JP5649655B2 - 骨伝導を介して音を伝達するための口腔内装置 - Google Patents

骨伝導を介して音を伝達するための口腔内装置 Download PDF

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Description

（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６１／２４８，２６２号（２００９年１０月２日出願）の非仮出願である。該仮出願の全内容は、参照により本明細書に引用される。
（発明の分野）
本発明は、口腔内装置によって、骨伝導を介して、音を伝達するための方法および装置に関する。
小型電子機器および材料科学の近年の発展は、骨伝導の原理を利用して、音の伝達を促進する、作動変換器を組み込む、口腔内装置の創造をもたらした。そのようなＩＯＡは、片側難聴または片耳ろうを患う患者の治療（例えば、米国特許出願第１１／７５４，８２３号参照）、耳鳴を患う患者の治療（例えば、米国特許出願第１１／８４５，７１２号参照）、双方向通信の促進（例えば、米国特許出願第１１／９５２，７８０号および１２／１７５，２４０号参照）、およびデジタルオーディオプレーヤ等の消費者電子機器製品（例えば、米国特許出願第１２／４６４，３１０号参照）を含む、種々の用途における使用に関して説明されている。前述のＩＯＡは、異種問題およびニーズに対処するように示されるが、ユーザが、長期間、ＩＯＡを装用するという共通のニーズを有する。これは、ＩＯＡが、ユーザの口内の快適性のために最適化されるように設計されることを必要とする。そのようなＩＯＡが、本明細書に説明される。
一実施形態では、口腔内装置は、ユーザ快適性のために最適化され、装置の長期装用を促進するように提供され、骨伝導音伝達を提供するためのアクチュエータと、アクチュエータに連結され、アクチュエータに音を生成させる、送受信機と、アクチュエータおよび送受信機を含む、第１のチャンバであって、１つ以上の歯に連結するように適合される、第１のチャンバとを含む。
前述の側面の実装は、以下のうちの１つ以上を含み得る。
アクチュエータ駆動装置または増幅器は、アクチュエータに接続可能である。第２のチャンバは、アクチュエータおよび送受信機を駆動させるための電源を格納するために使用可能である。ブリッジは、第１および第２のチャンバを接続可能である。ブリッジは、ブリッジ内に内蔵される、電気ケーブルまたはアンテナを有することが可能である。ブリッジは、ワイヤ補強フレーム、ポリマー材料、またはポリマー材料とワイヤ補強フレームの組み合わせであることが可能である。質量は、アクチュエータに接続可能である。質量は、タングステン等の錘、あるいはバッテリまたは電子モジュール等の質量を伴う、好適なモジュールであることが可能である。アクチュエータは、圧電変換器であることが可能である。アクチュエータの構成は、長方形梁または片持ち梁ベンダ構成であることが可能である。１つ以上のセラミックまたはアルミナスタンドは、アクチュエータを他の構成要素に接続可能である。圧縮性材料は、アクチュエータを囲むことが可能である。非圧縮性材料は、アクチュエータおよび圧縮性材料を被覆可能である。再充電可能電源は、送受信機およびアクチュエータに給電可能である。誘導充電器は、バッテリを再充電可能である。チャンバは、カスタム口腔デバイスであることが可能である。事前構築筐体は、質量のために提供可能である。事前構築筐体は、アームと、１つ以上の裏面接点とを有し、アームおよび接点は、歯に対して、質量を付勢するように適合される。マイクロホンは、送受信機に接続可能であって、マイクロホンは、口腔内または口腔外に位置付けられる。データ記憶デバイスは、装置内に内蔵可能である。第１のマイクロホンは、身体伝導音を拾うことが可能であって、第２のマイクロホンは、周囲音を拾うことが可能であって、雑音消去装置は、身体伝導音から周囲音を取り去るために使用可能である。アクチュエータは、歯、上顎骨、下顎骨、または口蓋骨を通して、音を伝達する。結合ユニットは、送受信機に音を提供可能であって、結合ユニットは、外部音源と通信するように適合される。送受信機は、有線送受信機または無線送受信機であることが可能である。
好ましい実施形態の利点は、以下のうちの１つ以上を含み得る。口腔内装置の挿入および除去の容易性、快適な適合、安全性の増加（例えば、ユーザが、装置を誤嚥する、または装置がユーザの気管内に詰る可能性がないように）、装置を装用している間の飲食能力、長期間の装置装用能力（例えば、２時間超の間）、装置がユーザによって誤嚥される、またはユーザの気管に誤って詰まる可能性がないような安全性の向上、ユーザの歯または複数の歯、あるいは歯科用糊、接着剤、接合材料等によって、ユーザの歯科生体構造の一部に装置を接着または添着する必要なく、歯肉組織または口蓋等のユーザの歯または複数の歯と歯科生体構造の別の部分の一部上への固着適合、歯の表面の任意の部分あるいは装置のユーザによる挿入または使用のための歯科生体構造の任意の他の部分の任意の除去または改変（例えば、研削、切除、研磨等）を含む、歯科生体構造の修正あるいは改変の任意の必要性がないこと。
本発明はさらに、例えば、以下を提供する。
（項目１）音伝達のための口腔内装置であって、
ａ．ユーザの歯の任意の部分または歯科生体構造の他の部分の任意の修正または改変を必要とせずに、ユーザの口内に添着可能な口腔内骨伝導音伝達デバイスと、
ｂ．前記口腔内骨伝導音伝達デバイスを含むための筐体と
を備え、
前記筐体は、長期口腔内装のために最適化された形状因子を有することにより、ユーザ快適性を改善し、前記筐体は、第１および第２のチャンバを含み、前記第１および第２のチャンバは、ブリッジによって接続され、かつ、１つ以上の歯に固着されている、
装置。
（項目２）ａ．骨伝導音伝達を提供するためのアクチュエータと、
ｂ．前記アクチュエータに連結され、前記アクチュエータに音を生成させる増幅器またはアクチュエータ駆動装置と
を備えている、項目１に記載の装置。
（項目３）前記アクチュエータ駆動装置または増幅器に連結された無線受信機を備えている、項目２に記載の装置。
（項目４）前記アクチュエータ駆動装置または増幅器に連結された音再生装置を備えている、項目２に記載の装置。
（項目５）前記アクチュエータに連結された質量を備えている、項目２に記載の装置。
（項目６）前記質量は、錘、バッテリ、電子モジュールのうちの１つを備えている、項目５に記載の装置。
（項目７）前記アクチュエータは、圧電変換器を備えている、項目２に記載の装置。
（項目８）前記チャンバのうちの１つは、前記アクチュエータと前記増幅器またはアクチュエータ駆動装置を駆動させるための電源とを格納している、項目１に記載の装置。
（項目９）前記ブリッジは、前記ブリッジ内に内蔵された電気ケーブルまたはアンテナを備えている、項目１に記載の装置。
（項目１０）前記ブリッジは、ワイヤ補強フレーム、ポリマー材料、ポリマー材料とワイヤ補強フレームの組み合わせのうちの１つを備えている、項目１に記載の装置。
（項目１１）前記チャンバは、約６ｍｍ以下の歯の頬側面から頬までの幅または厚さを備えている、項目１に記載の装置。
（項目１２）前記チャンバは、約２０ｍｍ以下の遠心から近心までの長さを備えている、項目１に記載の装置。
（項目１３）前記チャンバは、約１５ｍｍ以下の咬合から歯肉までの高さを備えている、項目１に記載の装置。
（項目１４）前記チャンバは、約０．５ｍｍ以上の湾曲を伴う表面を備えている、項目１に記載の装置。
（項目１５）前記チャンバは、約３２ミクロン未満の表面粗度指数を備えている、項目１に記載の装置。
（項目１６）前記チャンバは、疎水性生体適合性のポリマー、金属、または材料を備えている、項目１に記載の装置。
（項目１７）前記チャンバは、約５ｍｍ以下の舌側幅を備えている、項目１に記載の装置。
（項目１８）前記チャンバは、約３０ｍｍ以下の舌側長を備えている、項目１に記載の装置。
（項目１９）前記チャンバは、約２５ｍｍ以下の舌側高さを備えている、項目１に記載の装置。
（項目２０）前記チャンバは、前記チャンバと口蓋湾曲との間の空隙を最小限にするために、少なくとも５度の角度を伴う、歯肉表面上の有翼形状を備えている、項目１に記載の装置。
（項目２１）前記チャンバは、約３２ミクロン以下の舌側表面粗度を備えている、項目１に記載の装置。
（項目２２）前記チャンバは、咬合範囲を備えていない、項目１に記載の装置。
（項目２３）前記アクチュエータを１つ以上の歯に咬持させるための遠心バネを備えている、項目１に記載の装置。
（項目２４）前記遠心バネは、頬側構成要素と舌側構成要素を接続するためのワイヤを備えている、項目２２に記載の装置。
（項目２５）前記遠心バネは、ＮｉＴｉ、Ｓ、プラスチック、または合成材料を備えている、項目１に記載の装置。
（項目２６）前記遠心バネは、約０．０６インチ未満の直径を備えている、項目１に記載の装置。
（項目２７）前記遠心バネは、約０．５ニュートンから３ニュートンの力を提供する、項目１に記載の装置。
（項目２８）前記チャンバは、Ｗ形ブリッジを備えている、項目１に記載の装置。
（項目２９）前記ブリッジは、約３ｍｍ以下の幅を備えている、項目１に記載の装置。
（項目３０）前記ブリッジは、前記装置の両側を接続するために、１つ以上の上顎切歯に対するストラップを備えている、項目１に記載の装置。
（項目３１）前記ストラップは、上顎切歯の歯肉縁から前記歯肉縁に対して約１５ｍｍ口蓋までにある、項目２９に記載の装置。
（項目３２）前記ブリッジは患者の歯科または口蓋生体構造に対して形成されるカスタム形状を備えている、項目１に記載の装置。
（項目３３）前記チャンバは、各々約１６ｍｍ以上の寸法を備えている、項目１に記載の装置。
（項目３４）充電またはプログラミングのための１つ以上の接点を備えている、項目１に記載の装置。
（項目３５）前記接点は、歯対向表面以外の任意の表面に位置付けられる、項目３３に記載の装置。
（項目３６）前記接点は、歯対向表面以外の任意の表面において、頬側または舌側に位置付けられる、項目３３に記載の装置。
（項目３７）前記接点は、金、白金、金メッキ、または白金メッキ材料を備えている、項目３３に記載の装置。
（項目３８）前記接点は、座ぐりまたは球形状を備えている、項目３３に記載の装置。
（項目３９）ａ．ユーザの歯の任意の部分または歯科生体構造の他の部分の任意の修正または改変を必要とせずに、ユーザの口内に添着可能な口腔内骨伝導音伝達デバイスと、
ｂ．前記口腔内骨伝導音伝達デバイスを受容するための筐体と
を備え、
前記筐体は、長期口腔内装のために最適化され、かつ、前記ユーザの安全性を改善する形状因子を有し、前記筐体は、第１および第２のチャンバを含み、前記第１および第２のチャンバは、１つ以上の歯に固着され、ブリッジによって接続されている、
装置。
（項目４０）ａ．ユーザの歯の任意の部分または歯科生体構造の他の部分の任意の修正または改変を必要とせずに、ユーザの口内に添着可能な口腔内骨伝導音伝達デバイスと、
ｂ．前記口腔内骨伝導音伝達デバイスを受容するための筐体と
を備え、
前記筐体は、長期口腔内装のために最適化され、かつ、前記ユーザの発話を改善するための形状因子を有し、第１および第２のチャンバを含み、前記第１および第２のチャンバは、１つ以上の歯に固着され、ブリッジによって接続されている、
装置。
図１Ａは、骨伝導を介して、音伝達を行うための口腔内装置の斜視上面図を示す。 図１Ｂは、図１Ａの装置の斜視側面図を示す。 図１Ｃは、図１Ａの各チャンバの構成要素の例示的機械的設置を示す。 図１Ｄは、骨伝導を介して、音伝達を行うための口腔内装置のための例示的貝殻構成を示す。 図２は、音伝達を行うための口腔内装置の別の実施形態の上面図を示す。 図３は、１つ以上の歯へのアクチュエータの連結を例証する、略図を示す。 図４Ａは、口腔内に受信および変換器アセンブリを備えた、外部伝達アセンブリを有する口腔装置デバイスの変形例における、個々の構成要素の例証的構成を示す。 図４Ｂは、ユーザの口腔内の口腔装置によってアセンブリ全体が含まれる、デバイスの別の変形例の例証的構成を示す。
本明細書に引用される全ての特許および特許出願は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
口腔内装置の種々の実施形態が、本明細書に説明され、図面に描写される。本発明の利点がいくつかあって、快適であって、長期装用を促進し、装置がユーザによって装用される間、飲食を可能にし、ユーザの少なくとも１つの歯上、またはいくつかの実施形態では、少なくとも１つの歯と歯肉または口蓋等のユーザの歯科生体構造の別の部分上への固着適合を提供し、ユーザによる挿入または使用のために、歯の表面の任意の部分あるいは歯科生体構造の任意の他の部分の任意の除去または改変（例えば、研削、切除、研磨等）を含む、歯科生体構造への任意の修正を要求しない装置を含む。さらに、いくつかの実施形態では、いくつかの実施形態は、その設計（例えば、図１Ｄおよび１Ｅに描写される貝殻設計）のおかげで、ユーザの歯または複数の歯上への装置の固着適合を促進する咬持力を提供するための手段を本質的に所有するので、歯または複数の歯あるいは歯科生体構造の他の部分への装置の接合は、ユーザの口内で装置の固着適合を生成するために要求されない。装置をユーザに添着するためのさなる手段が要求されない。
例示的可撤性口腔内音伝達装置を図１Ａに示す。装置は、ユーザの口腔内に装着される。装置は、エネルギーを供給し、装置に給電する、電力チャンバ４０１を含む。電力チャンバ４０１は、バッテリ等のエネルギーリザーバ４０２を含む。バッテリは、誘導連結を通して、外部エネルギーを受信可能であるか、または２つの端子を通して電荷を直接受信可能である充電電子機器４０３によって充電される。充電が、誘導的に行われる場合、再充電コイル４０４もまた、電力チャンバ４０１内に封入される。
電力チャンバ４０１は、作動チャンバ４０７内の電子機器のためのエネルギーを提供する。機械的に、チャンバ４０１および４０７は、ブリッジ４０５によって接続される。ブリッジ４０５内にあるのは、作動チャンバ４０７に電力を供給するケーブルである。アンテナワイヤ等の他のデバイスも、ブリッジ４０５内に内蔵可能である。チャンバ４０１、４０７およびブリッジ４０５は、とりわけ、歯科用リテーナで一般的に使用される、ヒト適合性エラストマー材料から成る。
次に、作動チャンバ４０７を参照すると、アクチュエータ４０８は、患者の歯の近傍に位置付けられる。アクチュエータ４０８は、電子駆動装置４０９によって駆動される。無線送受信機４５０は、一実施形態では、駆動装置４０９が、アクチュエータ４０８を作動し、音を生成させ、骨伝導を通して、患者の耳に伝導させることが可能なように、電子駆動装置４０９に音情報を提供する。例えば、電子および変換器アセンブリは、直接または受信機を通して、入力音を受信して、信号を処理および増幅し、歯、あるいは上顎骨、下顎骨、または口蓋骨構造等の他の骨構造に連結された振動する変換器要素を介して、処理した音を伝達し得る。骨伝導に加え、他の音伝達技術も使用可能であって、それらは、本発明者らによって想定されるものである。
図１Ｂは、図１Ａの装置の側面斜視図を示す。図１Ａの口腔装置は、例えば、さらに詳細に詳述されるように、任意の数の方法によって取得される、歯科構造の複製モデルを利用して、種々の異なるプロセスを通して加工された特注デバイスであり得る。故に、口腔装置は、患者の歯列の一部に嵌合、接着、または別様に配置され、患者の歯列に対して、電子機器および変換器デバイスをしっかりと、かつ快適に維持するように生成され得る。
図１Ｃは、チャンバ４０１および４０７によって格納される、電子機器の斜視図を示す。電力チャンバ４０１内では、再充電コイル４０４が、一端に位置付けられ、バッテリ４０２が、チャンバ４０１の他端に位置付けられる。充電動作のための制御電子機器は、バッテリ４０２およびコイル４０４の背後の回路基板４２０Ｂ内にある。
対応して、作動チャンバ４０７内では、アクチュエータ４０８は、同様に、質量４０８Ａを移動させる、圧電アクチュエータ４０８Ｂから構成される。駆動装置４０９および無線送受信機回路網は、回路基板４２０Ａ上に提供される。
例示的可撤性口腔内音伝達装置５００を図１Ｄに示す。装置は、クリップを介して、筐体に取着される、圧電変換器５１０を備えた、第１のチャンバを含む。質量５１４は、変換器５１０に機械的に接続される。変換器は、第１のチャンバをアンテナ５２０を含む第２のチャンバに接続するワイヤによって、制御および給電される。バッテリ５２４は、両チャンバと、同一チャンバならびに第１のチャンバ内の電子機器５２８とに電力を提供する。装置は、貝殻構成であって、装置が、歯または複数の歯、好ましくは、ユーザの口の片側の奥歯の１つまたは２つの少なくとも２つの表面に接触するように、ユーザの口の片側のみに設置される。装置は、ユーザの上顎または下顎の１つまたは２つの奥歯上に設置可能であって、装置は、装置の各チャンバを接続するワイヤ５２０が、ユーザの奥歯の裏面の周囲に巻着し、ユーザの奥歯または臼歯上に装置のための咬持力を提供するように配向される。
図２は、口腔内装置の別の実施形態の上面図を示す。装置は、とりわけ、アクチュエータ、送受信機、制御電子、および電源を格納する、２つのチャンバ４４６Ａ−４４６Ｂを支持する、本体部分４４２を有する。２つの略Ｃ形状支持ワイヤ４４４Ａおよび４４４Ｂによって、装置は、湾曲領域４４８の周囲の装着者の歯列弓上に留められ、その中に固着可能となる。Ｃ形状ワイヤ４４４Ａまたは４４４Ｂは、アクチュエータにバネ力を提供し、歯への固着を維持する。ワイヤ材料は、とりわけ、ステンレス鋼またはニチノールであることが可能である。
発明者は、本発明の口腔内音伝達装置が、ある具体的パラメータによって設計される時、前述および後述のように、装置およびユーザに対して、ある利点をもたらすことを発見した。具体的には、本発明の口腔内音伝達装置の筐体は、長期口腔内装用のために最適化され、装置を装用する時に障害なく、ユーザ快適性、安全性、発話、または外観を改善する形状因子から成る。より具体的には、好ましい実施形態では、装置は、以下の表に規定される条件のうちの１つ以上に準拠するように設計および製造される。
Figure 0005649655
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 図３は、１つ以上の歯４５０への音変換器の連結を示す、例示的断面図を示す。図３では、リテーナ状筐体等の搭載ユニット４５２が、１つ以上の歯４５０上に設置される。また、搭載ユニット４５２は、接着剤、または糊、あるいは装置を歯４５０に固着するために好適なシステムであることが可能である。アクチュエータ４５４は、歯４５０に機械的に接続される支持アームまたはリンク４５２Ａおよび４５２Ｂ上に静置される。
一実施形態では、アクチュエータ４５４は、ＰＺＴから成る、圧電変換器である。ＰＺＴ系化合物（Ｐｂ［ＺｒｘＴｉ１−ｘ］Ｏ３ ０＜ｘ＜１、また、チタン酸ジルコン酸鉛とも称される）は、高度に圧縮されると、そのファセットのうちの２つにわたって、電圧差を生じさせる、セラミックペロフスカイト材料である。圧電性であることによって、それは、圧縮されると、そのファセットのうちの２つにわたって、電圧差を生じさせるか（センサ用途に有用である）、または外部電場が印加されると、物理的に形状を変化させる（アクチュエータ等に有用である）。また、材料は、強誘電性であり、すなわち、電場の存在下、反転可能な自発電気分極（電気双極子）を有する。材料は、約ｘ＝０．５２の結晶相境界（ＭＰＢ）において、極めて大きな誘電率を特徴とする。これらの特性は、ＰＺＴ系化合物を最も優れ、かつ有用なエレクトロセラミックのうちの１つとする。
また、アクチュエータ４５４は、質量アーム４５６を通して、質量４５８に接続される。一実施形態では、アクチュエータ４５４は、長方形梁ベンダ構成におけるＰＺＴを使用する。質量４５８は、とりわけ、タングステン材料、あるいはバッテリまたは制御電子機器等の任意の好適な錘であることが可能である。支持アームまたはリンク４５２Ａ−４５２Ｂならびに質量アーム４５６は、好ましくは、音響または音エネルギーを搭載ユニット４５４によって効率的に伝達させる、セラミックまたはアルミナから成る。
装置は、カスタム口腔デバイスであることが可能である。音源ユニットは、結合ユニットとプロトコル互換性がある短距離送受信機を含む。例えば、音源は、装置内のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）送受信機結合ユニットと通信する、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）送受信機を有することが可能である。次いで、装置は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロトコルを介して伝達されるデータを受信し、骨伝導変換器を駆動し、ユーザに音を与えることまたは伝達することが可能である。
装置は、その中に内蔵されるマイクロホンを有することが可能である。マイクロホンは、口腔内マイクロホンまたは口腔外マイクロホンであることが可能である。携帯電話および他の電話の場合、第２のマイクロホンを使用して、環境雑音を消去し、ユーザの声を電話に伝達することが可能である。雑音消去装置は、マイクロホンから信号を受信し、周囲雑音を消去して、明瞭な音の捕捉を提供する。
装置は、周囲音を拾う別のマイクロホンを有することが可能である。マイクロホンは、口腔内マイクロホンまたは口腔外マイクロホンであることが可能である。一実施例では、マイクロホンは、環境雑音を消去し、遠隔ステーションにユーザの声を伝達する。本実施形態は、環境雑音を消去する一方、患者自身の声をアクチュエータ４３２に伝達する能力を提供する。マイクロホンは、固定場所にあって（通常の無線通信デバイスと比較して）、ユーザ自身の声に非常に近接するため、システムは、高雑音領域において作動する際に重要となる、環境雑音の低減に対処可能である。
システムは、マイクロホンおよび音声活性センサを信号プロセッサに連結する。プロセッサは、検出アルゴリズム、および背景音響雑音を最小限化する雑音除去コードを実行する。２つのマイクロホンが使用され得、一方のマイクロホンは、骨伝導マイクロホンであり、「信号」マイクロホンと見なされる。２つ目のマイクロホンは、空気雑音または周囲雑音を捕捉し、その信号はフィルタにかけられ、１つ目のマイクロホンにおける信号から差し引かれる。一実施例では、システムは、２つのマイクロホンの信号間の関係を計算するために、２つのマイクロホンの間の周波数成分の差異を使用する、発話検出のための配列アルゴリズムを実行する。当技術分野で公知であり、その内容が参照することにより組み込まれる特許第７，２４６，０５８号で論議されるように、この実施形態は、信号に対する配列の特定の配向を必要とせずに、雑音を消去することが可能である。
別の実施形態では、装置は、患者識別可能情報を含む医療タグを形成するように、可撤性口腔装置または他の口腔デバイスの中または上に、取り付け、接着し、あるいは別様に埋め込むことが可能である。そのような口腔装置は、従来の歯科用印象法によって得られた歯の構造の複製モデルを利用して、熱形成過程によって製造された特注デバイスであり得る。電子および変換器アセンブリは、直接または受信機を通じて、入力音を受信して、信号を処理および増幅し、歯、あるいは上顎骨、下顎骨、または口蓋骨構造等の他の骨構造に連結された振動する変換器要素を介して、処理した音を伝達し得る。
さらに別の実施形態では、マイクロホンは、雑音消去、最適な音の定位、および指向性を提供するように、耳の両側に設置することが可能である。マイクロホンは、耳の内側または外側に設置することが可能である。例えば、マイクロホンは、開口部において、またはユーザの外耳道に直接、設置することが可能である。システムのそれぞれは、バッテリ、信号プロセッサ、送信機を含み、その全ては、耳介と頭との間で耳の後ろに静置する、耳を挟む筐体の中に位置付けることが可能であり、または代替として、耳の甲介の中に位置付けることが可能である。送信機は、ワイヤ／アンテナに接続され、それは順に、マイクロホンに接続される。各送信機は、バッテリによって給電される変換器を起動する受信機に情報を伝達する。頭の両側に、一式の受信機、変換器、およびバッテリを有することが可能である。本実施形態は、外耳道への入口または外耳道の中に設置される、外部に位置する２つのマイクロホン、および相互に通信している２つの変換器を含む口腔装置を伴う骨伝導補聴器デバイスを提供する。デバイスは、最適な音の定位（および指向性）のために耳介を利用する、マイクロホンの位置により、最も自然な音の入力をユーザが楽しむことを可能にする。
別の実施形態では、マイクロホンは、頭の両側から音信号を受信し、これらの信号を処理して、音がマイクロホンによってより高い音響レベルであると知覚される、頭の片側の変換器に信号を送信する。移相信号が、頭の反対側の変換器に送信される。次いで、これらの音は、音がより大きい蝸牛において、「増大」し、反対の蝸牛において、「消失」しユーザに音の指向性の知覚を提供する。
さらに別の実施形態では、第１の耳におけるマイクロホンが、頭の第１の側から音信号を受信し、これらの信号を処理して、口腔装置の同一または第１の側の変換器に信号を送信する。第２の耳における第２のマイクロホンは、マイクロホンの頭部遮蔽および物理的分離により、振幅がより低く、第１のマイクロホンによって感知される音に関して遅延する音信号を受信し、口腔装置の第２の側の第２の変換器に対応する信号を送信する。変換器からの音信号は、頭の両側の各蝸牛によって、振幅および位相が異なるものとして知覚され、それは、ユーザによる指向性の知覚をもたらす。
マイクロホンがユーザの外耳道内に搭載される、一実施形態では、バッテリ、信号プロセッサ、および送信機等の構成要素は、耳の後ろ、または耳介の襞の内側のいずれか一方に位置することが可能である。ヒトの耳介は、密接に付着した皮膚によって覆われた黄色線維軟骨の薄板を伴って頭の側面の近くに位置する、略痕跡的で、通常は不動の外郭構造である。軟骨は、不規則で浅い漏斗状を形成する、明確に画定された空洞、隆起、および溝に成形される。外耳道または耳道へと直接つながる、最も深いくぼみは、甲介と呼ばれる。それは、前の舌状耳珠および後の対耳珠といった、２つの小さい突起によって部分的に覆われる。耳珠より上側では、著しい隆起である耳輪が、甲介の底部から生じ、耳介の上部分の内側湾曲周縁として続く。内側の同心円状隆起である対耳輪は、甲介を包囲し、耳輪窩とも呼ばれる溝である舟状窩によって、耳輪から分離される。耳介の肉厚の下部である耳垂は、軟骨を含まない外耳の唯一の領域である。また、耳介は、頭蓋骨および頭皮にそれを締結する、いくつかの小さい痕跡的筋肉も有する。大部分の個人において、これらの筋肉は機能しないが、一部の個人は、それらを自発的に動かして、制限された運動を生じることが可能である。外耳道は、甲介の底部から内向きに延在し、鼓膜において止まって終端するわずかに湾曲した管である。その外側３分の１において、外耳道の壁は、軟骨から成り、その内側３分の２において、骨から成る。対耳輪は、耳の襞状の「Ｙ」字形部である。対耳珠は、肉厚の耳垂の真上にある、甲介椀部の下軟骨性縁である。マイクロホンは、ワイヤおよびアンテナを通して、送信機と接続される。外耳道の内側のマイクロホンの設置は、患者への指向性を適用するために、ストレート信号および「移相」信号を使用して音が蝸牛に伝達されると、最適な音の定位（および指向性）のために耳介を利用する、マイクロホンの位置により、ユーザに最も自然な音の入力を提供する。高品質の音の入力は、外耳道の内側または入口にマイクロホンを設置することによって捕捉され、それは、患者が耳介の音反射性ならびにマイクロホン設置による改善した指向性を利用することを可能にする。本配置は、フィードバックの可能性を低減するために、マイクロホンとスピーカとを分離する必要性を回避し、マイクロホンの設置が耳介の音反射性を利用することを可能にする。また、システムは、相互に電気接触している２つの骨伝導変換器によって、より良好な音の指向性を可能にする。変換器に送信される前の信号の処理、および相互に通信することが可能な変換器によって、システムは、可能な限り最良の音の定位を提供する。
装置は、固体メモリまたはフラッシュ記憶デバイス等のデータ記憶デバイスを含むことが可能である。データ記憶デバイスのコンテンツは、安全保護のために暗号化することが可能である。結合ユニットは、所望に応じて、安全な伝達のために、暗号化されたデータを伝達可能である。
さらに、装置は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システム、または３次元印刷法、例えば、ステレオリソグラフィ装置（ＳＬＡ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、および／または任意の数の技法を介して得られ得る、患者の歯列の３次元形状を利用する他の類似プロセスを使用した、コンピュータ支援機械加工等、任意の数の方法を使用して、種々のポリマー材料、またはポリマー材料および金属材料の組み合わせから加工され得る。このような技法は、レーザ、白色光、超音波、機械式３次元タッチスキャナ、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、他の光学的方法等、口腔内スキャナを使用する、スキャンした歯列の使用を含み得る。
可撤性口腔装置を形成する際、装置は、随意に、装置が歯列および隣接する歯肉組織の少なくとも一部分を覆って嵌合し、口腔装置の中および変換器アセンブリと歯の表面との間で、食物、流体、および他の破片の進入を阻止するよう成形されるように、形成され得る。さらに、口腔装置のより大きい表面積によって、装置上へのアセンブリの設置および構成を容易にし得る。
加えて、可撤性口腔装置は、随意に、収縮率を有するように加工され、装置は、装置がその上に形成されたスキャンした１本または複数本の歯よりもわずかに小さい完成サイズを有し得るので、口腔装置が歯列上に設置された場合に、１本または複数本の歯を確実に掴持するように構成され得る。取付具は、装置と下側歯列との間で確実な締まり嵌めをもたらし得る。
一変形例では、処理および患者の口腔内に位置付けられた電子機器および／または変換器アセンブリへの無線信号を介した伝達のための聴覚信号を受信するために、患者の口の外側に位置する頬外の送信機アセンブリが利用されてもよく、次いで、アセンブリは、聴覚信号を処理し、振動伝導を介して、処理した聴覚信号を下側にある歯に伝達し、その結果として、患者の内耳に伝達し得る。以下にさらに詳細に説明されるように、送信機アセンブリは、マイクロホンアセンブリならびに送信機アセンブリを含み、腕時計、ネックレス、ラペル、電話、ベルト搭載型デバイス等、ユーザによって装着される任意の数の形状および形態で構成され得る。
図４Ａは、概して、音を受信するためのマイクロホン３０を備え、聴覚信号を処理するためのプロセッサ３２に電気的に接続される、頬外の送信機アセンブリ２２を利用する、双方向通信アセンブリ１４の一変形例の略図を例証する。プロセッサ３２は、ユーザの歯の上、またはそれに隣接して配置された電子機器および／または変換器アセンブリ１６に、処理した信号を伝達するための送信機３４に電気的に接続され得る。マイクロホン３０およびプロセッサ３２は、任意の実用的範囲の聴覚信号を検出して処理するように構成され得るが、一変形例では、例えば、２５０Ｈｚから２０，０００Ｈｚまでに及ぶ、聴覚信号を検出するように構成され得る。
マイクロホン３０に関しては、多種多様なマイクロホンシステムが利用され得る。例えば、マイクロホン３０は、デジタル、アナログ、および／または指向型マイクロホンであり得る。そのような各種マイクロホンは、所望に応じて、アセンブリとともに利用されるよう交換可能に構成され得る。
電源３６は、送信機アセンブリ２２の中の構成要素のそれぞれに電力を提供するように、それに接続され得る。送信機信号２４は、センブリ１６への伝達のために、例えば、無線周波数、超音波、マイクロ波、ＢｌｕｒＴｏｏｔｈ（登録商標）（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨＳＩＧ，ＩＮＣ．、Ｂｅｌｌｅｖｕｅ、ＷＡ）等を利用する、任意の無線形態であり得る。また、アセンブリ２２は、ユーザが、音響収束、音量制御、フィルタ処理、ミュート、周波数最適化、音調整、および音色調整等、電子機器および／または変換器アセンブリ１６の種々の音響パラメータを調整するように操作し得る、１つ以上の入力制御２８を随意に含み得る。
送信機３４によって伝達された信号２４は、受信機３８を介して、電子機器および／または変換器アセンブリ１６によって受信されてもよく、アセンブリは、受信した信号の追加処理のために、内部プロセッサに接続され得る。受信した信号は、変換器４０に伝達され、変換器は、それに対応して、歯の表面に対して振動し、歯および骨を通して振動信号を伝導し、その後、中耳に伝導してユーザの聴覚を促進し得る。変換器４０は、任意の数の異なる振動機構として構成され得る。例えば、一変形例では、変換器４０は、電磁的に作動される変換器であり得る。他の変形例では、変換器４０は、例えば、２５０〜４０００Ｈｚの振動周波数の範囲を有する圧電結晶の形態であり得る。
また、電源４２は、受信機、変換器、および／またはプロセッサも含まれる場合、それらに電力を提供するように、アセンブリ１６内に含まれ得る。電源４２は、交換式または常設の単純なバッテリであり得るが、他の変形例は、外部充電器を介してインダクタンスによって充電される電源４２を含み得る。加えて、電源４２は、代替として、交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）源への直接連結を介して、充電され得る。他の変形例は、例えば、顎の運動、および／または、機械的な運動を、電源４２を充電するための貯蔵電気エネルギーに変換するための動作を介して作動される、当技術分野で公知の内部振り子または摺動可能な電気インダクタンス充電器等の、機械的機構を介して充電される電源４２を含み得る。
アセンブリ１６の別の変形例では、頬外の送信機を利用するよりもむしろ、図４Ｂに示されるように、双方向通信アセンブリ５０が、ユーザの口腔内に完全に含まれた独立アセンブリとして構成され得る。故に、アセンブリ５０は、搭載プロセッサ５４と通信する内部マイクロホン５２を含み得る。内部マイクロホン５２は、前述のように、任意の数の異なる種類のマイクロホンを備えてもよい。プロセッサ５４は、任意の受信した聴覚信号をフィルタ処理および／または増幅し、それらを歯の表面に対して振動接触している変換器５６に伝達するために、信号を処理するように使用され得る。電源５８もまた、前述のように、必要に応じて、アセンブリ５０の構成要素のそれぞれに電力を提供するために、アセンブリ５０内に含まれ得る。
さらに他の変形例では、振動は、ユーザの１本の歯または複数の歯を通して直接伝達するよりもむしろ、下層の骨または組織構造の中へ直接伝達され得る。
前述の変形例のうちのいずれかの場合、それらは、ユーザの所望の聴覚レベルを達成するよう、実用可能であるように、単一のデバイスとして、または本明細書の任意の他の変形例と組み合わせて、利用され得る。さらに、２つ以上の口腔装置デバイスと、電子機器および／または変換器アセンブリとが、同時に利用され得る。
さらに、異なる変換器のそれぞれはまた、ユーザによって装着されるマイクロホンによって受信される音の指向性を示す方式で、振動するようにプログラムすることも可能である。例えば、ユーザの口腔内の異なる場所に位置付けられた異なる変換器は、音または振動の順番を提供することによる特定の方式で振動し、ユーザの配向に対して、どの方向で音が検出されたのかをユーザに知らせることが可能である。例えば、ユーザの左の歯の上に位置する、第１の変換器は、ユーザの左側から発信している検出された音に対して振動するようにプログラムすることが可能である。同様に、例えば、ユーザの右の歯の上に位置する、第２の変換器は、ユーザの右側から発信している検出された音に対して振動するようにプログラムすることが可能である。これらの実施例は、潜在的な変形例を例証することを目的としているため、他の変形例および順番が利用され得る。
１つ以上のマイクロホンが頬内の位置で位置付けられる変形例では、マイクロホンは、前述のように、電子機器および／または変換器アセンブリに直接統合され得る。しかしながら、付加的な変形例では、マイクロホンユニットは、フィードバックを最小限化するように、変換器アセンブリから距離を置いて位置付けられ得る。
口腔内装置および本発明を実行するための前述の実施形態の修正、実用可能であるような異なる変形例の間での組み合わせ、ならびに当業者にとって明白である本発明の側面の変形例は、特許請求の範囲内であることが意図される。

Claims (37)

  1. 音伝達のための口腔内装置であって、
    ａ．ユーザの歯の任意の部分または歯科生体構造の他の部分の任意の修正または改変を必要とせずに、ユーザの口内に添着可能な口腔内骨伝導音伝達デバイスと、
    ｂ．前記口腔内骨伝導音伝達デバイスを含むための筐体と
    を備え、
    前記筐体は、長期口腔内装のために最適化された形状因子を有することにより、ユーザ快適性を改善し、前記筐体は、第１および第２のチャンバを含み、前記第１および第２のチャンバは、ブリッジによって接続され、かつ、１つ以上の歯に固着されており、前記チャンバは、前記筐体との相互作用中に前記ユーザの口に対して許容できる表面の前記形状因子を示す疎水性生体適合性のポリマー、金属、または材料を備えており、
    前記筐体は、貝殻構成を形成し、前記貝殻構成において、前記第１および第２のチャンバが前記歯の少なくとも２つの表面に接触し、前記ブリッジが前記歯に対して横方向に位置付けられるように構成されて、前記装置が、前記歯の裏面の周囲に巻着し前記歯に咬持力を提供するように成形されている、
    装置。
  2. ａ．骨伝導音伝達を提供するためのアクチュエータと、
    ｂ．前記アクチュエータに連結され、前記アクチュエータに音を生成させる増幅器またはアクチュエータ駆動装置と
    を備えている、請求項１に記載の装置。
  3. 前記アクチュエータ駆動装置または増幅器に連結された無線受信機を備えている、請求項２に記載の装置。
  4. 前記アクチュエータ駆動装置または増幅器に連結された音再生装置を備えている、請求項２に記載の装置。
  5. 前記アクチュエータに連結された質量を備えている、請求項２に記載の装置。
  6. 前記質量は、錘、バッテリ、電子モジュールのうちの１つを備えている、請求項５に記載の装置。
  7. 前記アクチュエータは、圧電変換器を備えている、請求項２に記載の装置。
  8. 前記チャンバのうちの１つは、前記アクチュエータと前記増幅器またはアクチュエータ駆動装置を駆動させるための電源を格納している、請求項２に記載の装置。
  9. 前記ブリッジは、前記ブリッジ内に内蔵された電気ケーブルまたはアンテナを備えている、請求項１に記載の装置。
  10. 前記ブリッジは、ワイヤ補強フレーム、ポリマー材料、ポリマー材料とワイヤ補強フレームの組み合わせのうちの１つを備えている、請求項１に記載の装置。
  11. 前記チャンバは、６ｍｍ以下の歯の頬側面から頬までの幅または厚さを備えている、請求項１に記載の装置。
  12. 前記チャンバは、２０ｍｍ以下の遠心から近心までの長さを備えている、請求項１に記載の装置。
  13. 前記チャンバは、１５ｍｍ以下の咬合から歯肉までの高さを備えている、請求項１に記載の装置。
  14. 前記チャンバは、０．５ｍｍ以上の湾曲を伴う表面を備えている、請求項１に記載の装置。
  15. 前記チャンバは、３２μｍ未満の表面粗度指数を備えている、請求項１に記載の装置。
  16. 前記チャンバは、５ｍｍ以下の舌側幅を備えている、請求項１に記載の装置。
  17. 前記チャンバは、３０ｍｍ以下の舌側長を備えている、請求項１に記載の装置。
  18. 前記チャンバは、２５ｍｍ以下の舌側高さを備えている、請求項１に記載の装置。
  19. 前記チャンバは、前記チャンバと口蓋湾曲との間の空隙を最小限にするために、少なくとも５度の角度を伴う、歯肉表面上の有翼形状を備えている、請求項１に記載の装置。
  20. 前記チャンバは、３２μｍ以下の舌側表面粗度を備えている、請求項１に記載の装置。
  21. 前記チャンバは、咬合範囲を備えていない、請求項１に記載の装置。
  22. 前記チャンバを１つ以上の歯に咬持させるための遠心バネを備えている、請求項１に記載の装置。
  23. 前記遠心バネは、頬側構成要素と舌側構成要素を接続するためのワイヤを備えている、請求項２２に記載の装置。
  24. 前記遠心バネは、ＮｉＴｉ、Ｓ、プラスチック、または合成材料を備えている、請求項２２に記載の装置。
  25. 前記遠心バネは、０．１５２４ｃｍ未満の直径を備えている、請求項２２に記載の装置。
  26. 前記遠心バネは、０．５ニュートンから３ニュートンの力を提供する、請求項２２に記載の装置。
  27. 前記チャンバは、Ｗ形ブリッジを備えている、請求項１に記載の装置。
  28. 前記ブリッジは、３ｍｍ以下の幅を備えている、請求項１に記載の装置。
  29. 前記ブリッジは、前記装置の両側を接続するために、１つ以上の上顎切歯に対するストラップを備えている、請求項１に記載の装置。
  30. 前記ストラップは、上顎切歯の歯肉縁から歯肉に対して１５ｍｍ口蓋までにある、請求項２９に記載の装置。
  31. 前記ブリッジは患者の歯科または口蓋生体構造に対して形成されるカスタム形状を備えている、請求項１に記載の装置。
  32. 前記チャンバは、各々１６ｍｍ以上の寸法を備えている、請求項１に記載の装置。
  33. 充電またはプログラミングのための１つ以上の接点を備えている、請求項１に記載の装置。
  34. 前記接点は、歯対向表面以外の任意の表面に位置付けられる、請求項３３に記載の装置。
  35. 前記接点は、歯対向表面以外の任意の表面において、頬側または舌側に位置付けられる、請求項３３に記載の装置。
  36. 前記接点は、金、白金、金メッキ、または白金メッキ材料を備えている、請求項３３に記載の装置。
  37. 前記接点は、座ぐりまたは球形状を備えている、請求項３３に記載の装置。
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