和不使用本装置10被进行了测试，（7个成人和5个小孩）。按照图1至7的形式装置10被试用，在而音频信息传送到试验者手腕上的表皮神经感受器。这些试验者除去一个女孩外都是男的，成人的平均年龄是31.9岁，小孩的平均年龄是11.6岁。

每个试验者开始要进行听力测试，试验中使用Madsen oB 822音频计，并使用TDH 49耳机进行阀值（测试）程序。该阀值是以250HZ至4000HZ，八音度倍频程间隔获得的。所有这些试验都是在双层墙（Tra coustics）254声音测试房间中进行的。一经得到阀值，在自由场条件下，试验者坐在加载扩音器前1米的0方位前坐好，进行一系列的声音检测试验。这些用于所有声音检测试验的激励都是由音频表产生的和所有的仪器都是按ANSI标准校准的。这些声音检测试验都是在一个独立的条件下进行的。如果试验者需要听力上的帮助这就是有助条件。这些试验是试验者载着本发明的通信装置进行的。

第一个声音试验是估价试验者对颤音音调的感觉。这个颤音音调是4%的频率调制率，而且是按从250HZ-4000HZ八音阶倍频程间隔进行的。对形成掩盖话音的宽带噪声进行声音检测方面的测量，和对最低的话音电平的最后检测进行评价。所用的话音激励是一种记录Spondee字（W-1）的CID。

执行阅读话音的评价是利用乌特利（Utley）语句试验（1946）。一个女的讲话者坐在离试验者1米远处用平均电平48.5db spl说出句子，上述电平由于夸斯特（Quest）型1800音频电平计测试的。该话音阅读规程如下。

1、给出不可见的独立的表示。

2、给出可见的独立表示。

3、给出可见的表示，这时试验者戴上自己的助听装置。

4、试验者戴上本发明通讯装置时给出可见的表示。

这些测试列在下面：

颤音音调（WARBLE TONES）

如从表1清楚地看到，对于成人和儿童，频率范围50HZ至1000HZ本发明的通讯装置在颤音音调的感觉上得到了明显的改进。特别有兴趣是戴上本发明装置，试验者在1000HZ频率上声音检测得到改进。这是鉴于这样的事实，通常单一频道振动感觉装置不提供高于500HZ的激励。

表Ⅰ：戴上该彷生电子学装置引起的颤音音调声音检测的平均改善。

频率（HE）	250	500	1000	2000	4000
						成人	45.8db	45.8db	43db	-	-
小孩	47.5db	42.2db	47.5db	-	-

由于小孩试验者都有自己的助听器，所以得出小孩带动听器的声音检测与戴本发明装置10的声音检测的比较。在表2中显示了比较的结果，明显地表示出在低频范围内本发明的装置的声音检测超过通常助听器而得到改善。

表Ⅱ：颤音音调的声音检测的平均改善。

频率	250HZ	500HZ	1000HZ
				通常助听器	6.2db	23.2db	46.6db
仿生装置	47.5db	42.2db	47.5db
				差值	41.3db	19db	0.9db

话音噪声和讲话（SPEECH NOISE AND SPEECH）

讲话和讲话形成噪声的测定是同样的，这些测定的结果示于表Ⅲ。从这些结果可以看出，当试验者戴上本发明装置10，它们能在话音噪声在42.5db至48.3db情况下检测到讲话的存在的（电平）比起他们不戴本装置要小（或好）。对小孩进行同样的测试，小孩戴着通常的助听器。实际实验结果表明，本发明装置10比起通常的助听器提供要好出18db至25db的声音检测。

表Ⅲ：戴上仿生装置导至在有讲话噪声情形下讲话声音检测的平均改善：

	话音	话音噪声
			成人	48.3db	43.3db
小孩	42.5db	42.5db

话音阅读（SPEECH READING）

成人和小孩在这些试验结果上是显著的区别。成人在话音阅读试验的得分上没有明显的提高，这是在没有本发明装置助听情况下和戴是本发明装置10的情况下比较而言。这一发现没有什么异乎寻常的，而且在以前的研究中有过报告（柏拉密Biamey等1985年）

相反，小孩试验者在没有助听到用本发明装置助听情况下话音阅读得分上表明有显著的改善（40%的改善），更有甚者是比起戴常规的助听器有更大的改善（50%的改善）。

在低频直到并包括1000HZ本发明装置的声音检测有明显的改善的结论已经得出。而且还发现本发明装置10在话音噪声方面比起常规的助听器有很大程度的改善。

Claims

1、一种给使用者传输音频信息的通信装置

包括：

接收输入音频信号的输入装置；

与上述输入装置通信的处理装置并且转换上述输入音频信号成为转换器驱动信号；

使用者戴上转换装置并且可以和处理装置通信，转换装置包括一个可以运动的接触杆部件，用以接触用户；驱动装置响应转换器驱动信号并且使接触杆部件模拟输入音频信号的一种振动模式去接触用户；和

位于驱动装置的对面的偏置装置用以阻止接触杆运动，并在驱动信号不存在时将接触杆返回到基准位置。

2、按照权利要求1所限定的驱动装置，其中上述装置包括响应于上述驱动信号运动上述接触杆部件的一个可运动的衔铁。

3、按照权利要求2所限定的装置，其中上述偏置装置是由一对位于衔铁对面的弹簧构成的。

4、按照权利要求3所限定的装置，其中上述驱动装置还包括一对线圈，每个线圈绕在一个磁芯上并位于衔铁的对面，上述线圈在驱动信号激励时产生电磁力，使衔铁去运动接触部件。

5、按照权利要求4的衔铁，其中上述衔铁包括一个衔铁铁心;一对固定为朝着上述衔铁铁心的一组相对着的磁铁和它们的磁极具有相同的方向;和一对固定为朝着上述衔铁铁心的另一组相对着的极片，每个上述极片还被固定到每个上述磁铁的一侧。

6、按照权利要求5的装置，其中上述磁片在长度方向上超过每个磁铁的外边缘。

7、按照权利要求6的装置，其中上述转换器部件还包括一对起间隔作用的框架部件，衔铁和线圈位于其中间，由上述弹簧将上述衔铁定位到上述基准位置，从而上述衔铁被被定与每个部件相等的距离，上述框架部件限制了由电磁力驱动的衔铁的运动。

8、按照权利要求1的装置，上述输入装置是以小型微音器形成的和上述处理装置和滤波装置，用以变换上述输入音频信号为上述驱动信号，上述放大和滤波装置被安装在一个小型的外壳内。

9、按照权利要求8限定的装置，其中上述放大和滤波装置是由一对具有信号增益能力的有源带通滤波器构成的。

10、按照权利要求9限定的装置，其中处理装置还包括一个在上述外壳中的可充电电源。

11、按照权利要求9限定的装置，其中上述处理装置还包括第二音频输入装置，用来允许另外一个音频信号源提供上述音频输入信号，当上述第二音频输入信号在使用时，上述微音器有条件地处于不工作状态。

12、按照权利要求1限定的装置，上述转换装置是安装在适于固定在用户手腕上的带上并且可移动地连到上述处理装置。

13、一种用于传送音频信息到用户的通信装置的转换部件包括：

一个外壳;

一个在上述外壳中的接触杆和在上述外壳中通过一个孔可运动的，去接触上述部位;

在上述外壳中的驱动装置和响应于模拟传送给用户的音频信息的驱动信号去运动上述接触杆部件，以一种根据上述驱动信号的振动模式去接触用户;和

位于驱动装置对面的偏置装置用以阻止接触杆部件的运动并在没有驱动信号时使接触杆返回基准位置。

14、按照权利要求13的部件，其中上述驱动装置包括响应于驱动信号可运动的衔铁和运动上述接触杆部件。

15、按照权利要求14的部件，其中上述偏置装置是由一对装在上述衔铁对面的簧片构成的。

16、按照权利要求15的部件，其中上述驱动装置还包括每个线圈绕在一个铁心上的一对线圈，上述铁心位于上述衔铁的对面，当由上述驱动信号激励时上述线圈产生一个电磁力和使上述衔铁去运动上述接触杆部件。

17、按照权利要求16的部件，其中上述衔铁包括具有两组相对着侧面的铁心零件，一组相对着侧面具有固定着的磁铁，并将上述磁铁定位使其磁极朝相同的方向，另一组相对着侧面具有固定着的极片，上述极片被定位为与上述线圈相邻和被固定至每个上述磁铁的一侧。

18、按照权利要求17的部件，其中极片在长度方向上超过上述磁铁的外边缘。

19、按照权利要求18的部件，还包括沿轴向分割开的上述线圈与衔铁位于其中间的一对框架零件，上述簧片被固定在上述框架中，上述框架零件形成一个通道，允许上述衔铁进入上述通道和偏移上述簧片和运动上述接触杆，上述簧片在没有上述驱动信号时保持上述衔铁处于上述框架零件均等分割的基准位置，上述框架零件限制了在由上述电磁力驱动下上述衔铁的运动。

20、按照权利要求19的部件，其中上述簧片包括形成在其上的一对平行的槽，以限定出一条挠性增强的带，所述带是当上述衔铁运动时起偏移作用的。

21、传送音频信息给用户的通信装置包括：

一个适合用户容易携带的小型的外壳;

在上述外壳中用于接收输入音频信号的小型化微音器;

置于上述外壳中并与上述微音器通信及转换上述输入音频信号为转换器驱动信号的处理装置;

一个转换器部件将由上述用户佩带和与上述处理装置通信，上述转换部件包括一个可运动去接触上述用户的接触杆部件和响应于上述驱动信号并运动上述接触杆以模拟上述输入音频信号的振动模式去接触上述用户的驱动装置。

22、按照权利要求21的装置，其中上述转换器件还包括位于上述驱动装置的对面的偏置装置，用于阻止上述接触杆零件的运动并当没有上述驱动信号时使上述接触杆零件返回到基准位置。

23、按照权利要求22的装置，其中上述处理装置包括音频放大装置和滤波装置，用于变换上述输入音频信号为上述驱动信号。

24、按照权利要求23的装置，其中上述放大和滤波装置是由一对具有信号增益能力的有源带通滤波器构成的。

25、按照权利要求21的装置，其中上述处理装置还包括用于允许另外一个音频信号源提出上述音频输入信号的第二音频输入装置，上述微音器在上述第二音频输入装置使用时被有条件地处于停止状态。

26、按照权利要求25的装置，其中上述处理装置包括一对信号处理通路，上述通路之一是从上述微音器和第二音频输入装置延伸到转换器部件，而上述另一个通路是从第二音频输入装置延伸到转换器，当上述微音器处在工作状态或当上述另一音频信号源提供的音频信号电平低于某一预定电平时，上述处理装置能启动上述一条通路和禁止上述另一条通路，当上述另一音频信号源提供的信号高于上述预定电平时，上述处理装置能禁止一条通路和启动上述另一条通路。

27、按照权利要求26的装置，其中上述处理装置保持上述另一通路处于启动状态，直至上述微音器被重新置于工作状态。

28、按照权利要求21的装置，其中上述转换器部件是安装在适合用户固定在手腕上的带子上和可移动地连接到上述处理装置。

29、按照权利要求21的装置，其中上述处理装置还包括输入信号静噪装置，当上述输入音频信号低于预定阈值时，由上述处理装置禁止产生上述驱动信号。

30、用于传送音频信号至用户的通信装置的转换器部件，包括：

一个外壳;

在上述外壳中的接触杆并可运动地通过上述外壳上的一个孔去接触上述用户;

在上述外壳中的驱动部件和可操作地运动上述接触杆去接触上述用户;

至少两个响应于模拟音频信息的驱动信号的驱动装置，上述驱动装置位于上述驱动零件的对面和驱动上述驱动零件因此运动上述接触杆零件以便上述接触杆零件根据上述驱动信号的一种振动模式去接触上述用户;和

在上述外壳中的偏置装置，用于当没有上述驱动信号时将上述接触杆零件返回到基准位置。

31、按照权利要求30的部件，其中上述驱动零件是以衔铁形式的和其中上述驱动装置是一对绕在铁心的线圈并安装在上述衔铁的对面，当由上述驱动信号通过时上述线圈产生电磁力运动上述衔铁。

32、按照权利要求31的部件，其中上述偏置装置安装在上述衔铁的对面并还能可操作地阻止上述衔铁的运动。

33、按照权利要求32的部件，其中上述偏置装置是由位于上述衔铁对面的一对簧片构成的。

34、按照权利要求33的部件，还包括一对沿轴向分隔开的框架零件，上述线圈和衔铁安装在上述零件的中间，上述簧片固定在上述框架上，上述框架零件提供通路，允许上述衔铁进入上述通道去偏移上述簧片并运动上述接触杆零件，当被上述电磁力驱动时上述框架零件限制了上述衔铁的运动。

35、按权利要求34的部件，其中上述簧片包括形成在其上的槽，以限定出一条挠性增强的带，所述带是当上述衔铁运动时起偏移作用的。

36、一个通信装置与可以戴在用户头上的物件的组合，用于传送音频信息给上述用户，上述装置包括安装在上述物件上的转换器部件和可操作地根据由上述装置接收的音频信息相对应的振动模式去接触上述用户的头部，允许用户的耳结构接收经过骨传导的音频信息。

37、权利要求36的组合，其中将由上述用户戴着的是一个安全头盔，上述转换器部件被安装在上述头盔中。

38、权利要求37的组合，其中上述转换器部件是由权利要求13所限定的类型。

39、权利要求36的组合，其中上述由用户戴着的是一对眼镜，上述转换器部件被安装在眼镜架上。

40、一种传递音频信息给用户的方法，包括以下步骤：

用一种接触杆以模拟音频信息的振动模式去接触用户颈部以上的部位，允许上述用户的耳结构经由骨传导接收上述音频信息。

41、权利要求40的方法，其中上述接触杆是在50Hz至8000Hz之间的频率振动。

42、权利要求41的方法，上述接触杆是在50Hz至3000Hz频率之间振动。

43、在一种用于传送音频信息给用户的装置中，上述装置包括一个具有接触杆的转换器部件，用来以模拟音频信息的振动模式去接触上述用户，其改进包括其中上述接触杆零件被设置在戴在用户头上的物件中，和被定位去接触上述用户的头部，因此允许上述用户的耳结构经由骨传导接收上述音频信息。

44、权利要求43的装置，其中上述转换器部件是定位在安全头盔中的。

45、权利要求43的装置，其中上述转换器部件是定位在一付眼镜的镜架上的。

46、在电话和由用户戴在身上的转换器的组合中，上述电话用于从电话网上接收信息和包括使上述信息变为可闻形式的装置，上述转换器与上述电话通信并接收以可闻形式的上述信息，上述转换器部件包括一个接触杆，该接触杆响应于上述信息并以模拟该信息的振动形式去接触上述用户。

47、权利要求46的组合，其中上述转换器部件是以电气方式连接到上述电话。

48、权利要求47的组合，其中上述转换器部件安装在上述用户戴在头上的物件上。

49、权利要求48的组合，其中上述电话包括具有发送机与接收机的手机，和其中上述转换器部件被上述接收机旁路。