JP6875529B2 - 双方向通信システム - Google Patents

Description

双方向通信のためのシステム、装置、及び方法を開示する。より具体的には、ユーザの口の中に配置可能なマウスピース要素を有する、双方向通信のためのシステム、装置、及び方法を開示する。

機密度の高い動作には、非常に特定的且つ厳重な要件を備えた通信システムが必要とされる。このような動作では、一般的に、外部の観察者から視認できないか、又は視認が最低限に限られ、環境音を完全に気づくことができ、公然度を低く使用可能である、明瞭な双方向通信システムが求められる。

現在の技術によると、既存のシステムでは敏感な傍観者に観察され得る、可視性要素が常に少し含まれてしまい、これらの要件を完全に満たすことはできていない。現在の通信システムではまた、信号−ノイズ比が不十分なため、非常に騒然とした環境においては、ユーザの発話を効果的に通信することができなかった。

従って、機密度の高い動作の厳重な要件を完全に満たし、非常に騒然とした状況にあっても明瞭な音響送信を可能にする通信システムのニーズがある。

本開示は、ユーザの口の中に配置可能なマウスピース要素を有する双方向通信システム全般に関連する。

本開示の通信システムにより、オペレータ又はユーザは、自らの聴覚を妨げられないようにすることで環境音を聞けるようにし、これによって、オペレータが完全に音響状況に気づけるようにする。

通常、１つのバリエーションとしての双方向通信システムは、ユーザの１本以上の歯に一時的に固定されるように構成されたハウジングであって、内部に（例えば、対称又は非対称に）配置された１つ以上のループコイルを備えた一体型アンテナを有したハウジングを有するマウスピース要素を備える。マウスピース要素から信号の送信又は受信を行い、遠隔通信装置と通信するように構成されたインフラ通信装置も設けられ、マウスピース要素と通信し、マウスピース要素とインフラ通信装置との間でインタフェースを取るように構成された中継要素も設けられる。

他のバリエーションによると、双方向通信システムには、中継要素と通信し、中継要素への入力を無線で提供するように構成されたシステム制御も設けられる。

図１は、マウスピース要素、中継要素、インフラ通信装置、及び／又はシステム制御を有する、あるバリエーションの双方向通信システムの概略図を示している。 図２は、一体型ＮＦＭＩアンテナ／コイルを有する、あるバリエーションのマウスピース要素を示している。 図３Ａは、ユーザの口の中に固定可能な、あるバリエーションのＭＥＭＳ型マイクロフォンアセンブリの部分横断面図を示している。 図３Ｂは、口の中であって、ユーザの１本以上の歯に固定可能な、図１に示されるバリエーションのマウスピース要素の斜視組立図を示している。 図４Ａは、マウスピース要素が中継要素を介してインフラ通信装置と通信を行う場合の、図１に示されるバリエーションの双方向通信システムの概略図を示している。 図４Ｂは、マウスピース要素が中継要素を介してインフラ通信装置と通信を行う場合の、図１に示されるバリエーションの双方向通信システムの概略図を示している。

図示及び説明を行う図面は、例示としての実施形態であり、非限定的なものである。全体を通じて、同様の参照符号は、同一又は機能的に同等な特徴を示す。

信頼性が高く、且つ／又は、明瞭に受信及び／又は発信をすることのできる双方向通信のためのシステム、装置、及び方法を開示する。本開示のシステム、装置、及び方法は、例えば、低ノイズ環境、中間ノイズ環境、高ノイズ環境、又はこれらの任意の組み合わせ等、任意の環境で信頼性が高く、且つ／又は、明瞭に通信をすることができる。本開示のシステム、装置、及び方法は、例えば、動的なノイズ状況を有する１つ又は複数の環境で有利に機能することができるように、リアルタイムで、手動又は自動を問わず、調整可能である。

本開示のシステム、装置、及び方法は、オペレータ又はユーザによる使用時、外部の観察者から部分的又は完全に視認可能又は視認不能とすることができる。例えば、本開示のシステム、装置、及び方法の１つ又は複数の要素には、システム全体も含むが、例えば、他の人、画像撮影システム（例えば、カメラベース又はビデオベースの偵察システム）、又はこれらの任意の組み合わせから、部分的または完全に視認可能又は視認不能とすることができる。

本開示の通信システムは、非侵襲システム、侵襲システム、非移植システム、移植システム、又はこれらの任意の組み合わせとすることができる。例えば、本開示のシステムは、非侵襲システム及び非移植システムとすることができる。

本開示の通信システムは、明瞭な双方向の半二重通信及び／又は全二重通信を可能にすることができる。

本開示のシステムにより、オペレータ又はユーザが、自らの聴覚を妨げられないようにすることで環境音を聞けるようにし、これによって、オペレータが完全に音響状況に気づけるようにする。聴覚保護を加えることにより、同システムは、高ノイズ環境において機能する、完全な戦略的通信システム及び汎用通信システムに即座に転換される。

本開示のシステムの一態様は、受信した音響に対する歯への骨伝道を使用した口内通信装置（マウスピース要素とも称される）と、マウスピース要素の一部としての一体型マイクロフォンとの使用である。例えば、マウスピース要素は、１つ又は複数のマウスピースマイクロフォンを有し得る。マウスピースマイクロフォンは、マウスピース要素に取り付けられるか、又は一体形成可能である。口内通信装置を使用することにより、オペレータは、耳を完全に開放して妨げられないようにし、ユーザが状況に気づけるようにしてもよい。すべてのケーブル及びヘッドセットを排除しつつ、明瞭な通信が可能となる。

本開示の通信システムは、システムのすべての部品が衣服の下に隠されるか、又は外部の観察者からは視認できないため、低視認の適用に特に好適である。耳内又は耳上に装着した聴覚保護が妥当であるか、又は所望される騒然とした環境では、同一のシステムが、聴覚保護を組み込むことにより、汎用通信システムとして、及び／又は、戦略的通信システムとして使用されてもよい。これは、ユーザに安全を提供するのみならず、ユーザの注意に対する外部のノイズの競合も低減できるようにし、受信した音響通信がより明瞭に聞こえ、理解されるようにしてもよい。さらに、マウスピース要素内にマイクロフォンを埋め込むことにより、騒然とした環境（例えば、音が聞こえないほどの騒然とした環境）においても、明瞭な発信音響の送信が可能となるように、非常に優れたノイズ遮断能力が発揮できるようにする。聴覚保護が許容される場合、システムは、汎用通信システムとしても使用されてよい。

システムは、（ａ）マウスピース要素１０、（ｂ）中継要素１２、（ｃ）インフラ通信装置１４、（ｄ）システム制御、又はこれらの任意の組み合わせを有し得る。例えば、図１は、システムが、（ａ）マウスピース要素１０、（ｂ）中継要素１２、及び（ｃ）インフラ通信装置１４を有し得ることを示している。他の例として、図１は、システムが、（ａ）マウスピース要素１０、（ｂ）中継要素１２、（ｃ）インフラ通信装置１４、及び（ｄ）システム制御１６を有し得ることを示している。システム制御１６は、図１の概略図に示される通り、中継要素１２とインタフェースを取ってもよい。

個々のシステム要素のバリエーションについて、以下に詳述するが、実施形態及び特定の設計属性について異なるオプションも含まれる。
マウスピース要素

マウスピース要素１０は、オペレータ又はユーザＵの大臼歯、例えば、上方奥側の大臼歯、又はその周辺に脱着可能に取り付け又は固定され、障害なく、通常の発話及び飲食ができるようにする。さらに、マウスピース要素１０は、ユーザが終了時に１本以上の歯から要素１０を単純に取り外して、歯列が変わらないようにする任意の方法で、ユーザの歯列を変える必要なく、ユーザの１本以上の歯に一時的に固定されてもよい。マウスピース要素１０が再び使用されるときには、単純に口内に再挿入され、再び１本以上の歯に固定されればよい。マウスピース要素１０はまた、マウスピース要素１０に組み込まれ、歯Ｔに振動連結されて、振動伝達に示されるように、受信される音響をユーザに伝える１つ以上のトランスデューサ１８を駆動する骨伝達技術を使用する。マウスピース要素１０はまた、マイクロフォンアセンブリ２０を一体形成し、発信音響の送信を行うために、ユーザの発話Ｖを取得する。マウスピース要素１０はまた、音響データの送受信のために、中継要素１２との無線通信２４を可能にするトランシーバ２２等の送信機及び／受信機を内蔵してもよい。

マウスピース要素１０は、オペレータの口内及び１本以上の歯に一時的に固定されるように構成された薄型ハウジングからなってもよい。使用されるマウスピース要素１０は、以下の特許参照文献のいずれか１つにさらに詳細に記載されているものとしてもよい。つまり、ＵＳ特許第７，６６４，２７７号、第７，６８２，３０３号、第７，７２４，９１１号、第７，７９６，７６９号、第７，８０１，３１９号、第７，８４４，０６４号、第７，８４４，０７０号、第７，８５４，６９８号、第７，８７６，９０６号、第７，９４５，０６８号、第７，９７４，８４５号、第８，０２３，６７６号、第８，１５０，０７５号、第８，１６０，２７９号、第８，１７０，２４２号、第８，１７７，７０５号、第８，２２４，０１３号、第８，２３３，６５４号、第８，２５４，６１１号、第８，２７０，６３７号、第８，２７０，６３８号、第８，２９１，９１２号、第８，２９５，５０６号、第８，３３３，２０３号、第８，３５８，７９２号、第８，４３３，０８０号、第８，４３３，０８２号、第８，４３３，０８３号、第８，５０３，９３０号、第８，５７７，０６６号、第８，５８５，５７５号、第８，５８８，４４７号、第８，６４９，５３５号、第８，６４９，５３６号、第８，６４９，５４３号、第８，６６０，２７８号、第８，７１２，０７７号、第８，７１２，０７８号、第８，７９５，１７２号、第８，８６７，９９４号、第９，１１３，２６２号、第９，１４３，８７３号、第９，１８５，４８５号、第９，２４７，３３２である。これらの特許参照文献は、任意の目的で、その内容全体を参照としてここに援用する。

口内領域を出入りする音響データの取得を行うため、マウスピース１０と中継要素１２との間の無線リンク２４が使用され、例えば、近距離磁気誘導（ＮＦＭＩ）、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）等のラジオ周波数（ＲＦ）リンク、体内伝達、又はヒトの聴覚又はそれを超えた音響信号等、任意の数の無線データ送信プロトコルを使用してもよい。体内組織を通じて低減される減衰と、電磁気長距離プロファイルの低減により、ＲＦには、ＮＦＭＩを使用することが通常好ましい。無線リンクの実装を問わず、例えば、ＡＥＳ−２５６又はその他の暗号化標準を使用して、データを暗号化し、セキュリティを確保することができる。

マウスピース要素１０は、（例えば、中継要素１２からの）信号／データを受信するアンテナ（感知機構とも称される）を有し得る。感知機構は、マウスピース要素１０に取り付け又は一体形成可能である。感知機構により、マウスピース要素１０がワイヤを用いずにデータを受信できるようにし、例えば、アンテナとして機能可能なトランスデューサ、電極、又はその他の感知機構とすることができる。例えば、マウスピース要素１０は、体内伝達信号を介して（体が感知機構であり、例えば、体を電極とすることができる）、ヒトの聴覚又はそれを超えた音響信号を介してピエゾトランスデューサまで、ＲＦアンテナと電磁気的に、ループ／コイルアンテナによる地場を介して、データを受信可能である。例えば、無線リンクにＮＦＭＩを使用することは、マウスピース１０が、図２に示される通り、一体型ＮＦＭＩアンテナ／コイル３２を使用していることを意味する。これは、巻線フェライトコアアンテナ又はより大きなループコイル３０等のワイドループオプションのいずれかを通じて達成されてもよい。実装に関わらず、１つの設計の考えとして、ユーザが異なれば歯科解剖学に応じて要求される側が異なるため、マウスピース要素１０が右側又は左側の上方大臼歯に配置されても同様に作用するという能力である。これは、ＮＦＭＩアンテナ／コイル３２の配置の優先傾向として、マウスピース１０の底部又は頂上部の縁部に沿う等、何らかの対照的な配置となる。

マウスピース要素１０における一体型マイクロフォン２０の能力は、以下にさらに詳述する通り、例えば、ＭＥＭＳ型エアマイクロフォン又はＰＶＤＦフィルム型振動センサ等のいずれかで実装されてもよい。

ＭＥＭＳ型マイクロフォンアセンブリ４０について、図３Ａの部分横断面図に示される通り、口内の音圧力レベルが高く（例えば、〜１５０ｄＢＳＰＬまで）、これでクリッピング及び歪みを防ぐために、マイクロフォンアセンブリの一部として音響減衰を必要とする。ＭＥＭＳ型マイクロフォンはまた、通常、小さな空洞４２の存在を使用し、この実装には、マイクロフォン４８のために生成された空洞４２への音響進路の一部として、テープ又はフィルム等の防水バリア４４と、シリコーンディスク等の減衰要素４６とを含んでもよい。空洞４２は、部分的に、例えば、ＭＥＭＳマイクロフォン４８への開口又はチャンネル５２を規定するＰＣＢ等の第１の基板５０と、例えば、エポキシ等の材料から形成されて、空洞４２の側壁を形成してもよいハウジング構造等の第２の基板５４で形成されてもよい。減衰要素４６は、図示の通り、減衰要素４６と第２の基板５４上に配置されたバリア４４とともに、第２の基板５４上に搭載されてもよい。バリア４４の配置されたアセンブリ４０の部分は、例えば、ユーザの口蓋に対向するように、マウスピース要素１０の外面に隣接して配置されてもよい。

一般的な従来のＭＥＭＳマイクロフォンの限定的な動的範囲に対応するために、アセンブリ４０の一部として追加された減衰４６は、通常、通常の発声レベルと低音での発生レベルを許容するものの、大きな声の会話や叫んだときにはこれが歪められないように十分な減衰が行われるように選択されてもよく、例えば、音響のクリッピングを防ぐには、−３０ｄＢオーダーの減衰で十分である。良好なシステムレベルの譲歩すべき点として、ユーザの叫びに対応する音声圧力レベルの歪みとクリッピングを可能にする。これにより、動的範囲の下端が、軽く声を落とした調子からささやくレベルの音声まで許容される。

ＭＥＭＳマイクロフォン４８のための音声ポート６４の配置として、口蓋に対向するマウスピース１０の表面上が望ましいが、これは、この位置が、安定的であり、最も高い発話音声レベルに露出され、望ましくない音響アーティファクトを生じ得る、発話中の舌や頬による衝撃を受けることもないためである。歯に対向する位置も代替として許容される。口内のＭＥＭＳマイクロフォンの配置により、ユーザの発話が大きくなって、信号−ノイズ比（ＳＮＲ）が増すことに留意しなければならない。ユーザ自身の頬や歯科解剖学のみならず、マイクロフォンアセンブリ４０の減衰によっても、外部のノイズ源が減衰される。これにより、非常に騒々しい外部のノイズ環境にあったとしても、声を落とした調子からささやくレベルまで明瞭な録音音声が可能となる。

マウスピースのマイクロフォンの能力は、例えば、ポリフッ化ビニリデン又はポリ二フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のフィルム振動センサを使用して実装されてもよい。この技術では、ノイズの低減を助けるための電気遮断技術と同様に、増幅回路を使用して、ピエゾ電気フィルム材料からの小さな信号出力を処理する。ＰＶＤＦフィルム材料は、マウスピースのエンクロージャの内部に配置され、フィルムが空気又は可撓性材料のいずれかで戻される限り、そのエンクロージャ自体の振動を抽出してもよい。ＰＶＤＦフィルムの実装の利点として、ユーザに衝突する空気ベースの受信音声がユーザの口の中で大きな物理的振動を生じないため、本質的に外部の環境からのノイズの遮断が良好であるのと同時に、実装の際のボリュームを低減することが挙げられる。従って、いずれのマイクロフォン実装方法も、ユーザが環境音の条件によって自らの会話も聞き取れないような場合であっても、良好なＳＮＲで明瞭な音声送信を発信する能力を提供する。

マウスピース１０は、上述の通り、歯に物理的な振動駆動を提供して、骨伝達の音声進路を実現することが望ましい。これは、例えば、小さな振動を１本以上の歯の表面に伝えるピストン型インタフェース等、ピエゾ電気材料を使用して達成されてもよい。上述の通り、本明細書内に援用した先行開示は、このインタフェース及び潜在的なアーキテクチャのオプションを詳述しており、それには、共鳴周波数を下げるのを再び助け、且つ、装置の機械ソースインピーダンスを低減してよりよく歯に力を伝えるための片持ち梁型構成と同様に、機械的な共鳴周波数を低減するために重みを備えた単純なビームを使用することが含まれる。追加又は代替として、マウスピース１０は、口の一方の側に配置される（例えば、口の左側又は右側の双方に配置されるか、又は１つが左側に配置され、もう１つが右側に配置される）２つのアクチュエータを有し、２つのアクチュエータ間で僅かなタイミング差／整相により、「３Ｄ」又は「指向性」音声を提供することができる。これは、中継要素１２が複数のインフラ通信装置１４に同時に接続される場合、異なるラジオソースからの受信音声間の差異を見分けるのを助けることができる。追加又は代替として、マウスピース要素は、１つのアクチュエータ（例えば、第１のアクチュエータ）が口の左側となり、１つのアクチュエータ（例えば、第２のアクチュエータ）が口の右側となるように、設計可能である。追加又は代替として、マウスピース要素１０は、口の一方側又は双方側に配置された複数のアクチュエータを有することができる（例えば、１つのアクチュエータを左側に、２つのアクチュエータを右側に有することができる）。

マウスピース要素１０には、バッテリ源を用いず、電力供給することができる。例えば、マウスピース要素１０には、ライブでの電力送達の手段として磁場の振動を介して電力供給することができる。例えば、マウスピース要素１０には、無線電力送達システムによって電力供給することができる。このように、マウスピース１０は、バッテリ源を用いず、「受動的」要素とすることができる。追加又は代替として、マウスピース要素１０は、内部電源を有し得る。これは、交換式バッテリ又は一体型充填式バッテリのいずれかを含んでもよい。充電式バッテリを使用することにより、システムを封止して維持し、バッテリ交換ができるようにするために別の防水コンパートメントを内蔵する必要なく、防水としてもよい。内部バッテリの充電方法は、マウスピースの外面に露出した金属接触ピンを通じた接触による充電か、又は無線誘導又は共振充電技術によるものであってもよい。無線の方法では、マウスピースの完全封止を可能にし、漏れや流体侵入のリスクを低減してもよい。口の中に装着されるのに十分に小型である装置に対して誘導的充電を作用させるために、或る設計態様では、充電器の送信コイルとマウスピースの受信コイルとの間で非常に密接な連結を生じることが含まれてもよい。これらのコイル間の距離は、設計と、熱を低減して再び連結係数を増加させることを助けるために使用されるフェライトシート裏打ち材料とにより、最短化されることが望ましい。この装置は、マウスピース充電コイルと合致及び整列させられたカスタム送信コイルが好都合となるように、相対的に十分小さい。

マウスピース要素１０のエンクロージャ自体は、物理的に小さいものの、内部の要素を確保するために非常に高い強度を有することが望ましく、ユーザの潜在的な噛む力が加わっても、バッテリが保護され、安全である。このためには、回路及びバッテリは、潜在的に危険性の潜む材料のすべてがペースメーカヘッダで使用されるような生体適合性材料に完全に収容されるような設計の一部として、例えば、エポキシ５４等で包囲されてもよい。一般的な実装として、生体適合性プラスチックエンクロージャのエポキシ充填５４が含まれるであろうが、さらにサイズを低減するには、プラスチックのエンクロージャがともに省略され、エポキシ５４が所望の要素形状で電極の周りに成形されてもよい。これにより、厳しい制御と、例えば、充電コイルへのギャップの寸法を小さくすることとが可能とする。またそれにより、エポキシ成形プロセス中、コアピンを使用することで、小さなＭＥＭＳマイクロフォン空洞４２を作成することができるようになる。この空洞４２は、その後、上述の音響減衰要素と一体形成されてもよい。この方法とともに、頂上部ポートＭＥＭＳマイクロフォン又は底部ポートＭＥＭＳマイクロフォンを使用することができる。

最後に、マウスピース要素１０は、図３Ｂに示されるマウスピース要素６０の斜視図に図示される通り、何らかの締め付け及び嵌合機構を使用して、例えば、上方奥側の大臼歯等、ユーザの１本以上の歯に締め付けられてもよい。これは、マウスピースの一部をユーザ特有のものにすることで最もよく達成され、ユーザの歯科解剖学に応じてカスタムし、最良の締め付け／保持力を確保し、快適さを最適化する。マウスピースのカスタマイズ部分は、単一のカスタム片としてマウスピースアセンブリ１０に一体形成されるか、又は個人の歯科アダプタがマウスピースの電子パッケージとは個別に構築され、２つが合わせて全体のマウスピースシステム要素全体を成すように、分離可能とされてもよい。

図示の通り、マウスピース要素６０は、例えば、口蓋に対して配置された、１本以上の歯の舌側面又は頬側面に沿って、長期に亘り、ユーザの口の中に目立たないように配置するように構成されたサイズを有するマイクロフォンアセンブリハウジング６２を含んでもよい。ハウジング６２は、例えば、２５ｍｍの長さと、例えば、１５ｍｍの高さとを有し、ＭＥＭＳマイクロフォン（ハウジング６２内に含まれる）のための音声ポート６４がハウジング６２の一方に沿って規定されてもよい。音声ポート６４は、要素６０が口の中に固定されるとき、口蓋に面するハウジング６２の側に沿って規定されてもよく、他のバリエーションにおいては、音声ポート６４は、歯（舌側面又は頬側面）又はユーザの頬の内面に面するような他の位置に規定されてもよい。

いずれの場合であっても、ハウジング６２は、ハウジング側に沿って取り付けられた、例えば、歯科アクリル等の合致可能な固定部材６６の第１の部分を有し、合致可能な固定部材６６の第２の部分が患者の基礎となる歯列に合致し得る境界部分６８を規定してもよい。或いは、合致可能な固定部材６６の第２の部分は、代わりに、様々な歯列に対して外傷を生じることなく、且つ、配置可能な簡易構成に形成されてもよい。受承領域７８が２つの間に形成され、１本以上の歯がその中に配置されるように、１本以上の歯の表面（例えば、歯の間の隣接歯間空間内）に対する配置のために接触部分７２を有するアクチュエータハウジング７０が境界部分６８と同格に配置されてもよい。

アクチュエータハウジング７０は、少なくともいくつかの電子部品と、接触部分７２に接触した１本以上の歯の基礎となる表面への振動伝達を介して聴覚信号を送信するために受信した信号に応じて、振動するように構成された１つ以上のアクチュエータとを含んでもよい。アクチュエータハウジング７０及び接触部分７２は、接続部材７４、例えば、合致可能な固定部材６６内に固定若しくは取り付け可能であるか又は合致可能な固定部材６６に対して固定若しくは取り付け可能である埋め込み部分７６を有するハイポチューブ等を介して、ハウジング６２に対する位置に維持されてもよい。接続部材７４は、１本以上の歯が受承領域７８内に配置されるため、アクチュエータハウジング７０及びアセンブリハウジング６２がユーザの歯列に対してアセンブリ６０を固定する間、互いに離間するように一時的に撓むのに十分な可塑性を備えてもよい。

さらに、好適に配置されると、アクチュエータハウジング７０及び接触部分７２は、例えば、アセンブリ６０とユーザの１本以上の歯の表面との間の干渉嵌合を介して、１本以上の歯に対して締め付けられるか、又は固定される。接続部材７４は、１本以上の歯の咬合面が自由に維持され、アセンブリ６０によって妨げられないように、例えば、最後に位置する大臼歯（すなわち、第３の大臼歯）の後面（すなわち、近心面と反対）の周囲に接近するように伸びて配置されてもよい。
中継要素

通信システム８０の第２の要素は、通信システムの中継要素１２が図４Ａに一例として示される通り、インフラ通信装置１４（例えば、携帯電話、ウォーキートーキーラジオ、インターコム装置等）とマウスピース要素１０との間のインタフェースとして機能する場合、中継要素を備えてもよい。中継要素１２は、インフラ通信装置で利用可能な音声をマウスピース要素１０で期待される無線信号に転換してもよく、逆でもよい。

マウスピース要素１０と中継要素１２との間で選ばれた無線リンクに応じて、マウスピース要素１０と中継要素１２との間で可能な無線リンク８４には、例えば、近距離磁気誘導（ＮＦＭＩ）、身体伝達／身体ネットワーク、これらの組み合わせ、又はＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）等のＲＦが含まれてもよい。１つのリンク種別として、体を通じて相対的にほとんど減衰しないＮＦＭＩがあり、また低いＲＦプロファイルのための低い電子磁気伝搬を有する。この実装では、中継要素１２は、通信システムに組み込まれてもよい誘導コイル要素を組み込む。１つのバリエーションとして、例えば、ネック−ループ又はパッチ−アンテナとして構成されたアンテナ８２を組み込んでもよい。中継要素ＮＦＭＩアンテナ８２の位置を判定するとき、上述の図２に示される通り、マウスピースアンテナ／コイルに関連する磁力線の方向が考慮に入れられてもよい。例えば、ネック−ループ構成では、ボロー型締め付け機構を使用して首回りにループを締め付けてもよく、さらに、例えば、前方傾斜から頭部に向かってより真っ直ぐ上方に磁力線の方向を変更することで、マウスピース要素１０への連結をよりきつくし、無線リンクをより強固にできるという利点を有する。ループは、ユーザＵの頭部の周囲に巻き付けられてもよく、この観点からの利点を得てもよい。このようなループは、任意の数の頭部装着アクセサリ、例えば、ヘルメット、ハット等に一体形成されてもよい。ネック−ループはまた、例えば、安全目的のための離脱コネクタの要素等を組み込んでもよい。

配置に関わらず、アンテナ８２のより高いＱ（性質係数）を維持するには、アンテナワイヤ８２と人体との間に、（数ミリの離間であっても）いずれかの量の離間があることが好都合である。いくつかのバリエーションによると、パッチコイルは、様々な位置に装着されてもよいが、最適な磁力線位置を確保するには、首の後部又は頭の後部が最良に作用する。ＮＦＭＩが固定周波数で使用される場合、複数の通信システムが近接して装着されると、ユーザ間での干渉を回避するため、磁場の強度が低減されてもよい。さもなければ、帯域幅の時間共有又は専用周波数チャンネルの使用が取り扱われてもよい。

例えば、ＡＥＳ−２５６又は選択したその他の暗号アルゴリズムを使用して、安全な通信を確保するように、無線リンク８４からマウスピース要素１０まで、暗号化されてもよい。独自の暗号キー交換が要求される場合、使用に先立って、マウスピース要素１０と所望の中継要素１２との間のＮＦＣによる交換又はその他の近接基準方法により、これが達成されてもよい。

中継要素１２の物理的実装は、マウスピース要素１０と通信するために無線リンクアンテナの取り付けられた、別個の電子エンクロージャであってもよい一方で、他のバリエーションでは、インフラ通信装置１４（以下にさらに詳述する）と物理的に合致及び／又は一体形成される中継要素１２を有してもよい。中継要素１２がインフラ通信装置１４とは物理的に別個の装置である場合、リンク８６（有線又は無線を問わず）が中継要素１２とインフラ装置１４との間で確立されてもよい。いずれの装置もユーザの体外にあるため、このリンクの実装に関する制約がより少なく、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）等のプロトコル又はその他のＲＦ通信が使用されてもよい。

図４Ｂに示される通信システム９０のバリエーションにおいて、中継要素９４は、例えば、直接一体形成されるか、携帯ケース等のケース又はハウジングに一体形成されて、インフラ要素９６に一体形成されてもよく、単一の一体型インフラ通信装置９２を使用してマウスピース要素１０と無線で通信９８を行ってもよい。

中継要素１２のために選択した特定の配置及び実装に関わらず、中継要素１２は、システムレベルからマウスピース要素１０での電力消費を最小化するため、デジタル信号処理（ＤＳＰ）を実施するための１つ以上のプロセッサを組み込んでもよい。半二重システムでは、フィードバックの問題がないため、ＤＳＰはさほど重要とならないが、電力を節約するため、この時点ではよりベーシックなフィルタリングが実施されてもよい。

さらに、中継要素１２は、ユーザＵがシステム設定及びモードと相互作用できるような１つ以上のユーザインタフェースの特徴であって、例えば、半二重音声通信及び／又は全二重通信のための（又は、全二重通信と半二重通信との間の切り替えを行うための）プッシュトゥートーク（ＰＴＴ）ボタン等を組み込んでもよく、ボリューム制御等を受信してもよい。これらの制御は、中継要素１２の物理的実装に一体形成されてもよく、又は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）（例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）低エネルギー（ＢＬＥ））等の新たなデータリンク、他のＲＦリンク、ＮＦＭＩリンク、又は単に有線接続等の新たなデータリンクで別個の遠隔制御に分離されてもよい。遠隔制御で中継要素１２を接続するＮＦＭＩリンクは、水中でより良い性能を発揮させることができ、好ましい。ＮＦＭＩリンクがマウスピース要素１０及び中継要素１２の双方とともに使用される場合、マウスピース要素及び中継要素ＮＦＭＩリンクは、各々、互いに異なる周波数で動作可能であり、各々のためのＮＦＭＩリンクは、異なる周波数を必要とすることがないように、互いに時間共有／協働され得る。無線遠隔制御では、例えば、キーフォブ等、簡単に隠せるようなポケット内のキーフォブ等と物理的に同様のものであり得る。より高度な装置も、システムステータス情報を提供し得る。スマートウォッチに送られた情報は、一方向でこれを達成する。

中継要素１２は、インフラ通信装置（利用可能な場合）から直接電力を得るか、又はバッテリからの電力供給がなされ、バッテリの交換又は充電のいずれかを必要としてもよい。一体型充電式バッテリは、サイズを抑えるために実装されてもよい。装置を充電するには、１つのバリエーションによると、ＮＦＭＩネック−ループの離脱型特徴を利用して、充電接触ピンにアクセスしてもよいが、通常、動作中はこれが受け入れられない。電力を節約するために、携帯電話等の全二重インフラに亘って半二重システムを実装したとき、音声レベルセンサを使用して、いつアイドルモード（積極的に音声を送信又は受信しない）に移行可能であるかをシステムに通知してもよい。
インフラ通信装置

上述の通り、本開示の通信システムを使用して、携帯電話、ラジオ、インターコム装置等、他のインフラ通信装置とインタフェースを取ってもよい。中継要素１２への有線接続には、音声のイン／アウト信号が利用可能である一方、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）（例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）低エネルギー（ＢＬＥ））、他のＲＦリンク、又はＮＦＭＩリンク等の無線リンクも、中継要素１２とインフラ通信装置１４との間で往復させるために双方向音声データを使用する１つのオプションである。ＮＦＭＩリンクは、水中での使用を可能にし、好都合である。中継要素１２及びインフラ通信装置１４の双方とともにＴＦＭＩリンクが使用される場合、中継要素及びインフラ通信装置ＮＦＭＩリンクは、各々、互いに異なる周波数で動作し得るか、異なる周波数を必要としないように、各々のためのＮＦＭＩリンクが互いに時間共有／協働され得るかのいずれかである。装置が音声駆動コマンドをサポートする場合、これらは、所望の通信システム要素に亘って音声を使用することで、関与させられてもよい。

追加及び／又は任意により、中継装置１２はまた、同一のユーザによって同時に装着された２つ以上の別個のインフラ通信装置（２つの異なるチームに対して、戦略的動作で使用される２つのラジオ等）に対するリンクが生じるように、実装されてもよい。受信する音声や、通常、音声をヘッドセットの右側又は左側のいずれかに設定することにより、受信する音声が、現在のデュアル通信システムにおいて指定される。単一のマウスピースを備えたシステムでは、事前音声通知を使用して、どの装置が受信している音声の音声源であるのかをユーザに通告してもよい。マウスピースが口の右側及び左側の双方に歯駆動接触点を含む場合、知覚された音声が右側又は左側から受信されるように、これらの駆動点に整相されてもよい。

本明細書において引用した特許出願及び公開資料を含む、すべての参照文献については、各個別の公開物又は特許又は特許出願が、あらゆる目的のために、その内容全体を参照として援用されると特定的且つ個別に示されたのと同程度に、その内容全体を、あらゆる目的のために、参照として本明細書中に援用する。

本明細書に記載の特定の実施形態は、例示のみを目的として示されるものである。さらに、このような装置及び方法は、体内以外の箇所に適用されてもよい。本発明を実施するための前述のアセンブリ及び方法の修正、実施可能な異なるバリエーション間の組み合わせ、及び当業者にとって自明である本発明の様々な態様が特許請求の範囲内であることが意図される。

Claims (28)

1. 双方向通信システムであって、
   ユーザの１本以上の歯に一時的に固定されるように構成されたハウジングであって、同ハウジングは、少なくとも１つの一体型アンテナを有し、前記ハウジングは、前記ユーザの前記１本以上の歯に骨伝導音を送信するように構成されるアクチュエータを有する、ハウジングを有するマウスピース要素と、
   前記マウスピース要素から遠隔の通信装置に信号の送信又は受信を行うように構成されたインフラ通信装置と、
   前記マウスピース要素と通信し、前記マウスピース要素と前記インフラ通信装置との間でインタフェースを取るように構成された中継要素とを備え、
   前記マウスピース要素は、前記ハウジング内に一体形成されたマイクロフォンをさらに備え、
   前記ハウジングは、ハウジング第１部分およびハウジング第２部分を有し、前記ハウジング第１部分は前記マイクロフォンを有し、前記ハウジング第２部分は前記アクチュエータを有し、前記ハウジング第１部分および前記ハウジング第２部分は、前記ハウジングが前記１本以上の歯に固定されているときに、前記１本以上の歯の両側にあるように構成され、前記ハウジング第２部分は、前記ハウジングが前記１本以上の歯に固定されているときに、前記１本以上の歯に接触するように構成されるシステム。
2. 前記少なくとも１つの一体型アンテナは、歯列の左側又は右側のいずれにも配置可能に構成される請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つの一体型アンテナは、近距離磁気誘導を行うように構成される請求項１に記載のシステム。
4. 前記少なくとも１つの一体型アンテナは、巻線フェライトコア又はワイドループアンテナを備える請求項１に記載のシステム。
5. 前記マイクロフォンは、ＭＥＭＳ型エアマイクロフォンを備える請求項１に記載のシステム。
6. 前記マイクロフォンと振動通信を行う減衰要素をさらに備える請求項１に記載のシステム。
7. 前記ハウジングは、前記マイクロフォンと通信する空洞を規定する請求項１に記載のシステム。
8. 前記ハウジング内に一体形成されたＰＶＤＦフィルム振動センサをさらに備える請求項１に記載のシステム。
9. 前記ハウジング内に一体形成された電源をさらに備える請求項１に記載のシステム。
10. 前記インフラ通信装置は、無線通信の送受信を行うように構成される請求項１に記載のシステム。
11. 前記中継要素は、近距離磁気誘導を介して、前記インフラ通信装置と無線通信する請求項１に記載のシステム。
12. 前記中継要素に近接し、ループ構成として構成されるアンテナをさらに備える請求項１に記載のシステム。
13. 前記中継要素は、インフラ要素と一体形成される請求項１に記載のシステム。
14. 前記中継要素と通信するシステム制御をさらに備える請求項１に記載のシステム。
15. 前記マイクロフォンは、発信音声を送信するために前記ユーザの音声を取り込むように構成され、前記アクチュエータは、前記１本以上の歯に対して振動して骨伝導を介して着信音声を前記ユーザに送信するように構成される請求項１に記載のシステム。
16. 前記ハウジングが前記１本以上の歯に固定されるとき、前記ハウジング第１部分は前記ユーザの口蓋に接触するように構成され、前記ハウジング第２部分は前記ユーザの頬の内面に接触するように構成される請求項１に記載のシステム。
17. 前記ハウジングが前記１本以上の歯に固定されるとき、前記ハウジング第１部分は前記１本以上の歯の頬側にあり、前記ハウジング第２部分は前記１本以上の歯の舌側にある請求項１に記載のシステム。
18. 前記ハウジングが前記１本以上の歯に固定されるとき、前記ハウジング第１部分は前記１本以上の歯の舌側にあり、前記ハウジング第２部分は前記１本以上の歯の頬側にある請求項１に記載のシステム。
19. 前記ハウジング第２部分が、２本の隣接する歯の間の隣接歯間の空間に嵌入するように構成された歯接触部分を有する請求項１に記載のシステム。
20. 前記ハウジング第１部分は、コネクタを介して前記ハウジング第２部分に結合され、前記ハウジングが前記１本以上の歯に固定されるとき、前記コネクタは、前記１本以上の歯のうちの最も後方の歯の周囲に部分的に延びる請求項１に記載のシステム。
21. 前記ハウジングがハウジング第１形態およびハウジング第２形態を有し、前記ハウジングが前記ハウジング第１形態にあるときに、前記ユーザの前記１本以上の歯は前記ユーザの歯列の左側または前記ユーザの歯列の右側にあり、前記ハウジングが前記ハウジング第１形態にあるときに、前記ハウジングは前記ユーザの歯列の前記左側の前記１本以上の歯に固定可能であり、前記ハウジングが前記ハウジング第２形態にあるときに、前記ハウジングは前記ユーザの歯列の前記右側の前記１本以上の歯に固定可能である請求項１に記載のシステム。
22. 前記ハウジングは、干渉嵌合によって前記ユーザの前記１本以上の歯に固定可能である請求項１に記載のシステム。
23. 前記ハウジングが前記１本以上の歯に固定されるとき、前記１本以上の歯の咬合面が前記ハウジングによって妨げられない状態を保持する請求項１に記載のシステム。
24. 前記中継要素は、前記ユーザの首の周囲または前記ユーザの頭部の周囲に着用されるように構成される請求項１に記載のシステム。
25. 双方向通信システムであって、
    ユーザの１本以上の歯に一時的に固定されるように構成されたハウジングであって、同ハウジングは、少なくとも１つの一体型アンテナを有し、前記ハウジングは、骨伝導を介して着信音声をユーザに送信するために前記１本以上の歯に対して振動するように構成されるアクチュエータを有する、ハウジングを有するマウスピース要素と、
    前記マウスピース要素から遠隔の通信装置に信号の送信又は受信を行うように構成されたインフラ通信装置と、
    前記マウスピース要素と通信し、前記マウスピース要素と前記インフラ通信装置との間で無線インタフェースを取るように構成された中継要素と、
    前記中継要素と通信し、前記中継要素への入力を無線で提供するように構成されるシステム制御とを備え、
    前記ハウジングはハウジング第１部分およびハウジング第２部分を有し、前記ハウジング第１部分はマイクロフォンを有し、前記ハウジング第２部分はアクチュエータを有し、前記ハウジングが前記１本以上の歯に固定されるときに、前記ハウジング第２部分は前記１本以上の歯に接触するように構成され、前記ハウジングが前記１本以上の歯に固定されるときに、前記ハウジング第１部分は前記１本以上の歯の舌側に配置されるように構成され、前記ハウジング第２部分は前記１本以上の歯の頬側に配置されるように構成され、前記ハウジング第２部分は、２本の隣接する歯の間の隣接歯間の空間に嵌入するように構成される歯接触部分を有し、前記歯接触部分が振動して前記１本以上の歯に音声信号を送信するように構成され、前記ハウジング第１部分は、コネクタを介して前記ハウジング第２部分に結合され、前記コネクタは、前記ハウジングが前記１本以上の歯に固定されるときに、前記１本以上の歯の最も後方の歯の周囲に部分的に延びるシステム。
26. 前記マイクロフォンは、発信音声送信のために音を取り込むように構成される請求項２５に記載のシステム。
27. 前記中継要素は、前記ユーザによって着用されるように構成される請求項２５に記載のシステム。
28. 前記ハウジングが干渉嵌合で前記ユーザの前記１本以上の歯に固定可能であるか、または前記ハウジングが前記１本以上の歯に固定されるとき、前記１本以上の歯の咬合面が前記ハウジングによって妨げられない状態を保持する請求項２５に記載のシステム。
    

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