CN112469467A - 具有非均匀膜片的可植入声音传感器 - Google Patents

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Abstract

本文提出的是可植入声音传感器，其中包括非均匀膜片，该非均匀膜片机械地联接到接收者的中耳或内耳的振动结构。非均匀膜片包括中央区和外围区，其中中央区的厚度大于外围区的厚度。

Description

具有非均匀膜片的可植入声音传感器
技术领域
本发明一般涉及用于可植入听力假体的可植入声音传感器。
背景技术
听力损失是一种感觉障碍，其通常是两种类型，即传导性的和/或感觉神经性的。当外耳和/或中耳的正常机械通路受到阻碍(例如，由于听小骨链或耳道的损伤)时，发生传导性听力损失。当存在内耳的损伤或从内耳到大脑的神经通路的损伤时，发生感觉神经性听力损失。
患有传导性听力损失的个体通常具有某种形式的残余听力，因为耳蜗中的毛细胞未受损。这样，患有传导性听力损失的个体通常接受生成耳蜗液运动的听觉假体。这样的听觉假体包括例如声学助听器、骨传导设备以及直接声学刺激器。
然而，在许多严重耳聋的人当中，其耳聋的原因是感觉神经性听力损失。那些遭受某种形式的感觉神经性听力损失的人不能从生成耳蜗液机械运动的听觉假体中获得适当的益处。这样的个体可以从可植入听觉假体中受益，这些假体以其他方式(例如，电学、光学等)刺激接收者的听觉系统的神经细胞。当感觉神经性听力损失是由于将声学信号转换为神经冲动的耳蜗毛细胞的缺乏或破坏而导致时，常常建议使用耳蜗植入物。听觉脑干刺激器是在接收者由于听神经的损伤而经受感觉神经性听力损伤时也可能会被提出的另一种类型的刺激听觉假体。
发明内容
在一个方面，提供了一种可植入听力假体的接收者中的声音传感器。该声音传感器包括：生物相容性壳体，其包括腔，该腔在壳体的第一端部处具有开口；非均匀膜片，其附接到壳体以便气密地密封开口；联接构件，其被配置为将非均匀膜片机械地联接到接收者的中耳或内耳的振动结构，以使得非均匀膜片响应于振动结构的振动而振动；以及振动传感器，其被设置在壳体中并且被配置为检测非均匀膜片的振动并且生成表示检测到的振动的信号。
在另一方面，提供了一种可植入声音传感器。可植入声音传感器包括：生物相容性壳体；附接到壳体的膜片，其中膜片包括至少第一部分和第二部分，第二部分的厚度小于第一部分的厚度，其中膜片被机械地联接到接收者的中部或内部的振动结构，以便响应于振动结构的振动而振动；以及振动传感器，其被设置在壳体中并且被配置为检测膜片的振动并且生成表示检测到的振动的信号。
在另一方面，提供了一种可植入到听力假体的接收者中的声音传感器。该声音传感器包括：包括开口的生物相容性壳体；定位在该开口处的膜片，其中该膜片在其几何中心处包括第一厚度，该第一厚度大于在膜片的外围处的厚度；联接构件，其被配置为将膜片机械地联接至接收者的中耳或内耳的振动结构，使得该膜片响应于该振动结构的振动而振动；以及振动传感器，其被设置在该壳体中并且被配置为检测膜片的振动并且生成表示所检测到的振动的信号。
附图说明
在本文中结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1A是例示出根据本文提出的某些实施例的植入到接收者中的听力假体的示意图；
图1B是图1A的听力假体的示意性框图；
图2A是根据本文提出的某些实施例的具有联接到接收者的振动结构的非均匀膜片的可植入声音传感器的示意性侧视图；
图2B是图2A的可植入声音传感器的示意性横截面图；
图2C是图2A的可植入声音传感器的非均匀膜片的底部透视图；
图3A、图3B和图3C是例示出常规膜片的操作的横截面图；
图4A、图4B和图4C是例示出根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的操作的横截面图；
图5是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图6是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图7是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图8是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图9是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图10是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图11是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图12是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图13是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图14是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图15是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图16是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图17是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图18是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图19是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；
图20是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图；以及
图21是根据本文提出的某些实施例的非均匀膜片的横截面图。
具体实施方式
本文提出的是可植入声音传感器，其包括与接收者的中耳或内耳的振动结构机械联接的膜片。膜片包括中央区和外围区，其中中央区的厚度大于外围区的厚度。
本文主要结合一种类型的可植入听力假体——即完全或全部可植入耳蜗植入物——来描述本发明的实施例。如本文中所使用的，完全可植入耳蜗植入物是指能够至少在一段时间内操作而无需任何外部设备的植入物。应当意识到，本发明的实施例也可以被实现在包括一个或多个外部组件的耳蜗植入物中。还将意识到，本发明的实施例可以被实现在现在已知或以后开发的任何部分或完全可植入听力假体中，包括但不限于声学助听器、听觉脑刺激器、中耳机械刺激器、混合电声假体或电地、听觉地和/或机械地刺激接收者的外耳、中耳或内耳的组件的其他假体。
图1A是被植入到接收者中的完全可植入的耳蜗植入物的透视图，被称为耳蜗植入物100。图1B是耳蜗植入物100的框图。为了易于描述，将一起描述图1A和图1B。
在其中植入了耳蜗植入物100的接收者具有外耳101、中耳105和内耳107。以下描述外耳101、中耳105和内耳107的组件，然后描述耳蜗植入物100。
在功能齐全的耳朵中，外耳101包括耳廓110和耳道102。声压或声波103由耳廓110收集，并被传导到耳道102中并通过耳道102。跨越耳道102的远端设置的是鼓膜104，其响应于声波103而振动。该振动通过中耳105的三个骨头(统称为小骨106并且锤骨108、砧骨109、镫骨111)而联接到卵形窗口或卵圆窗112。中耳105的骨头108、109和111用于过滤和放大声波103，使卵形窗口112响应于鼓膜104的振动而发声或振动。这种振动在耳蜗140内部建立外周淋巴的流体运动波。这种流体运动又激活了耳蜗140内部的微小毛细胞(未示出)。毛细胞的激活使适当的神经冲动被生成并被传送通过螺旋神经节细胞(未示出)和听觉神经114到达大脑(也未示出)，在那里它们被感知为声音。
如图所示，耳蜗植入物100包括暂时或永久植入在接收者中(即，在接收者的皮肤/组织下)的组件。耳蜗植入物100在图1A中被示出为具有外部设备142，如下所述，该外部设备被配置为向耳蜗植入物提供电力。
在图1A和图1B的说明性布置中，外部设备142可以包括设置在耳外(OTE)壳体中的电源(未示出)。这样，外部设备142有时被称为OTE单元或OTE组件142。OTE组件142还包括经皮能量传送链路的组件，称为外部能量传送配件。经皮能量传送链路被用来将功率(以及在某些情况下将数据)传送至耳蜗植入物100。可以认识到，各种类型的能量传送，诸如红外(IR)、电磁、电容和感应传送，可以被用来将功率和/或数据从OTE组件142传送到耳蜗植入物100。在图1A的说明性实施例中，外部能量传送配件包括外部线圈130，该外部线圈130形成感应射频(RF)通信链路的一部分。外部线圈130通常是由多匝电绝缘的单股或多股铂或金线组成的线天线线圈。OTE组件142还包括被放置于外部线圈130的线匝内的磁体(未示出)。应该意识到，图1A中示出的外部设备仅是说明性的，并且诸如耳后(BTE)组件之类的其他外部设备可以与本发明的实施例一起使用。
耳蜗植入物100还包括主可植入组件120、细长的电极配件118和可植入声音传感器150。主可植入组件120包括内部能量传送配件132、声音处理器152、刺激器单元154和电源156。内部能量传送配件132是经皮能量传送链路的组件，其包括初级内部/可植入线圈136以及被配置为从OTE组件142接收功率(以及可能的数据)的收发器135。在说明性实施例中，能量传送链路包括电感应RF链路，并且可植入线圈136是由多匝电绝缘的单股或多股铂或金线组成的线天线线圈。
声音传感器150被植入在乳突骨119中形成的腔中，以便在该实施例中延伸到中耳腔中。声音传感器150可以经由支架或其他安装单元(在图1A或图1B中未示出)而被固定在接收者内。
在操作中，声音传感器150被配置为通过使用在自然路径中或沿着自然路径发生的振动或压力变化、然后在耳朵中产生声波来检测在接收者的耳朵中接收到的声音。更具体地，声音传感器150感测接收者的诸如小骨106之类的中耳105或内耳107的结构的振动，诸如接收者其中一个体腔内的液体振动(例如，内耳道、耳蜗管等等)。接收者的耳朵结构的振动(在本文中被称为“振动结构”)是接收到从接收者的外耳101传播到中耳105和内耳107的声波的结果。也就是说，所接收的声波撞击在中耳或内耳结构的振动结构上，从而产生振动结构的振动。在图1A中所例示的实施例中，声音传感器150基于接收者的中耳骨的振动来检测声音，并且更具体地，基于砧骨109的振动来检测声音(即，砧骨109是图1A中的振动结构)。
如以下进一步描述的，可植入声音传感器150包括非均匀膜片164(图1A)，其经由联接构件166(图1A)而被机械地联接到砧骨109。这样，非均匀膜片164响应于砧骨109的振动而振动。声音传感器150包括振动传感器(图1A或图1B中未示出)，该振动传感器被配置为检测非均匀膜片164的振动，并且将检测到的振动转换成电信号，在本文中有时被称为麦克风信号，其被提供到主可植入组件120中的声音处理器152(例如，经由缆线)。在图1B中，这些麦克风信号由箭头158表示。声音处理器152被配置为将从可植入声音传感器150接收的麦克风信号158转换为数据信号，在图1B中由箭头160来表示。刺激器单元154基于数据信号160来生成电刺激信号。电刺激信号经由细长的电极配件118而被递送到接收者。
更具体地，细长的电极配件118具有连接到主植入组件120的近端和被植入在耳蜗140中的远端。电极配件118从主植入组件120通过乳突骨119延伸至耳蜗140。在一些实施例中，电极配件118可以至少被植入在基底区116中，并且有时进一步被植入。例如，电极配件118可以朝着被称为耳蜗顶点134的耳蜗140的顶端延伸。在某些情形中，电极配件118可以经由耳蜗造口122而被插入到耳蜗140中。在其他情况下，可以通过圆形窗口121、卵形窗112、海角123或者通过耳蜗140的顶端转弯147形成耳蜗造口。
电极配件118包括由弹力柔性材料形成的载体构件145，以及沿着载体构件145的长度设置的电极148的纵向对准并且向远侧延伸的阵列146，在本文中有时被称为电极阵列146。尽管电极阵列146可以被设置在载体构件145上，但是在大多数实际应用中，电极阵列146被集成到载体构件145中。这样，电极阵列146在本文中被称为被设置在载体构件145中。如所指出的，刺激器单元154生成由电极148施加到耳蜗140的刺激信号，从而刺激听神经114。
如所指出的，耳蜗植入物100包括完全可植入的假体，该假体能够在至少一段时间内进行操作，而不需要OTE组件142。因此，耳蜗植入物100还包括可充电电源156，其存储从OTE组件142接收的功率。电源156可以包括例如可充电电池。在耳蜗植入物100的操作期间，由电源156存储的功率按照需要而被分配到各种其他植入的组件。虽然图1B示出了位于主可植入组件120中的电源156，但是在其他实施例中，电源156可以被设置在分开的植入位置中。
接下来，将在下文中参照图2A和图2B描述可植入声音传感器150的实施例，其在本文中被称为包括非均匀膜片264的可植入声音传感器250。图2A是可植入声音传感器250的示意性透视图，而图2B是可植入声音传感器250的横截面图。图2C是与可植入声音传感器250的其余部分分开的非均匀膜片264的底部透视图。将一起描述图2A-图2C。
可植入声音传感器250包括生物相容性壳体262，其限定了腔261，腔261在壳体的第一端部263具有开口。膜片264被设置在壳体262的第一端部263处。特别地，膜片264被附接到壳体262，以便气密地密封壳体的第一端部263处的开口(即，防止体液进入到壳体262中)。膜片264可以被焊接到壳体262、与壳体形成在一起(例如，与壳体一体)等等。
在图2A和图2B的示例中，壳体262具有大致管状的形状。管状形状可以具有圆柱形或椭圆形的横截面形状。在备选实施例中，也可以使用其他形状，诸如具有正方形、矩形或其他多边形横截面形状的棱柱形。然而，出于植入和制造的目的，圆柱形形状可能是有利的。
可植入声音传感器250还包括具有第一端部268和第二端部269的联接构件266。联接构件266的第一端部268机械地联接到接收者的主体的振动结构270(例如小骨)，同时联接构件266的第二端部269被固定到非均匀膜片264。
接收者的主体的振动结构270是接收者的主体的一部分，诸如接收者的中耳或内耳的一部分，其被配置为由于接收到从接收者的外耳传播到中耳和/或内耳107的声波而振动。也就是说，所接收的声波导致中耳或内耳结构的振动，或者传播通过中耳腔，从而产生腔内流体的振动。振动结构270例如可以是接收者的鼓膜、小骨(包括锤骨、砧骨或镫骨中的任何一个)、卵形窗、圆形窗、水平管、后管、上管等中的任何一个。医生、外科医生或其他受过训练的医学专业人员通常确定哪个内耳或中耳结构要机械联接到联接构件266的第一端部268。
联接构件266的第一端部268和振动结构270之间的机械联接可以以多种方式来实现。例如，在一些实施例中，第一端部268可以是具有轻微加载力的表面到表面机械接触，以将第一端部268保持在抵靠振动结构270的位置。在其他实施例中，第一端部268可以是用骨水泥或其他类型的生物相容性粘合剂被固定到振动结构270。
如上所指出，联接构件266的第二端部269被固定/附接到非均匀膜片264。这样，振动结构270的振动经由(通过)联接构件266而被转发到非均匀膜片264。如下文进一步描述的，非均匀膜片264是柔性的，并且被配置为响应于联接构件266的振动而振动。
如所指出的，膜片264被设置在壳体262的第一端部263处。设置在壳体262中的是振动传感器272和发射器电路装置(发射器)274。振动传感器272可以是以下中的任何一个：驻极体麦克风、机电麦克风、压电麦克风、微机电系统(MEMS)麦克风、加速度计、光学干涉仪、压力传感器或者现在已知或以后开发的任何其他类型的振动传感器。在膜片264与振动传感器272之间存在充满气体(空气)或液体的振动腔室276。例如，在振动传感器272为驻极体麦克风、MEMS麦克风、加速度计或光学干涉仪的实施例中，振动腔室276可以填充有气体，诸如氦气或另一种气体。对于振动传感器272是压电麦克风或压力传感器的实施例，振动腔室276可以填充有液体，诸如油、硅凝胶或其他液体。在操作中，振动传感器272被配置为检测膜片264的振动/挠曲并且至少部分地基于所检测到的振动来生成电信号273。
在某些实施例中，由振动传感器272生成的电信号273经由电线275或其他类似的电连接机制而被提供到发射器电路装置274。发射器电路装置274可以包括一个或多个分立电路组件、一个或多个集成电路和/或专用处理器，该专用处理器被配置为准备或调节电信号273(例如，放大等)以用于传输到声音处理器，诸如相关于图1B所示出和描述的声音处理器152。发射器电路装置274被配置为经由有线或无线通信链路(图2A和图2B中未示出)将原始的或经调节/处理的电信号(在本文中被称为麦克风信号)发送到声音处理器。在一些实施例中，在图2B中由箭头237来表示的通信链路在某些实施例中还可以被用来向可植入声音传感器250提供操作功率。
如上所指出，非均匀膜片264是柔性的并且被配置为响应于联接构件266的振动而振动。另外，在本文所提出的实施例中，非均匀膜片264由具有不同厚度的多个不同部分/分部组成(形成)。更具体地，如图2B和图2C中所示，非均匀膜片264包括具有第一厚度(D1)的第一或中央部分/区280和具有小于中央区280厚度的第二厚度(D2)的第二或外围部分/区282。如图2C中所示，中央区280具有大体圆柱形的形状(圆形横截面形状)，并且外围区282包括围绕中央区280的环形形状(即，围绕中央区280的外边缘延伸)。也就是说，非均匀膜片264在膜片264的几何中心/中间具有较大的厚度，并且在膜片264的外周(周边)处具有较小的厚度。膜片264被称为“非均匀膜片”是由于膜片264的厚度在膜片264的几何中心处最大的事实，并且因为厚度在整个膜片264上是不一致的，因此在本文中有时被称为“集中式非均匀膜片”，或更简单地被称为“非均匀膜片”。
如图2B中所示，非均匀膜片264可以被描述为具有总区域283，其中总区域283的一部分由中央区280形成，而总区域283的一部分由周边区282形成。应当意识到，在本文所提出的不同实施例中，中央区280的大小相对于总区域283的大小和外围区282的大小可以变化。在某些示例中，中央区280可以形成膜片264的总区域283的至少大约百分之五十(50％)。在其他示例中，中央区280可以形成膜片264的总区域283的至少大约50％，但小于膜片264的总区域282的大约百分之七十五(75％)。
根据本文所提出的某些实施例，中央区280和外围区282是一体的/集成的并且由相同的材料形成。例如，中央区280和外围区282可以分别由钛、钛合金或另一种生物相容性材料制成，其被配置为气密地密封壳体262的端部262并且响应于联接构件266的移动而振动。
在其中中央区280和外围区282是一体的某些实施例中，可以使用激光微加工工艺来形成非均匀膜片264，其中去除材料以形成非均匀膜片264的较薄的区/部分(例如，以圆柱形形状的片材开始，并去除外边缘周围的部分以形成较薄的外围区)。在其中中央区280和外围区282是一体的其他实施例中，可以使用表面沉积工艺来形成非均匀膜片264，其中添加材料以形成较厚的中央区(例如，从平面/平坦膜开始并在其表面上添加/沉积材料以形成较厚的中央区)。
在其他实施例中，中央区280和外围区282可以是彼此附接的、分开的组件。例如，外围区282可以形成为平面膜，而中央区280可以被附接到其表面(例如，经由焊接、使用粘合剂等)。
如下文进一步描述的，相对于外围区282的厚度，中央区280的增加的厚度导致了非均匀膜片264与具有基本均匀厚度的常规膜片显著不同的力学(机械操作)——特别是当与接收者的主体的振动结构联接时。参考图3A-图3C以及图4A-图4C对此进行了说明。其中图3A-图3C是例示出了可植入声音传感器的常规膜片的操作的示意性横截面图。图4A-图4C是例示出了根据本文提出的实施例的可植入声音传感器的非均匀膜片的操作的简化示意图。
首先参考图3A，示出的是机械地附接到壳体362以及附接到联接构件366的常规膜片357的简化横截面图。联接构件366将膜片357机械地联接到接收者的振动结构(图3A-图3C中未示出)。膜片357在图3A中被示出在静止或默认位置，这里膜片357与参考轴线355基本成一直线。
在操作中，振动结构响应于经由接收者的外耳接收到的声学信号(声波)而振动。振动结构的这种振动将振动给予到联接构件366，联接构件366继而又沿着振动轴线369将振动传授给予到膜片357。膜片357的振动在图3B和图3C中分别用箭头371A和371B来表示。也就是说，如箭头371A所示，膜片357将变形/挠曲来进入存在于膜片357与振动传感器(图3A-图3C中未示出)之间的振动腔室376中，并且如箭头371B所示，膜片357将变形/挠曲来远离壳体362的腔室376。膜片357的这种振动引起振动腔室376的内容物(例如，气体或液体)的移动/移位。
由于联接构件366到膜片357的机械附接，并且由于膜片357的均匀厚度，膜片357的最大位移被局部化在联接构件366附接到膜片357的相对小的区域。也就是说，如图3B和图3C中所示，最大位移仅发生在膜片357的被局部化到振动轴线369的区域(即，仅膜片357在物理上附接到联接构件366的区域)。然后，作为距振动轴线369的横向距离的函数，位移量以基本均匀的方式减小。为了易于描述，图3B和图3C在本文中被称为“局部化”最大位移。
膜片357的局部化最大位移的结果是，如图3B中所示的在371A的方向上的第一位移体积(V1A)，以及如图3C中所示的在371B方向上的第二位移体积(V1B)。位移体积V1A和V1B是指腔室376的内容物的体积，腔室376的内容物针对在振动结构处接收(即撞击在其上)的给定声学信号(声波)而在膜片357的最大位移点处分别在方向371A和371B上位移。这些位移量V1A和V1B是由壳体362内的振动传感器检测到的。
接下来参考图4A，示出的是根据本文提出的实施例的非均匀膜片464的简化横截面图。在图4A-图4C的示例中，非均匀膜片464具有与图2A-图2C的非均匀膜片264相同的通用布置。特别地，非均匀膜片464包括具有第一厚度(D1)的中央区480和具有小于中央区480的第一厚度的第二厚度(D2)的外围区482。中央区480具有大体圆柱形的形状，并且外围区482包括围绕中央区480的环形形状(即，围绕中央区480的外边缘延伸)。也就是说，膜片464在膜片464的几何中心/中间具有较大的厚度，并且在膜片464的外周(外围)处具有较小的厚度。
如图所示，非均匀膜片464机械地附接到壳体462以及附接到联接构件466。联接构件466将膜片464机械地联接到接收者的振动结构(图4A-图4C中未示出)。膜片464在图4A中被示出在静止或默认位置，这里膜片464与参考轴线455基本成一直线。
在操作中，振动结构响应于经由接收者的外耳接收到的声学信号(声波)而振动。振动结构的这种振动将振动给予到联接构件466，联接构件466继而又沿着振动轴469将振动给予到非均匀膜片464。非均匀膜片464的振动在图4B和图4C中分别用箭头471A和471B来表示。也就是说，如箭头471A所示，非均匀膜片464将变形/挠曲来进入存在于非均匀膜片464和振动传感器(图4A-图4C中未示出)之间的振动腔室476中，并且如箭头471B所示，非均匀膜片464将变形/挠曲来远离壳体462的振动腔室476。非均匀膜片464的这种振动引起振动腔室476的内容物(例如，气体或液体)的移动/移位。
如以上参考图3A-图3C所指出的，对于具有均匀厚度的常规膜片，机械联接的振动仅在膜片的被局部到振动轴线的区域处引起常规膜片的最大位移。但是，如图4B和图4C中所示，本文提出的诸如非均匀膜片464之类的非均匀膜片的机械性能导致最大位移的显著不同(即，增加)的区域。更具体地，由于联接构件466机械附接至膜片464，并且由于膜片464的非均匀厚度，因此膜片464的最大位移通常发生在整个中央区480上。然后，位移量在中央区480和外围区482的连结处(即，在从较厚过渡到较薄的膜片的区域中)减小。位移然后作为距振动轴线469的横向距离的函数以基本均匀的方式在外围区482上减小。换句话说，相对于外围区482的中央区480的较大厚度导致中央区480的基本上整体(即，基本上全部较厚部分)响应于来自联接元件466的振动而移动，而外围区482变形。为了易于描述，在图4B和图4C中示出的这种类型的膜片位移在本文中被称为“分布式”最大位移。
如上所指出，在本文提出的不同实施例中，非均匀膜片的中央区的尺寸可以变化。例如，非均匀膜片464的中央区480可以形成膜片464的总区域的至少大约50％。因此，在这样的实施例中，膜片464的至少大约50％响应于给定的声学信号而达到最大位移。
膜片464的分布式最大位移的结果是，如图4B中所示的在471A的方向上的第一位移体积(V2A)，以及如图4C中所示的在471B的方向上的第二位移体积(V2B)。位移体积V2A和V2B是指腔室476的内容物的体积，腔室476的内容物针对在振动结构处接收的给定声学信号而在膜片464的最大位移点处分别在方向471A和471B上位移。这些位移量V2A和V2B是由壳体462内的振动传感器检测到的。
通常，如果膜片357和464具有相同的外部尺寸(例如，直径)，并且通过相同的联接构件联接至相同的振动结构，则相同的声学信号将引起膜片464位移对应振动腔室的更多内容物。也就是说，在这种情形下(即，相同的声学信号、相同的振动结构和相同的联接)，V2A大于V1A并且V2B大于V1B。相对于常规膜片，由非均匀膜片464生成的增加的位移体积意味着：非均匀膜片464和相关联的可植入声音传感器对撞击在振动结构上的声学信号更加敏感(即，在所提出的实施例中，对于相同的声学信号而言，腔室的更多内容物被移动)。
如上所详述，根据本文提出的实施例，非均匀膜片的某些部分的厚度增加，以便增加可植入声音传感器的整体灵敏度。也就是说，当与机械联接到接收者的解剖结构的振动结构一起使用时，通过改变膜片中间的厚度并因此改变其刚度，本文提出的技术在保持相同的总直径的同时提高了灵敏度(即，对于相同的外形因子而言，麦克风变得更加敏感)。一般而言，反直觉是，较厚的膜片将提供提高的灵敏度并提供更好的声音性能，如本文提出的非均匀膜片的情况那样。相反，传统的想法是可以通过增加膜片的直径(即总区域)和/或减小膜片的厚度来提高麦克风灵敏度(即，传统上，目标是使膜片尽可能薄以使它们最快速地响应)。
图2A和图2B以及图4A-图4C已经参考用于非均匀膜片的一种具体布置进行了描述。然而，应当意识到，根据本文提出的实施例的非均匀膜片可以具有许多其他物理布置，这些其他物理布置为非均匀膜片提供了与参考图4A-图4C描述的相似的机械性能。这样的其他合适布置的示例在图5-图21中被示出。在图5-图21的每一个图中，对应的非均匀膜片由具有第一厚度(D1)的中央区和具有小于中央区的第一厚度的第二厚度的外围区组成，从而以与以上参考图4A-图4C描述的类似方式进行操作。
首先参见图5，示出的是根据本文提出的实施例的联接至联接构件566的非均匀膜片564。在图5的示例中，非均匀膜片564包括中央区580和外围区582。中央区580具有大体圆柱形的形状，而外围区582包括围绕中央区580的环形形状(即，围绕中央区580的外边缘延伸)。尽管外围区582具有大体环形形状，但是其也具有波浪形或脊形的横截面形状(即，分别具有波浪形或脊形的内表面581A和外表面581B)。也就是说，与其中外围区区通常是平面构件的图2B和图4A-图4C的相反，外围区582是波浪形构件。
接下来参见图6，示出的是根据本文提出的实施例的联接至联接构件666的非均匀膜片664。在图6的示例中，非均匀膜片664包括中央区680和外围区682。中央区680具有大体圆柱形的形状，而外围区682包括围绕中央区680的环形形状(即，围绕中央区680的外边缘延伸)。
在图2B和图4A-图4C的示例中，对应的圆柱形中央区位于膜片的内表面处(即，中央区延伸到可植入声音传感器的振动腔室中)。在图6的示例中，中央区680位于膜片664的外表面处(即，中央区680远离可植入声音传感器的振动腔室延伸)。
接下来参见图7，示出的是根据本文提出的实施例的联接至联接构件766的非均匀膜片764。在图7的示例中，非均匀膜片764包括中央区780和外围区782。中央区780具有大体圆柱形的形状，而外围区782包括围绕中央区780的环形形状(即，围绕中央区780的外边缘延伸)。
在图2B和图4A-图4C的示例中，对应的圆柱形中央区位于膜片的内表面处(即，中央区延伸到可植入声音传感器的振动腔室中)。在图7的示例中，中央区780位于膜片764的外表面以及膜片764的内表面处。换句话说，中央区780具有延伸到可植入声音传感器的振动腔室中的第一部分780A和远离可植入声音传感器的振动腔室延伸的第二部分780B。
接下来参见图8，示出的是根据本文提出的实施例的联接至联接构件866的非均匀膜片864。在图8的示例中，非均匀膜片864包括中央区880和外围区882。中央区880具有大体圆锥形状，而外围区882包括围绕中央区880的环形形状(即，围绕中央区880的外边缘延伸)。
接下来参见图9，示出的是根据本文提出的实施例的联接至联接构件966的非均匀膜片964。在图9的示例中，非均匀膜片964包括中央区980和外围区982。中央区980具有大体圆锥形状，而外围区982包括围绕中央区980的环形形状(即，围绕中央区980的外边缘延伸)。
在图8的示例中，圆锥形中央区880位于膜片864的外表面处(即，中央区880远离可植入声音传感器的振动腔室延伸)。在图9的示例中，中央区980位于膜片964的内表面处(即，中央区680延伸到可植入声音传感器的振动腔室中)。
接下来参见图10，示出的是根据本文提出的实施例的联接至联接构件1066的非均匀膜片1064。在图10的示例中，非均匀膜片1064包括中央区1080和外围区1082。外围区1082包括围绕中央区1080的环形形状(即，围绕中央区1080的外边缘延伸)。在图10的示例中，中央区1080位于膜片1064的外表面以及膜片1064的内表面处。换句话说，中央区1080具有延伸到可植入声音传感器的振动腔室中的第一锥形部分1080A和远离可植入声音传感器的振动腔室延伸的第二锥形部分1080B。
接下来参见图11，示出的是根据本文提出的实施例的联接至联接构件1166的非均匀膜片1164。在图11的示例中，非均匀膜片1164包括中央区1180和外围区1182。中央区1180具有细长的圆锥形状，其中圆锥的表面由非直线曲率限定。外围区1182包括围绕中央区1180的环形形状(即，围绕中央区1180的外边缘延伸)。
接下来参见图12，示出的是根据本文提出的实施例的联接至联接构件1266的非均匀膜片1264。在图12的示例中，非均匀膜片1264包括中央区1280和外围区1282。中央区1280具有大体扁平的圆锥形状，而外围区1282包括围绕中央区1280的环形形状(即，围绕中央区1280的外边缘延伸)。
接下来参见图13，示出的是根据本文提出的实施例的联接至联接构件1366的非均匀膜片1364。在图13的示例中，非均匀膜片1364包括中央区1380和外围区1382。中央区1380具有大体四面体或半球形形状，而外围区1382包括围绕中央区1380的环形形状(即，围绕中央区1380的外边缘延伸)。接下来参见图14，示出的是根据本文提出的实施例的联接至联接构件1466的非均匀膜片1464。在图14的示例中，非均匀膜片1464包括中央区1480和外围区1482。中央区1480具有大体抛物面或抛物线形状，而外围区1482包括围绕中央区1480的环形形状(即，围绕中央区1480的外边缘延伸)。
总的来说，图5-图14例示出了具有中央区的非均匀膜片，每个中央区均由基本圆形的基部来限定，其中外围区具有围绕中央区的圆形基部的环形形状。应当意识到，具有基本圆形基部的中央区的使用是说明性的，并且其他形状也是可能的。例如，图15是根据本文提出的实施例的具有中央区1580和外围区1582的非均匀膜片1564的俯视图。在该实施例中，中央区1580由大致正方形的基部1587来限定。
作为另一个示例，图16是根据本文提出的实施例的具有中央区1680和外围区1682的非均匀膜片1664的俯视图。在该实施例中，中央区1680由大致三角形的基部1687来限定。
应当意识到，在本文提出的某些实施例中，非均匀膜片的中央区可以包括一个或多个孔或切口，其例如可以相对于基本上实心的中央区减小中央区的重量。图17-图19是非均匀膜片的俯视图，该膜片在其中央区中包括切口。
更具体地说，首先参见图17，示出的是包括中央区1780和外围区1782的非均匀膜片1764。在该示例中，中央区1780包括从中央区1780的中心1788向外延伸的多个细长的切口1786。在该示例中，切口1786在中央区1780的外边缘1789之前终止。
接下来参见图18，示出的是包括中央区1880和外围区1882的非均匀膜片1864。在该示例中，中央区1880包括从中央区1880的中心1888向外延伸的多个细长的切口1886。在该示例中，切口1886延伸到中央区1880的外边缘1889。换句话说，中央区1880包括从其中心1888延伸的多个臂1890。
接下来参见图19，示出的是包括中央区1980和外围区1982的非均匀膜片1964。在该示例中，中央区1980包括纵向延伸穿过中央区1980的多个圆柱形通道1986。
如上所述，图5例示出了根据本文提出的实施例的非均匀膜片564，其包括具有波浪形或脊形的横截面形状(即，分别具有波浪形或脊形的内表面581A和外表面581B)的外围区582。也就是说，图5例示出了其中外围区582是波浪形构件的实施例。
在图5中，波浪形的外围区582与中央区580大致共面。应当意识到，波浪形的外围区582和中央区580的这种共面布置是说明性的，并且可以在本文提出的实施例中使用其他布置。例如，图20例示出了根据本文提出的实施例的非均匀膜片2064的实施例，其包括具有波浪形或脊形的横截面形状的外围区2082和中央区2080。但是，在该示例中，外围区2082与中央区2080基本正交(即，中央区2080和外围区2082不共面)。
图21例示出了根据本文提出的实施例的非均匀膜片2264的另一个实施例，其包括具有波浪形或脊形的横截面形状的外围区2082和中央区2280。然而，在该示例中，外围区2282基本平行于中央区2180(即，中央区2180和外围区2182位于基本平行的平面中)。如图21中所示，外围区2182经由间隔元件2191而被机械地附接到中央区2180。在某些实施例中，中央区2180、外围区2182和间隔元件2191可以是由相同材料形成的整体结构。在其他实施例中，中央区2180、外围区2182和间隔元件2191中的一个或多个可以是分立组件，其(例如，经由焊接)而接合至一个或多个其他元件。
应当意识到，上述实施例不是互相排斥的，并且可以以各种方式和布置来组合各种实施例。
本文描述和要求保护的发明在范围上不受本文所公开的特定优选实施例的限制，因为这些实施例旨在作为说明，而不是限制本发明的若干方面。任何等同的实施例都旨在落入本发明的范围内。实际上，除了本文中示出和描述的那些之外，根据前述描述，本发明的各种修改对于本领域技术人员将变得显而易见。这样的修改也旨在落入所附权利要求的范围内。

Claims (28)

1.一种可植入到听觉假体的接收者中的声音传感器，所述声音传感器包括：
生物相容性壳体，包括腔，所述腔在所述壳体的第一端部处具有开口；
非均匀膜片，附接到所述壳体以便气密地密封所述开口，
联接构件，被配置为将所述非均匀膜片机械地联接到所述接收者的中耳或内耳的振动结构，以使得所述非均匀膜片响应于所述振动结构的振动而振动；以及
振动传感器，被设置在所述壳体中，并且被配置为检测所述非均匀膜片的振动并且生成表示检测到的振动的信号。
2.根据权利要求1所述的声音传感器，其中所述非均匀膜片包括：中央区以及外围区，所述中央区被设置在所述非均匀膜片的中心处，所述外围区被设置在所述中央区的周围，并且将所述中央区联接到所述壳体，
其中所述中央区的厚度大于所述外围区的厚度。
3.根据权利要求2所述的声音传感器，其中所述非均匀膜片包括由所述中央区和所述外围区形成的总区域，并且其中所述中央区形成所述非均匀膜片的所述总区域的至少大约百分之五十(50％)。
4.根据权利要求3所述的声音传感器，其中所述中央区形成小于所述非均匀膜片的所述总区域的大约百分之七十五(75％)。
5.根据权利要求2所述的声音传感器，其中所述中央区和所述外围区是一体的，并且由相同的材料形成。
6.根据权利要求2所述的声音传感器，其中当所述非均匀膜片响应于所述振动结构的振动而振动时，所述中央区的大致整体区移位大致相同的量，并且移位的所述量在所述中央区与所述外围区的连结处开始减小。
7.根据权利要求2所述的声音传感器，其中所述中央区和所述外围区是共面的。
8.根据权利要求2所述的声音传感器，其中振动腔室在所述非均匀膜片与所述振动传感器之间被设置在所述壳体中，并且其中所述中央区从所述非均匀膜片的外表面延伸远离所述振动腔室。
9.根据权利要求2所述的声音传感器，其中振动腔室在所述非均匀膜片与所述振动传感器之间被设置在所述壳体中，并且其中所述中央区从所述非均匀膜片的内表面延伸到所述振动腔室中。
10.根据权利要求2所述的声音传感器，其中所述中央区具有圆柱形状，并且其中所述外围区包括围绕所述中央区的外边缘设置的环形形状。
11.根据权利要求2所述的声音传感器，其中所述中央区具有圆锥形状、细长圆锥形状或扁平圆锥形状中的至少一个，并且其中外围区包括围绕所述中央区的外边缘设置的环形形状。
12.根据权利要求2所述的声音传感器，其中所述中央区具有四面体形状或半球形形状中的至少一个，并且其中外围区包括围绕所述中央区的外边缘设置的环形形状。
13.根据权利要求2所述的声音传感器，其中所述中央区包括一个或多个切口。
14.根据权利要求1所述的声音传感器，还包括：
发射器电路装置，被设置在所述生物相容性壳体内部，并且被配置为将表示所述检测到的振动的所述信号提供到植入在所述接收者中的一个或多个其他组件。
15.一种可植入听力假体，包括根据权利要求1所述的声音传感器、声音处理器和刺激器单元，所述刺激器单元被配置为生成刺激信号，以用于递送到所述非均匀膜片的接收者的耳朵振动。
16.一种可植入声音传感器，包括：
生物相容性壳体；
附接到所述壳体的膜片，其中所述膜片包括至少第一部分和第二部分，所述第二部分的厚度小于所述第一部分的厚度，其中所述膜片被机械地联接到接收者的中部或内部的振动结构，以便响应于所述振动结构的振动而振动；以及
振动传感器，被设置在所述壳体中，并且被配置为检测所述膜片的振动并且生成表示检测到的振动的信号。
17.根据权利要求16所述的可植入声音传感器，其中所述第一部分被设置在所述膜片的中心处，其中所述第二部分是围绕所述第一部分设置的区，并且将所述第一部分联接至所述壳体。
18.根据权利要求16所述的可植入声音传感器，其中所述膜片包括由所述第一部分和所述第二部分形成的总区域，并且其中所述第一部分形成所述膜片的所述总区域的至少大约百分之五十(50％)。
19.根据权利要求18所述的可植入声音传感器，其中所述第一部分形成小于所述膜片的所述总区域的大约百分之七十五(75％)。
20.根据权利要求16所述的可植入声音传感器，其中所述第一部分和所述第二部分是一体的，并且由相同的材料形成。
21.根据权利要求16所述的可植入声音传感器，其中当所述膜片响应于所述振动结构的振动而振动时，所述第一部分的大致整体区被移位大致相同的量，并且其中移位的所述量在所述第二部分上变化。
22.根据权利要求16所述的可植入声音传感器，其中所述第一部分和部分部分是共面的。
23.根据权利要求16所述的可植入声音传感器，其中振动腔室在所述膜片与所述振动传感器之间被设置在所述壳体中，并且其中所述第一部分从所述膜片的外表面延伸远离所述振动腔室。
24.根据权利要求16所述的可植入声音传感器，其中振动腔室在所述膜片与所述振动传感器之间被设置在所述壳体中，并且其中所述第一部分从所述膜片的内表面延伸到所述振动腔室中。
25.根据权利要求16所述的可植入声音传感器，还包括联接构件，所述联接构件被配置为将所述膜片的所述第一部分机械地联接至所述接收者的中耳或内耳的所述振动结构。
26.根据权利要求16所述的声音传感器，还包括：
发射器电路装置，被设置在所述生物相容性壳体内部，并且被配置为将表示所述检测到的振动的所述信号提供到植入在所述接收者中的一个或多个其他组件。
27.一种可植入听力假体，包括根据权利要求16所述的声音传感器、声音处理器和刺激器单元，所述刺激器单元被配置为生成刺激信号，以用于递送到所述膜片的接收者的耳朵振动。
28.一种可植入到听觉假体的接收者中的声音传感器，所述声音传感器包括：
包括开口的生物相容性壳体；
定位在所述开口处的膜片，其中所述膜片在其几何中心处包括第一厚度，所述第一厚度大于在所述膜片的外围处的厚度；
联接构件，被配置为将所述膜片机械地联接至所述接收者的中耳或内耳的振动结构，使得所述膜片响应于所述振动结构的振动而振动；以及
振动传感器，被设置在所述壳体中，并且被配置为检测所述膜片的振动并且生成表示检测到的振动的信号。
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