集成式語音處理器機頭的製作方法

2023-11-30 11:45:06 3

專利名稱：集成式語音處理器機頭的製作方法
集成式語音處理器機頭
背景技術：
在人類聽覺中，耳蝸中的聽毛細胞響應聲波並且產生相應的聽覺神經脈衝。這些神經脈衝被傳導至大腦並且被感知為聲音。可能是由於多種不同原因導致的聽力喪失通常有兩種類型傳導性的或感覺神經性的。傳導性的聽力喪失典型地發生在聲音到達耳蝸中聽毛細胞的常規機械路徑受阻的情況下，例如聽小骨損傷。通常，傳導性的聽力喪失可以通過使用傳統的助聽器獲得幫助，助聽器將聲音放大以使有關聲音的信息可以到達耳蝸和聽毛細胞。一些類型的傳導性聽力喪失還是可校正的以通過外科手術進行緩和。但是，許多深度耳聾的人具有感覺神經性的聽力喪失。這種類型的聽力喪失可能是由於耳蝸內聽毛細胞缺乏或遭到破壞而不再將聲音信號轉換成聽覺神經脈衝而引起的。 具有感覺神經性聽力喪失的個人可能不能從傳統的助聽系統中獲得任何有意義的益處，不論聲音刺激有多大。這是因為用於將聲能轉換成聽覺神經脈衝的機構已經破壞了。因此， 在聽毛細胞不能正確行駛功能的情況下，聽覺神經脈衝不能直接從聲音產生了。為了克服感覺神經性耳聾，耳蝸植入物系統(cochlear implant system)或耳蝸修復體(cochlear prostheses)已經被研發出來，其能夠通過直接將電刺激呈現給聽覺神經纖維而繞道位於耳蝸內的聽毛細胞。這使得聲音在大腦中得到感知並且提供聽覺功能的至少部分恢復。這些耳蝸修復體系統的大多數通過使用植入電極或具有電極陣列的引線直接刺激耳蝸中的神經節細胞而治療感覺神經性缺陷。因此，耳蝸修復體通過直接刺激聽覺神經細胞、繞道有缺陷的在正常情況下將聲能轉換成電活動的耳蝸聽毛細胞直至被連接的聽覺神經細胞而工作。在刺激神經細胞之前，耳蝸修復體的電子電路和電極陣列將音頻信號分成許多平行的信息通道，每一個表示被感知的聲譜中的狹窄頻段。理想地，每個信息通道應該被選擇性地傳送至正常情況下將有關該頻段的信息傳輸至大腦的聽覺神經細胞的子集。那些神經細胞被以整齊的拓補順序排列，從耳蝸基礎端的最高頻率開始成螺旋形變化以朝向頂點逐漸降低排列。耳蝸植入物系統典型地包括接收和處理環境聲波的外部單元和接收來自外部單元的數據並且使用所述數據直接刺激聽覺神經的耳蝸植入物。因此，耳蝸植入物系統的常用配置包括被手術植入患者體內的內部部件和將電能和表示環境聲音的電信號提供至內部部件的外部部件。這些外部部件典型地包括佩戴在耳朵上的耳背式(BTE)處理器或體佩處理器。這些處理器包含麥克風、電池和處理麥克風產生的電信號的信號電路。處理器被通過線纜連接至機頭。機頭通過線纜接收電信號並且將它們傳輸至內部部件。在一些耳蝸植入物系統中，將外部部件連接在一起的一根或多根線纜可能出現一些問題。例如，線纜可能必須穿過衣服或在髮型設計過程中進行調節。線纜可以會被阻斷、 被拖拉或被纏結，導致機頭掉下。另外，很多患者認為線纜很討厭並且容易因為彎曲而失效。


附圖示意了這裡描述的原理的不同實施例並且作為說明書的一部分。所示意的實施例只是示例並不限制權利要求的範圍。圖1示意了根據這裡描述的原理的示例型耳蝸植入物系統；圖2是根據這裡描述的原理的示例型聲音處理器和可植入耳蝸刺激器的功能方框圖；圖3示意了根據這裡描述的原理的人的耳蝸的突出顯示元件的示意性結構；圖4A是根據這裡描述的原理的一個實施例的可以組成集成式機頭的不同說明性部件的分解圖示；圖4B是根據這裡描述的原理的一個實施例的集成式機頭的側視圖；圖5是示出了說明性耳蝸植入物系統的內部部件的圖示；圖6是根據這裡描述的原理的一個實施例的說明性集成式機頭的透視圖；圖7A是示出了根據這裡描述的原理的一個實施例的被使用者佩戴著的說明性集成式機頭的圖示；圖7B是示出了根據這裡描述的原理的一個實施例的與耳蝸植入物系統的內部部件連接的說明性集成式語音處理器機頭的說明性圖示；圖8是根據這裡描述的原理的一個實施例的說明性集成式機頭的透視圖；圖9是根據這裡描述的原理的一個實施例的說明性集成式機頭的俯視圖；圖10是根據這裡描述的原理的一個實施例的說明性集成式機頭的透視圖；圖IlA是根據這裡描述的原理的示例型集成式語音處理器機頭的分解透視圖；圖IlB是根據這裡描述的原理的示例型集成式語音處理器機頭的一部分的橫截面側視圖；圖12示意了根據這裡描述的原理的圍繞著示例型集成式語音處理器機頭的感應線圈和保持磁鐵的磁通；在全部附圖中，相同的參考標記代表類似的但不必須是相同的元件。
具體實施例方式如上所述，聽力喪失的個人可以被許多助聽裝置幫助。這些輔助裝置典型地被整齊地佩戴著並且每天戴很長時間。因此，任何這種助聽裝置應該耐用和可靠。另外地，助聽裝置應該在視覺上不引人注目並且不過度約束使用者的活動。如上面所解釋的，耳蝸植入物使用者典型地必須佩戴至少兩個獨立的外部單元，被線纜連接的處理器和機頭。傳統的系統中的處理器可以是耳背式(BTE)處理器或體佩處理器。BTE處理器典型地使用附貼在外耳頂部上方並且將BTE處理器保持在使用者耳朵後面的位置上的鉤子。 BTE處理器包含麥克風、電池和電子部件。線纜將BTE處理器附連到機頭上並且傳送數據信號和電能至機頭。典型地，機頭被由作為內部耳蝸植入物的一部分的手術植入的磁鐵產生的磁性力保持在位。典型地，體佩處理器通過將處理器附接到使用者穿的衣服的物品上而佩戴。例如， 體佩處理器可以被塞到口袋內或者附接到翻領上。體佩處理器沒有與BTE處理器相關的嚴格的尺寸和重量限制。因此，體佩處理器的電子部件和電池容量可以遠遠大於BTE處理器。類似於BTE處理器，線纜將體佩處理器附連至機頭。如上所述，將外部部件連接到一起的一根或多根線纜可能很難管理。例如，當兒童佩戴耳蝸植入物時，父母在給兒童穿衣服時可能必須額外小心，並且限制兒童喜歡的一些活動，以防止線纜被阻、被拉扯、被纏結或被斷開。另外地，處理器和線纜可能在視覺上讓人分心並且許多患者感覺很討厭。對於一些患者來說，BTE單元可能不舒服，特別是那些對掛在耳朵上的重物很敏感的人來說。因此，本說明書通過描述如下的一種集成式耳蝸植入物機頭而解決了這些問題， 其將耳蝸系統的外部部件集成到被直接佩戴到手術植入的接收器上方的單一單元內。集成式耳蝸植入物機頭是對被植入部件的功能性提供獨立支撐的頭戴(head mounted)外部部件單元。這消除了對單獨的體佩處理器或BTE處理器以及連接線纜的需要。因此，集成式耳蝸植入物機頭減少了通常與佩戴和使用耳蝸植入物有關的困難。特別地，因為沒有獨立的處理器單元或線纜，所以不需要使線纜穿過衣服或頭髮並且沒有線纜纏結或損壞的可能性。另外地，集成式耳蝸植入物機頭可以大大減小視覺上的突兀性並且使使用者感覺更友好。在一些實施例中，集成式耳蝸植入物機頭可以具有一個或多個附接到集成式機頭上並且提供另外的功能性的附件。如美國專利No. 7，599，508中討論的，助聽帽被磁性附接至集成式耳蝸植入物機頭的頂部。助聽裝置可以為患者提供多種益處。作為示例而不是限制，助聽裝置可以提供額外的電池能量；可替代的天線和用於經由電磁傳輸接收音頻信號的電路；額外的存儲能力；和/或額外的信號處理能力。在下面的描述中，為解釋目的，闡述了許多特殊細節以提供本系統和方法的透徹理解。但是對於本領域內的技術人員來說很顯然的，本系統和方法可以在沒有這些特殊細節的情況下被實施。說明書中提到「實施例」、「示例」或類似的語言是指與該實施例或示例相關地描述的特殊特徵、結構或特點被包括在至少一個實施例中，但不必須包括在其它實施例中。術語「在一個實施例中」的各種實例或說明書中不同位置處的類似的術語不必須都指同一實施例。而且，如在說明書和附屬權利要求中使用的，術語「機頭」是指佩戴在使用者頭上靠近內部天線的部件，與佩戴在耳朵上或衣服物品上的BTE處理器或體佩處理器形成對比。圖1示意了根據本發明的至少一些的示例型耳蝸植入物系統100。圖IA的耳蝸植入物系統100包括集成式語音處理器機頭(或「集成式機頭」)102和耳蝸刺激裝置104。 集成式機頭102可以包括聲音處理器106、麥克風108、一個或多個電池109、諸如所示意的感應線圈120的通信裝置，和/或用於特殊應用的另外的電路和器件。如下面討論的，集成式機頭102將耳蝸植入物系統的所有外部部件合併入一個緊湊的單元中。這消除了將傳統的部件連接到一起的線纜以及與使線纜穿過衣服或者線纜被受阻、被拖拉或被纏結而導致機頭掉下的有關問題。耳蝸刺激裝置104可以包括可植入耳蝸刺激器110、置於電極引線 114上的多個電極112、諸如所示意的感應線圈122的通信裝置，和/或用於特殊應用的另外的電路。下面更詳細描述聲音處理器部分102和耳蝸刺激裝置104中的部件。例如，下面將參考圖4A-10討論本系統的集成方面。此外，在美國專利No. 6，219，580 ；6, 272，382 ；和 6，308，101中公開了可以應用於本發明但不是理解本發明所必須的耳蝸植入物系統的各個方面的詳細描述，它們分別被整體以引用方式併入。
集成式機頭102的麥克風108被配置成檢測音頻信號並且將檢測到的信號轉換成相應的電信號。在一些示例中，音頻信號可以包括語音。音頻信號可以另外地或可替代地包括音樂、噪音，和/或其它聲音。電信號被從麥克風108發送至聲音處理器106。麥克風 108可以被集成到集成式機頭102內。可替代地，麥克風108可以經由通信線路或線纜連接至集成式機頭102。聲音處理器106根據所選的聲音處理方案處理來自麥克風的這些被轉換的音頻信號，從而產生用於控制可植入耳蝸刺激器110的適當的刺激參數。這些刺激參數可以指定或定義可植入耳蝸刺激器110產生的電刺激的極性、大小、位置(也就是，哪個電極對或電極組接收電刺激)、刺激頻率、定時(也就是，電刺激何時應用到特殊電極對上)、頻譜傾斜(spectral tilt)、和/或任何其它特徵。在一些可替代實施例中，聲音處理器106的一個或多個部分可以被包括在耳蝸植入物系統的可植入部分(例如，耳蝸刺激裝置104)內。圖1中示出的示例型電極引線114被配置成插入耳蝸管內。電極引線114包括沿其長度間隔布置的多個電極112，例如，十六個電極。但是應理解，任何數目的電極112 可以被布置於電極引線114上。電極引線114可以基本上如美國專利No. 4，819，647或 6，218，753中所示出和描述的那樣，這兩個專利中的每一個被整體以引用方式併入。如下面更詳細描述的，並且參考圖3和7B，可植入耳蝸刺激器110內的電子電路被配置成根據聲音處理器106定義的特定刺激方案經由所選擇的刺激通道(也就是，單個電極112的對或組)在耳蝸300內的一個或多個刺激位置產生和施加電刺激，並且神經電信號被聽覺神經 308從耳蝸300傳導至聽覺皮層。示例型可植入耳蝸刺激器110和聲音處理器106可以通過適當的數據或通信線路118例如遙測通信線路被通信地連接，如下面將要更詳細描述的。應理解，數據通信線路 118可以包括雙向通信線路和/或一個或多個專用的單向通信線路。在一些示例中，耳蝸植入物系統100的外部和可植入部分的每一個可以包括一個或多個感應線圈(下面討論)， 它們被配置成經由通信線路118傳輸和接收電能和/或控制信號。控制信號可以包括，例如，表示被檢測的音頻信號的電刺激的大小和極性。外部線圈還可以將電能從外部部分傳輸到耳蝸植入物系統100的可植入部分。被傳輸到可植入部分的電能可以用於操作可植入部分。在示例型耳蝸植入物系統100中，集成式語音處理器機頭102可以包括外部感應線圈120並且耳蝸刺激裝置104可以包括可植入感應線圈122。外部感應線圈120可以被通信地連接至聲音處理器106並且可植入感應線圈122可以被通信地連接至可植入耳蝸刺激器110。這裡應注意，本發明並不被限制於基於電磁感應的通信裝置。其它示例型通信裝置包括，但不僅限於，無線電頻率通信裝置、光學通信裝置，以及任何其它無線通信裝置。外部感應線圈120和可植入感應線圈122可以包括能夠產生和/或接收電磁場的任何適合類型的線圈。例如，外部感應線圈120和可植入感應線圈122可以分別包括在卷繞的或以其它方式成環的結構中纏繞的金屬絲或管。交流電可以被從聲音處理器106引導通過外部感應線圈120，從而產生圍繞著外部感應線圈120分布的磁場。外部感應線圈120 可以定位於可植入感應線圈122附近，以使可植入感應線圈122被至少部分地位於外部感應線圈120產生的磁場內。外部感應線圈120產生的磁場可以導致在內部感應線圈120中產生電流。在內部感應線圈120中產生的電流可以被從內部感應線圈120引導至可植入耳蝸刺激器110。因此，聲音處理器106產生的電流可以通過包括外部感應線圈120和可植入感應線圈122的通信線路118傳輸至可植入耳蝸刺激器110。通信線路118可以充當聲音處理器106和可植入耳蝸刺激器110之間的遙測線路。例如，通過在電流穿過外部感應線圈120時產生遙測磁場，外部感應線圈120可以傳輸一個或多個遙測信號至可植入感應線圈122。外部感應線圈120產生的遙測磁場可以在可植入感應線圈122內產生電流，如上所述。被外部感應線圈120產生的遙測磁場在可植入感應線圈122內產生的電流可以用於將表示數據和/或其它信息的信號傳輸至可植入耳蝸刺激器110和/或可以用於傳輸電能至可植入耳蝸刺激器110。在一些示例中，通信線路118可以用於將來自可植入耳蝸刺激器110的遙測信號傳輸至聲音處理器106。例如，電極112獲取的數據和/或耳蝸刺激器110產生的狀態指示可以經由通信線路118被傳輸至聲音處理器106。為此目的，可植入感應線圈122可以通過產生遙測磁場將遙測信號傳輸至外部感應線圈120。可植入耳蝸刺激器110可以使電流流經可植入感應線圈122從而產生遙測磁場。外部感應線圈120可以至少部分地被定位於可植入感應線圈122產生的遙測磁場中。該磁場可以導致在外部感應線圈120內產生電流。在外部感應線圈120內產生的電流可以被用於將數據和/或其它信號傳輸至聲音處理器 106。通信線路118可以包括一個以上外部感應線圈120和/或一個以上可植入感應線圈122。例如，第一外部感應線圈和第一可植入感應線圈可以用於將來自聲音處理器106的數據和/或電能傳輸至可植入耳蝸刺激器110。第二外部感應線圈和第二可植入感應線圈可以用於將來自可植入耳蝸刺激器110的數據傳輸至聲音處理器106。圖2是示例型聲音處理器106和可植入耳蝸刺激器110的功能方框圖。在圖2中示出的功能僅僅是聲音處理器106和/或可植入耳蝸刺激器110可以執行的許多不同功能的代表。如圖2中所示，麥克風108檢測音頻信號，例如語音或音樂，並且將音頻信號轉換成一個或多個電信號。然後這些信號被在音頻前端(AFE)電路202中放大。放大的音頻信號被模數(A/D)轉換器204轉換成數位訊號。接著使用適合的自動增益控制(AGC)功能 206對得到的數位訊號進行自動增益控制。在進行適當的自動增益控制後，數位訊號被在多個數位訊號處理或分析通道208 的其中一個中進行處理。例如，聲音處理器106可以包括，但不僅限於，十六個分析通道 208。由於存在一系列帶通濾波器210，每個分析通道208可以響應不同頻段的被檢測音頻信號。如圖2中所示，m個分析通道208的每一個可以還包括能量檢測階段(Dl-Dm) 212。 每個能量檢測階段212可以包括被配置成檢測包含在m個分析通道208的每一個中的能量的電路的任何組合。例如，每個能量檢測階段212可以包括後面跟著集成電路的整流電路。能量檢測後，m個分析通道208的每一個中的信號被運送至映射階段214。映射階段214被配置成將m個分析通道208的每一個中的信號映射至M個刺激通道218的一個或多個。換句話說，包含在m個分析通道208中的信息被用於定義電刺激脈衝，電刺激脈衝被可植入耳蝸刺激器110經由該M個刺激通道218施加到患者身上。如前面所述的，單個電極112的對或組可以構成該M個刺激通道218。
在一些示例中，被映射的信號被多路器216串聯起來並傳輸至可植入耳蝸刺激器 110。接著可植入耳蝸刺激器110可以經由M個刺激通道218的一個或多個將電刺激應用到患者耳蝸管內的一個或多個刺激位置。如此處使用的，術語「刺激位置」被用於指在上面施加電刺激的目標區域或位置。例如，刺激位置可以指聽覺神經組織區域內的任何位置。圖3示意了人的耳蝸300的示意性結構。如圖3中所示，耳蝸300是在基部302處開始並且在頂點304處結束的螺旋形形狀。在耳蝸300內容置有聽覺神經組織306，在圖3 中用X表示。聽覺神經組織306被以拓補(tonotopic)的方式組織於耳蝸300內。低頻在耳蝸300的頂點304處被解碼，而高頻在基部302處被解碼。因此，沿著耳蝸300的長度的每個位置對應於不同的感知頻率。因此，耳蝸修復體可以被植入感覺神經性聽力喪失的患者體內並且被配置成施加電刺激到耳蝸300內的不同位置以提供聽力感知。例如，電極引線114可以被置於耳蝸300內以使電極112在耳蝸300內接觸聽覺神經組織306。電刺激可以被電極112施加至聽覺神經組織306。圖4A和4B示出了將各種部件併入集成式機頭400內的一個示例型方式。首先參考圖4A，集成式機頭400可以包括感應線圈402或其它傳送器天線、保持磁鐵404、電池 406、用於音頻信號處理的電子部件408和麥克風410。機頭400可以還任選地包括用於接收來自外部源的信號的接收器412。下面討論這些部件中的每一個。圖4A中示意出的部件被承載在圖4B中示意出的外殼414內或被其攜帶。換句話說，集成式機頭400將耳蝸植入物系統的所有外部部件併入一個緊湊的單元中。這消除了將傳統的部件連接到一起的線纜以及與使線纜穿過衣服或者線纜被受阻、被拖拉或被纏結而導致機頭掉下的有關問題。可替代地，集成式機頭400可能在離散性方面優於具有多個部件的系統。例如，集成式機頭 400可以完全被使用者的頭髮或帽子遮蓋。另外，集成式機頭400可以比多部件配置更耐用。集成式機頭400可以更容易密封，因為不需要外部連接或線纜。感應線圈402將信號傳輸至與示例型耳蝸刺激裝置104關聯的被植入線圈 122 (圖幻。根據一個實施例，感應線圈402還感應地傳輸電能至耳蝸刺激裝置104或其它內部部件。感應線圈402中心處的磁鐵404被吸引至位於被植入天線122的中心處的被植入磁鐵123。磁鐵404和被植入磁鐵123之間的吸引力將集成式機頭400保持在天線122 上方。感應線圈402還可以被用於接收電能，以當集成式機頭400不使用時充電電池406。 例如，通過將感應線圈放置於交流電穿過的充電線圈附近，感應線圈402可以被用於感應地充電電池。感應線圈122用作變壓器線圈並且接收能量的一部分。此能量可以被用於充電集成式機頭內的電池。使用到充電電池的感應連接的一個優勢是機頭可以被更容易地密封，因為不需要暴露的一個或多個導體。磁鐵404可以由多種磁性材料的任何一種製成，包括但不僅限於銣鐵硼 (neodymium-iron-boron)、衫鈷(samarium-cobalt)、鐵鈷銀招合金(ticonal)、招銀鈷合金(alnico)、陶瓷(ceramic)、樹脂基體(resinmatrix)中的磁性粉末或其它適合的材料。 根據一個實施例，可以使用每單元體積呈現較高磁感應強度的材料以最小化磁鐵和集成式機頭400的尺寸。電池406提供耳蝸植入物行使功能所需的電能。對包括在集成式機頭中的電池來說重要的考慮點可以包括能量密度、電池總容量、電壓、耐用性、在較長時間周期上保持電能的能力以及可重複充電和放電的能力。
作為示例而不是限制，電池可以是鋰離子電池、聚合物鋰電池、鋅空氣電池或其它適合的電池。聚合物鋰電池利用與傳統的鋰離子相同的化學特性(chemistry)工作，除了其在固體聚合物複合材料而不是剛性金屬容器內包含鋰鹽電解液之外。因而，聚合物鋰電池可以更輕、能量更密集並且受物理損壞影響更小。另外，聚合物鋰電池可以被特殊成形為適合其供電的裝置。鋅空氣電池通過鋅與大氣氧的氧化反應而工作。鋅空氣電池具有高能量密度並且製造相對便宜。但是，工作時，鋅空氣電池必須直接暴露在大氣中，這使得在密封的系統中使用這些電池遇到挑戰。電子部件408可以包括組成部件和功能性部件例如功率調節電子部件(power conditioning electronic)、信號處理器、濾波器、放大器、接收器、開關、存儲器，以及其它電子部件。電子部件408的基本功能是接收來自麥克風410的音頻信號並且將該信號處理成可以傳輸至可植入單元從而驅動耳蝸刺激的信號。多個另外的部件可以被包括在集成式機頭中。例如各種視頻指示器，例如一個或多個發光二極體，可以被包括。這些視頻指示器可以被配置成傳送與耳蝸植入物系統的內部和外部部件的功能有關的信息，例如電池狀態、所選擇的程序、靈敏度或體積信息，以及機頭和可植入接收器之間的通信狀態。集成式機頭可以任選地包括接收器412。接收器412可以是多種無線電頻率(RF)、 WiFi, IEEE 802. 11、藍牙 或其它接收器的任何一種。這些接收器可以直接連接耳蝸植入物系統和聲源，降低其它噪音源的討厭的幹擾。聲源可以包括無線麥克風、遠程控制裝置、 行動電話、計算機、音樂播放器、私人數字助理或其它裝置。例如，在教育環境中，教師可以佩戴無線麥克風，將教師的聲音通過無線電頻率直接傳輸至包含在集成式機頭中的接收器。類似地，藍牙 接收器可以被連接至立體聲系統、行動電話或其它音頻源。麥克風410也被包括在集成式機頭中。麥克風410可以直接位於電子部件上或可以是通過有線連接將電信號發送至電子部件的獨立的部件。多種麥克風類型和配置可以被使用。作為示例而不是限制，麥克風可以使用電磁型、容量變化型、微機電系統(MEMS)或壓電機構，以從聲音引起的機械振動生成電信號。麥克風可以還具有許多定向靈敏度分布 (directional sensitivity profiles)的其中一個。例如，麥克風可以具有全方向的、半球狀的、部分心形的(SUbcardioid)JlMfW (cardioid)或高度定向的靈敏度分布。上面參考圖1-4B描述的部件可以被配置為多種不同的形狀並且包含有多種外殼以形成集成式耳蝸植入物機頭。集成式機頭的一個示例型配置通常由圖6中的參考標記500表示。在本說明性實施例中，集成式機頭500的本體部分(或「外殼」)502包含電池、電子部件、麥克風和磁鐵， 例如上面描述的那些。傳送器天線504的一部分延伸超出本體部分502，形成開放環。除了機頭500的視覺外觀外，本傳送器天線配置可以具有其它多個優勢。例如，傳送器天線504可以另外用作從外部旋圈接收電能以充電內部電池的感應供電元件(inductive pick up)。傳送器天線504的暴露部分還可以允許更有效地傳輸來自外部線圈的電能，因為外部線圈可以基本上包圍傳送器天線。在一個充電配置中，傳送器天線504的暴露部分可以被插入充電臺中的相應槽中。一個或多個充電線圈可以被置於槽的任一側。然後使傳送器天線504非常緊密靠近充電線圈。另外地，傳送器天線504的暴露部分可以幫助將集成式機頭500正確定位並且保持在充電臺中。 集成式機頭還可以具有多個其它特徵。如上所述的，視頻指示器可以被引入集成式機頭的外部殼體內以允許看管人員從視覺上確定集成式機頭的狀態和功能性。作為示例而不是限制，指示特徵可以包括表示電池狀態的發光二極體。例如，當電池放電時，發光二極體發光以表示需要再充電或替換電池。對於可以視覺上確定電池水平的父母或教師來說這可能是具有優勢地。類似地，集成式機頭可以具有一個或多個表示耳蝸植入物狀態的視覺元件。例如， 發光二極體可以具有表示耳蝸植入物處於工作中的第一顏色和發光圖案。發光二極體可以具有用於表示各種故障的不同的顏色和/或發光圖案，例如集成式機頭故障、集成式機頭和植入接收器之間缺乏通信或者接收器故障。在圖6中示出的說明性實施例中，開關(switch) 506被包括以允許使用者調節裝置的放大倍數或在多個預定程序之間進行轉換。例如，第一程序可以被特別適用於具有最小背景噪音的私人談話，第二程序可以被最優化為適用於具有更高水平背景噪音的環境， 例如飯店或擁擠的集會地點。第三程序設置可以致動連接至教師、講演者或交談者佩戴的麥克風的無線電頻率(RF)接收器。通過包括外部開關，使用者可以實時調節集成式機頭以適合特殊的聲音環境。圖7A示出了使用者佩戴著的示例型集成式機頭500，圖7B示出了與耳蝸植入物系統100的內部部件例如上述的耳蝸刺激裝置104連接的示例型集成式機頭500。如上所述，集成式機頭被佩戴在天線植入位置上方。典型地，天線被植入外耳上方和後面，如圖7A 和7B中所示。但是，天線可以被植入多個其它位置。如果需要，使用者可以通過改變她的髮型或佩戴頭套例如帽子、頭巾或圍巾而隱藏集成式機頭500。如果使用者可以使用多個集成式機頭，那麼使用者可以選擇最適合特定活動或特定日子的集成式機頭。使用者可以在口袋、錢包或背包中攜帶一個或多個備用機頭。如果白天的環境需要用可替代機頭替換當前的集成式機頭，使用者可以簡單抬起手來、 抓住集成式機頭500並且將其摘除。接著找出第二集成式機頭，將其定向成使磁鐵側朝向頭部並且放置到被植入天線的最近位置。當第二集成式機頭靠近天線位置時，兩個磁性部件之間的磁性吸引力將集成式機頭移動到正確的位置並且將集成式機頭保持在該位置。圖8是說明性集成式機頭600的透視圖。在本說明性實施例中，機頭600的外部輪廓被簡化了，這可以導致更耐用和便宜的裝置。機頭600包括公共剛性外殼602，公共剛性外殼602包含麥克風、信號處理電子部件、傳送器和電池或其它電源，例如上面描述的那些。剛性外殼在正常的操作過程中保持其形狀並且對內部部件提供保護使它們不受外部汙染和撞擊的影響。另外地，外部開關和視頻指示器可以被從機頭上省略。通過消除這些外部特徵，機頭可以更容易被構造成防水的，允許使用者在不摘下機頭的情況下在雨中、在遊泳中行走或者參加水上運動。這允許使用者繼續接收音頻信號，從而增加使用者對活動的享受，增強與其它人相互作用的能力並且提高了使用者安全性。根據一個實施例，機頭可以經由機頭中的接收器被連接至外部控制單元。例如，多個控制器可以被併入鑰匙鏈內。通過按壓鑰匙鏈上的按鈕，可以發送無線信號從而調整集成式機頭的操作參數。圖9是具有可替代幾何形狀的說明性集成式機頭700的俯視圖。在本說明性實施例中，傳送器天線可以被包含在集成式機頭700的中央部分702內。其它部件可以被包含在本體部分704內。根據一個說明性實施例，集成式機頭700可以另外包括定向麥克風 706。典型地，全方向的或半球形的麥克風被用於耳蝸裝置中，以更好地複製人耳的靈敏度。 但是，在一些情況下，更加選擇性地檢測外部聲音從而降低背景噪音可能是有益的。患者可以使用定向麥克風706選擇性地放大所選擇的聲源。根據一個實施例，定向麥克風706可以指向與患者注視的方向相同的方向。例如，患者可以簡單將頭部轉向說話的人而使定向麥克風706指向說話者的方向，以優先感到他的聲音。佩戴集成式機頭的較低成本和容易性可以帶來許多益處。例如，患者可以具有兩個或更多個集成式機頭。在一個集成式機頭被使用者佩戴時，另一個集成式機頭可以在再充電其電池。另外地或可替代地，第二集成式機頭提供的功能性可以不同。使用者可以選擇最適合場合的集成式機頭。例如，在社會活動中，使用者可以選擇不太引人注目或者補充其它服裝配飾的集成式機頭。在正常白天的情況下，使用者可以選擇具有較長壽命或具有需要的接收器的集成式機頭。例如，如果使用者在上學，使用者可能需要能夠供電一整天的電池和能夠接收來自教師佩戴的無線麥克風的被放大的/被濾波的信號的接收器。如果使用者正在參加水上活動，可以選擇密封的機頭。圖10是具有可替代幾何形狀的說明性集成式機頭800的透視圖。根據一個實施例，集成式機頭800具有外殼，外殼具有中央本體部分802和圍繞著中央本體部分布置的多個圓突耳804。外殼在中央本體部分802和/或圓突耳804中包含麥克風、信號處理電子部件、傳送器和電池或其它電源，例如上面描述的那些。這些圓突耳804可以用於多個目的，包括增加機頭穩定性，製造視覺上的趣味輪廓，增大集成式機頭800的內部體積，提供適合於特殊傳送器或接收器的形狀，或者遮蓋被特別成形為被圓突耳804接收的鋰聚合體電池。本集成式語音處理器機頭的至少一些實施例可以被配置成使與遙測線圈(例如線圈102或線圈40 產生的遙測磁場和/或保持磁鐵(例如磁鐵404)產生的保持磁場關聯的磁通指向遠離某一電路的方向。轉向圖IlA和11B，示例型集成式語音處理器機頭600a基本上類似於集成式語音處理器機頭600。但是，在這裡，電池406a被置於承載在電路板416上的電子電路408 (例如聲音處理器106，或至少其一部分)上方，並且機頭被配置成使磁通指向遠離電子電路408 的方向。與集成式語音處理器機頭600a有關的磁通方向的方面可適用於這裡描述的其它集成式語音處理器機頭。在所示意的實施例中，電路板416的底表面418可以大體上面對著機頭基板604。 電子電路408可以配置成通過經由通信線路118將控制參數(包括，但不僅限於，刺激參數)傳輸至可植入耳蝸刺激裝置104從而指導可植入耳蝸刺激器110產生並且施加電刺激到患者耳蝸內的一個或多個刺激位置。電子電路408可以另外地或可替代地配置成將電能傳輸至可植入耳蝸刺激裝置104並且可以配置成接收來自耳蝸刺激裝置104的數據。圖IlA和IlB中示意的示例型機頭600a中的感應線圈402被置於電路板416的底表面418下面。感應線圈402可以包括在卷繞的結構中纏繞的金屬絲或管。在一些示例中，感應線圈402可以包括設置於大體圓盤形形狀和/或環形形狀的保持器中的卷繞的絲。將認識到，感應線圈402可以具有可以用於特殊應用的任何適合的尺寸和形狀。感應線圈 402可以具有頂表面420和內徑向表面422。感應線圈402可以位於機頭基板604中。因此，當機頭基板604與頭部相鄰時感應線圈402可以緊密靠近患者頭部。關於磁通方向，示例型機頭600a包括被定位於或者布置於電路板416和感應線圈 402之間的遙測通量導引件424。遙測通量導引件4M可以具有大體環形形狀，其內徑向表面426限定出延伸通過遙測通量導引件424中央部分的孔。遙測通量導引件可以與電路板 416的底表面418以及感應線圈402的頂表面420相鄰。示例型遙測通量導引件4 可以包括適於使磁通指向遠離電路板416的方向的任何材料。例如，遙測通量導引件4M可以包括具有相對高電阻率的材料，對遙測磁場的磁通提供低磁阻路徑。另外地，遙測通量導引件4M可以包括粉末材料，例如具有相對小顆粒尺寸的粉末金屬材料，以防止在遙測通量導引件424中產生渦電流。例如，在存在遙測磁場的情況下可以在固體傳導材料(與粉末傳導材料相比)中產生渦電流，因為遙測磁場是流經感應線圈402的交流電產生的變化磁場。示例型遙測通量導引件424中的粉末材料可以利用任何適合的材料例如聚合物材料保持在一起。在一些示例中，粉末金屬材料可以包括鐵和/或其它鐵氧體材料。另外地，遙測通量導引件似4可以適合於感應線圈402產生和/或接收的遙測信號的頻率，例如，約49MHz的遙測信號和/或約10. 7MHz的遙測信號。包括相對磁導率(也就是，合金磁導率與真空磁導率的比值)約為9的材料的遙測通量導引件似4可以適合於包括49MHz和 10. 7MHz的遙測信號的頻率範圍。但是，將認識到，遙測通量導引件4M可以具有可以用於特殊應用的任何其它適合的相對磁導率數值。另外地或可替代地，遙測通量導引件4M可以具有相對高電阻率和相對小的顆粒大小以便於使磁通改變方向，同時最小化在遙測通量導引件424中產生渦電流。遙測通量導引件似4可以被定位並且配置成使感應線圈402產生的磁場的磁通指向遠離電路板416的方向，如下更詳細描述的。例如，遙測磁場可以通過感應線圈402產生用於傳輸遙測信號。遙測磁場的磁通可以被遙測通量導引件4M指向遠離電路板416的方向，從而保護電路板416上的電子電路408不受遙測磁場影響。通過使遙測磁場中的磁通指向遠離電路板416的方向，可以最小化從感應線圈402經由遙測磁場至電子電路408的能量損失，因而延長用於對耳蝸植入物系統的一個或多個部件提供電能的電池的壽命。在一些示例中，機頭600a可以另外地或可替代地包括被置於電路板416和機頭基板604之間的保持磁鐵404。保持磁鐵404可以具有大體面對著電路板416的底表面418的頂表面428。保持磁鐵404可以另外具有外徑向表面430。在一些實施例中，保持磁鐵404 可以被置於機頭600a內以使保持磁鐵404至少部分地被感應線圈402和/或遙測通量導引件4M包圍。因此，保持磁鐵404的外徑向表面430可以大體面對著感應線圈402的內徑向表面422和/或遙測通量導引件4M的內徑向表面426。例如，保持磁鐵404可以被置於延伸通過遙測通量導引件424的內徑向表面426限定出的孔內。保持磁鐵404可以被配置成產生用於將耳蝸植入物系統的一個或多個部件固定到患者頭部上的保持磁場。例如，保持磁鐵404可以被布置成與基板604相鄰，以當基板 604與頭部相鄰時保持磁鐵404緊密靠近患者頭部。如上所述，耳蝸植入物系統100中的示例型耳蝸刺激裝置104可以包括被配置成
13與保持磁鐵404磁性接合的磁鐵123。因此，當基板604被置於線圈122附近與患者頭部相鄰時，保持磁鐵404可以被磁性接合至耳蝸刺激部分104的磁鐵，從而將機頭600a固定和 /或定向在頭部上。示例型機頭600a可以另外地或可替代地包括被定位於電路板416和保持磁鐵404 之間的保持通量導引件432。保持通量導引件432可以至少部分地包圍保持磁鐵404。如圖IlA和IlB中所示，保持通量導引件432的頂壁434被置於電路板416的底表面418和保持磁鐵404的頂表面4 之間並和它們相鄰。另外地，保持通量導引件432的側壁436 可以至少部分地包圍保持磁鐵404的外徑向表面430。保持通量導引件432的側壁436可以與保持磁鐵404的外徑向表面430、感應線圈402的內徑向表面422，和/或遙測通量導引件424的內徑向表面似6相鄰。保持通量導引件432可以包括適合於使與保持磁鐵404產生的磁場關聯的磁通改變方向的任何適合材料。例如，保持通量導引件432可以包括具有相對高磁導率的材料。在一些示例中，保持通量導引件432可以包括金屬材料，例如包括鎳和鐵的高導磁金屬 (mu-metal)合金。具有相對高磁導率的高導磁合金可以具有約60，000和300，000之間的相對磁導率。例如，高導磁合金可以具有約100,000的相對磁導率。具有高磁導率的高導磁合金可以包括鎳和鐵的任何適合比率，例如，比率約為鎳80%和鐵20%。應認識到，保持通量導引件432可以可替代地包括具有任何適合相對磁導率的任何適合材料。保持通量導引件432可以被配置成使圍繞著保持磁鐵404的保持磁場的磁通指向遠離電路板416和/或遠離遙測通量導引件424的方向。因此，來自保持磁鐵404的磁通可以被指向遠離電路板416的方向，從而保護電路板416上的電子電路408不受保持磁場影響。如前所述，保持通量導引件432還可以使保持磁場的磁通指向遠離遙測通量導引件424的方向，從而防止來自保持磁鐵的磁通在遙測通量導引件424中的粉末金屬材料中飽和。來自保持磁鐵404的磁通可以大大降低遙測通量導引件424中的粉末金屬材料的相對磁導率，降低遙測通量導引件4M在使來自感應線圈402的磁通指向遠離電路板416方向的方面的有效性。因此，保持通量導引件432可以使保持磁場的磁通指向遠離遙測通量導引件424的方向，從而防止磁通在遙測通量導引件424中飽和。通過使磁通指向遠離電路板416中的電子電路408的方向，遙測通量導引件424 和/或保持通量導引件432可以使感應線圈402和/或保持磁鐵404能夠以相對緊密靠近電路板416的方式置於機頭600a內。因此，集成式語音處理器機頭600a可以通過將電子部件和磁場發射部件合併到機頭內而被製造得更緊湊，如圖IlA和IlB中所示。與其中電子電路與機頭分離的更大集成式單元或傳統的耳蝸植入物系統(例如體配式系統或BTE系統)相比，這可以增加患者使用耳蝸植入物系統的容易度和舒服度。在一些耳蝸植入物系統實施例中，耳蝸刺激裝置104可以另外地或可替代地包括保持通量導引件和/或遙測通量導引件，用於使磁通指向遠離耳蝸刺激裝置104中的電子部件的方向。例如，在包括感應線圈和/或保持磁鐵的耳蝸刺激裝置(例如圖5中的裝置 104)中，保持通量導引件和/或遙測通量導引件可以被包括在耳蝸刺激裝置中，用於使磁通的方向改變成遠離可以定位成緊密靠近感應線圈和/或保持磁鐵的電子電路的方向。圖12示意了根據本系統和方法的圍繞著示例型機頭600a中的感應線圈402和保持磁鐵404的磁通。如圖12中所示，磁通900可以圍繞著感應線圈402。磁通900被表示為圍繞著感應線圈402的通量路徑。另外地，磁通902可以穿過並且圍繞著保持磁鐵404。 磁通902被表示為圍繞著並且穿過保持磁鐵404的通量路徑。將認識到，除圖12中示意的那些之外的另外的通量路徑可以與圍繞著感應線圈402的遙測磁場和圍繞著保持磁鐵404 的保持磁場關聯。遙測通量導引件4 可以對圍繞著感應線圈402的磁通900提供低磁阻路徑。如圖12中所示，磁通900的路徑可以被指向穿過遙測通量導引件424的方向，以便感應線圈 402和電路板416之間的磁通900的路徑可以被縮短。圍繞著感應線圈402的遙測磁通場 (telemetry magnetic flux field)的磁通900因此可以被遙測通量導引件4 改變方向， 以使磁通900被基本上防止到達電路板416，從而，減少或消除了穿過電子電路408的磁通。保持通量導引件432可以對圍繞並且穿過保持磁鐵404的磁通902提供高磁導率路徑。如圖12中所示，磁通902的路徑可以被指向穿過保持通量導引件432的方向，以使磁通902的路徑大體穿過和/或沿著保持通量導引件432的頂壁434和/或側壁436。因此，感應線圈402和電路板416之間的磁通902的路徑可以被縮短。類似地，保持磁鐵404 和遙測通量導引件似4之間的磁通902的路徑可以被縮短。圍繞並且穿過保持磁鐵404的保持磁通場的磁通902因此可以被保持通量導引件432改變方向，以使磁通902被基本上防止到達電路板416和/或遙測通量導引件424，從而，減少或消除了穿過電子電路408和 /或遙測通量導引件424的來自保持磁鐵的磁通。總而言之，集成式機頭將耳蝸植入物系統的外部部件結合到被直接佩戴在手術植入的接收器上方的單一單元內。這消除了對單獨的體佩處理器或BTE處理器及連接線纜的需要。因此，集成式機頭降低了佩戴和使用耳蝸植入物的複雜性。集成式機頭消除了使線纜穿過衣服或頭髮的需要以及線纜受阻的可能性。另外地，集成式機頭可以更耐用，並且比傳統耳蝸植入物系統的處理器在視覺上的突兀性更低。前述描述只用於示意和描述所描述的原理的實施例和示例。本描述並不意於窮舉或將這些原理限制於任何公開的精確形式。根據上述公開許多修改和變異是可能的。
權利要求
1.一種耳蝸植入物系統的集成式機頭，包括 用於輸出音頻信號的麥克風；用於處理所述音頻信號的信號處理電子部件；以及傳送器，用於將從所述電子部件接收的被處理的音頻信號傳輸至植入接收器，所述植入接收器將所述被處理的音頻信號發送至植入處理器，所述植入處理器選擇性地對具有多個刺激電極的電極陣列供應電能；其中，所述麥克風、所述信號處理電子部件以及所述傳送器的所有被置於所述集成式機頭的公共剛性外殼內，所述集成式機頭被配置成對所述耳蝸植入物系統的操作提供外部功能性的獨立的頭戴外部部件。
2.根據權利要求1所述的集成式機頭，還包括用於將所述機頭吸引到所述植入接收器的磁鐵上的磁鐵。
3.根據權利要求1所述的集成式機頭，其中，所述集成式機頭還包括電源，所述電源對所述麥克風、所述信號處理電子部件和所述傳送器供應電能。
4.根據權利要求3所述的集成式機頭，其中，所述電源包括下述中的至少一個鋰離子電池、鋰聚合物電池和鋅空氣電池；所述電源被配置成被感應充電。
5.根據權利要求3所述的集成式機頭，其中，通過使用所述傳送器接收來自外部源的電能，所述電源被感應地再充電。
6.根據權利要求1所述的集成式機頭，其中，所述機頭進一步被配置成接收助聽裝置帽，所述助聽裝置帽被磁性附接至所述機頭並且為所述機頭提供另外的功能性。
7.根據權利要求1所述的集成式機頭，其中，所述傳送器的至少一部分延伸到所述集成式機頭的主體部分外面，從而在所述傳送器的至少一部分和所述集成式機頭的主體部分之間形成縫隙。
8.根據權利要求1所述的集成式機頭，其中，所述集成式機頭是防水的。
9.根據權利要求1所述的集成式機頭，其中，所述集成式機頭沒有外部電觸點。
10.根據權利要求1所述的集成式機頭，其中，所述集成式機頭還包括至少一個視頻指不器。
11.根據權利要求1所述的集成式機頭，其中，所述集成式機頭還包括至少一個外部開關。
12.根據權利要求1所述的集成式機頭，其中，所述集成式機頭還包括接收器。
13.根據權利要求12所述的集成式機頭，其中，所述接收器是下述中的一個藍牙接收器、無線電頻率接收器、WiFi接收器和IEEE 802. 11接收器。
14.根據權利要求12所述的集成式機頭，其中，所述接收器被配置成接收來自外部裝置的信號；其中，所述外部裝置是下述中的至少一個無線麥克風、遠程控制裝置、行動電話、計算機、音樂播放器和私人數字助理。
15.根據權利要求12所述的集成式機頭，其中，所述接收器被配置成接收來自遠程控制裝置的信號；所述遠程控制裝置與所述接收器通信以改變所述耳蝸植入物系統的操作參數。
16.根據權利要求1所述的集成式機頭，其中，所述集成式機頭的麥克風還包括定向麥克風。
17.根據權利要求1所述的集成式機頭，其中，所述傳送器包括被配置成通過產生遙測磁場而傳輸遙測信號的感應線圈，所述集成式機頭還包括被定位在所述感應線圈和所述信號處理電子部件之間的遙測通量導引件，所述遙測通量導引件被配置成使所述遙測磁場的磁通指向遠離所述信號處理電子部件的方向。
18.根據權利要求1所述的集成式機頭，還包括保持磁鐵，其被配置成產生用於將所述集成式機頭固定到患者頭部上的保持磁場；和被定位在所述保持磁鐵和所述信號處理電子部件之間的保持通量導引件，所述保持通量導引件被配置成使所述保持磁場的磁通指向遠離所述信號處理電子部件的方向。
19.一種用於耳蝸植入物系統的集成式機頭系統，包括一組多個集成式機頭，其中，所述組中的每個機頭包括用於輸出音頻信號的麥克風；用於處理所述音頻信號的信號處理電子部件；以及傳送器，用於將從所述電子部件接收的被處理的音頻信號傳輸至植入接收器；其中，所述麥克風、所述信號處理電子部件和所述傳送器的所有被置於所述集成式機頭的公共外殼內。
20.根據權利要求19所述的系統，其中，所述組中的每個機頭還包括用於將所述機頭吸引至所述植入接收器的磁體上的磁鐵。
21.根據權利要求19所述的系統，其中，所述組中的其中一個集成式機頭包括用於接收來自外部裝置的電信號的接收器。
22.根據權利要求19所述的系統，其中，所述組中的其中一個集成式機頭包括定向麥克風。
23.根據權利要求19所述的系統，其中，其中一個集成式機頭的傳送器包括被配置成通過產生遙測磁場而傳輸遙測信號的感應線圈，所述其中一個集成式機頭還包括被定位在所述感應線圈和所述信號處理電子部件之間的遙測通量導引件，所述遙測通量導引件被配置成使所述遙測磁場的磁通指向遠離所述信號處理電子部件的方向。
24.根據權利要求19所述的系統，其中，所述組中的其中一個集成式機頭還包括保持磁鐵，其被配置成產生用於將所述其中一個集成式機頭固定到患者頭部上的保持磁場；以及被定位在所述保持磁鐵和所述信號處理電子部件之間的保持通量導引件，所述保持通量導引件被配置成使所述保持磁場的磁通指向遠離所述信號處理電子部件的方向。
全文摘要
一種耳蝸植入物系統的集成式機頭包括用於輸出音頻信號的麥克風；用於處理所述音頻信號的信號處理電子部件；以及用於將從所述電子部件接收的被處理的音頻信號傳輸至植入接收器的傳送器。所述麥克風、所述信號處理電子部件以及所述傳送器的所有被置於所述集成式機頭的公共外殼內。機頭還可以是可以根據需要可替代地使用的一組機頭中的一個，以滿足適合的耗電要求或環境條件。
文檔編號A61N1/36GK102245262SQ200980149247
公開日2011年11月16日 申請日期2009年11月11日 優先權日2008年11月12日
發明者C·M·伍茲, D·P·林奇, G·A·格裡菲斯, S·A·克勞福德 申請人:領先仿生有限公司