圓窗耦合的聽力系統和方法

專利名稱：圓窗耦合的聽力系統和方法
圓窗耦合的昕力系統和方法相關申請的交叉引用本申請是于2009年6月22日提交的美國申請號為61/219，286的非臨時申請，題為 “Round Window Coupled Hearing Systems and Methods”(代理文件號 026166-003100US)，該文件的全文引用于此以作參考。關于在聯邦贊助的研究和開發下的發明權的聲明不適用
背景技術：
1.技術領域。本發明涉及到聽力系統、裝置和方法。盡管具體涉及助聽系統，本發明的實施例能被用于其中信號被用于刺激耳朵的許多的應用中。人們喜歡聽。聽力允許人們聆聽并理解他人。自然的聽力能包括允許用戶甚至在存在背景噪音的時候聽到說話者的空間線索。人們也喜歡與遠方的人們交流，諸如使用蜂窩電話。聽力裝置能與通信系統一起使用以幫助聽力受損害的人并幫助人們與遠方的人交流。聽力受損害的主體需要助聽以與周圍的人進行口頭交流。開放耳道助聽器因為增加的舒適度和改進的美化外觀而已被證明在市場上是成功的。開放耳道助聽器能流行的另一個理由是減少的耳道阻塞。阻塞能引起不自然的類管道聽力效果，其可能由堵塞耳道的大助聽器引起。至少在某些情形下，用戶講話時注意到阻塞并且阻塞引起講話過程中不自然的聲音。然而，開放耳道助聽器可能出現的一個問題是反饋。反饋可能由麥克風放置得離揚聲器過近或者放大的聲音過大而引起。因此，反饋能限制助聽器所能提供的聲音放大的程度。盡管能夠通過將麥克風放到耳道之外而最小化反饋，這樣的放置可能引起裝置提供不自然的聲音，其完全沒有自然聽力中呈現的空間位置信息線索。在一些情形下，反饋可以通過使用刺激自然聽力傳導路徑的非聽覺手段而被降低，例如刺激鼓膜、聽骨鏈的骨頭和/或者耳蝸。輸出轉換器可以被放置于耳膜上、中耳中的聽小骨上、或耳蝸上，以刺激聽力路徑。然而，在聽小骨或耳蝸上放置聽力裝置通常需要手術，并且這樣的手術可能涉及精密而復雜的移動以定位植入，并可能多少有些侵入性，例如在至少某些情形下需要切割骨頭。至少某些位于聽小骨或耳蝸上的在先植入可能引起至少某些情形下的阻塞，并且在至少某些情形下聲音的失真可能是可察覺的。盡管已經提出了光學地耦合到位于聽小骨上的轉換器，在至少某些情形下，將光傳送到轉換器的在先系統可能引起可察覺的噪聲以及在光學地傳輸的信號中的失真，從而使得這樣的裝置的聲音質量至少在某些情形下劣于理想。例如，至少某些光學系統可以包括非線性，其能使信號失真的非線性，并且至少在某些情形下可以引起用戶可察覺的失真。 涉及本發明的實施例的工作還提出光電檢測器的振動能引起傳輸信號的失真，例如當振動影響從光源到光電檢測器的光耦合時。另外，至少某些所提出的光學地耦合的裝置已經被附著于耳朵的振動結構，這能引起由于附著于耳朵的振動結構的裝置質量而導致的用戶可察覺的阻塞。盡管到圓窗的耦合已被提出，圓窗是薄而脆弱的薄膜，而到圓窗的安全耦合可能至少在某些情形下是難以實現的。例如，牢固地固定到耳蝸的圓窗的外表面的永磁體至少在某些情形下能引起對圓窗的損傷，例如當圓窗被移除時。盡管牢固地固定到圓窗的磁體可以引起用戶感知的聲音，至少在某些情形下定位于耳朵的結構上的磁體可能敏感于能引起可察覺的噪聲的外部電磁場。例如至少在某些情形下用戶可能感知到嗡嗡聲。另外，對于患者而言，在其生命中的某些點接受成像學習可能是重要的，并且至少在某些情形下移除牢固地固定于圓窗的磁體可能是困難的。牢固地固定于圓窗的磁體可能損傷圓窗的薄而敏感的組織，從而使得耳蝸流體可能從圓窗泄漏并潛在地損傷聽小骨且至少在某些情形下永久地損傷聽力。2.背景技術說明可能與本發明有關的專利和公開包括3, 585,416 ；3，764，748 ；3，882，285 ；
5，142，186 ；5，360，388 ；5，554,,096 ；5，624，376 ；5，795，287 ；5，800，336 ；5;,825，1225，857，958 ；5，859，916 ；5，888,,187 ；5,897，486 ；5，913，815 ；5，949，895 ；6;,005，9556，068，590 ；6，093，144 ；6，139，488 ；6，174，278 ；6，190，305 ；6，208，445 ；6，217，5086，222，302 ；6，241，767 ；6，422，991 ；6，475;,134 ；6,519，376 ；6，620，110 ；6，626，8226，676，592 ；6，728，024 ；6，735，318 ；6，900;,926 ；6，920，340 ；7，072，475 ；7,095，9817,239，069 ；7:’ 289:’ 639 ；D512,979 ；2002/10086715 ；2003/0142841 ；2004/'0234092
2005/0020873 ； 2006/0107744 ； 2006/0 233398 ； 2006/075175 ； 2007/0083078 ；2007/0191673 ；2008/0021518 ；2008/0107292 ；共同所有的 5，259，032 (代理文件號026166-000500US) ；5，276，910(代理文件號:026166-000600US) ；5，425，104(代理文件號:026166-000700US) ；5，804，109(代理文件號:026166-000200US) ；6，084，975(代理文件號(^6166-000300US) ;6，554，761(代理文件號(^6166_001700US)；6，629，922(代理文件號:026166-001600US)；美國公開號2006/0023908 (代理文件號026166-000100US) ；2006/0189841 (代理文件號:026166-000820US) ；2006/0251278 (代理文件號:026166-000900US)；和 2007/0100197 (代理文件號:026166_001100US)。可能有關的非美國專利和公開包括EP1845919PCT公開號WO 03/063542 ；WO 2006/075175 ；美國公開號。可能有關的期刊出版物包括=Ayatollahi等人，丨‘Design andModeling of Micromachines Condenser MEMS Loudspeaker using PermanentMagnet Neodymium-Iron-Boron(Nd-Fe-B) " , ISCE, Kuala Lampur,2006 ;Birch 等人，"Microengineered Systems for the Hearing Impaired" , IEE, London, 1996 ；Cheng等人，〃 A silicon microspeaker for hearing instruments" , J. Micromech. Microeng.,14(2004)859-866 ;Yi 等人’ "Piezoelectric microspeaker with compressivenitride diaphragm" , IEEE, 2006,以及 Zhigang Wang 等人，"Preliminary Assessmentof Remote Photoelectric Excitation of an Actuator for a Hearing Implant",IEEE Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference,上海，中國，9月1日-4日，2005年。其他感興趣的出版物包括Gennum GA3280 Preliminary DataSheet, “ Voyager TDTM. Open Platform DSP System for Ultra Low Power AudioProcessing" L^i,National Semiconductor LM4673 Data Sheet, “ LM4673 Filterless,2. 65W,Mono, Class D audio Power Amplifier" ；Puria, S.等人，Middle ear morphometryfrom cadaveric temporal bone micro CT imaging, Invited Talk. MEMRO 2006, Zurich ；
5Puria, S.等人，A gear in the middle ear ARO 2007，Baltimore,MD ；以及Lee等人，〃 The Optimal Magnetic Force For A Novel Actuator Coupled to the Tympanic Membrane A Finite Element Analysis, " Biomedical Engineering !Applications, Basis and Communications, Vol. 19，No.3 (171-177)，2007。為這上面的原因，提供至少降低乃至避免至少某些前面提到的在先聽力裝置的限制是令人期待的。例如，存在著提供安全舒適的聽力裝置的需要，其提供具有自然品質的聽力，例如具有空間信息線索，并且其允許用戶以比在先裝置更小的阻塞、失真和反饋去進行聆聽。

發明內容
本發明的實施例提供了改進的聽力系統、裝置和方法，它們克服了在先聽力裝置的至少某些限制。支撐件能被配置為置于中耳中以將轉換器耦合到圓窗，從而使得轉換器能從圓窗移除而不損傷圓窗。該支撐件能被配置為將轉換器耦合到圓窗從而使得支撐件能從圓窗移除。替代地或結合地，該支撐件可以被配置為將轉換器與圓窗分離，從而使得轉換器能從用戶的中耳移除，例如當該支撐件附著于中耳時。將轉換器從中耳移除而不損傷圓窗能允許安全地移除轉換器，例如當患者希望接收MRI成像時。例如，轉換器可以包括耦合到支撐件的磁體從而以該支撐件的第一形態振動該圓窗，并且該磁體可以以該支撐件的第二形態從該支撐件上移除。中耳中的轉換器能被配置為以多種方式響應于電磁能而振動。 例如，可以將線圈放置于耳道中以耦合到磁體。替代地，包括光能的電磁能可以被沿著耳道傳輸到中耳中的轉換器以響應于光能而振動轉換器。例如，光電檢測器能被放置于中耳中以驅動轉換器，轉換器可以包括耦合到支撐件的平衡電樞轉換器，從而使得來自磁場的干擾得以降低。在第一方面，本發明的實施例提供了將聲音傳輸到用戶的耳朵的裝置，其中耳朵具有圓窗。該裝置包括被配置為耦合到圓窗的支撐件、以及被配置為借助支撐件耦合到圓窗的轉換器以傳輸聲音。在許多實施例中，支撐件至少部分地布置于轉換器和圓窗之間以抑制轉換器和圓窗的接觸。在許多實施例中，支撐件被配置為與圓窗分離而不撕裂圓窗的組織。替代地或結合地，支撐件能被配置為當支撐件附著于圓窗時與轉換器分離。支撐件能被配置為附著于圓窗，并且該支撐件能被配置為當支撐件附著于圓窗時與轉換器分離以將轉換器從中耳移除。該支撐件包括耦合到圓窗的第一側和耦合到轉換器的、與第一側相對的第二側。在許多實施例中，支撐件包括沿著第二側延伸的延長部以抑制組織朝著轉換器生長。該延長部可以沿著基本平行于第一側的第二側而延伸。延長部可以沿著轉換器延伸遠離第一側。在許多實施例中，支撐件的第二側包括大小為容納轉換器的至少一部分的凹處。在許多實施例中，支撐件包括被配置為以第一形態保持轉換器并且以第二形態釋放轉換器的結構。該結構可以包括延長部，其被配置為從支撐件延伸到轉換器并且與轉換器分離以釋放轉換器。
在許多實施例中，轉換器包括磁體、線圈、線圈和磁體、壓電轉換器、光致伸縮轉換器、平衡電樞轉換器或磁致伸縮轉換器中至少一個。例如，轉換器可以包含磁體并且其中該磁體被耦合到支撐件。該支撐件可以包括被配置為耦合到圓窗的第一側和被配置為耦合到磁體的第二側。該支撐件可以包括用于耦合到磁體的第一形態和用于釋放磁體的第二形態。在許多實施例中，支撐件包括被配置為順應圓窗的柔軟生物相容性材料。該支撐件可以包括被配置為響應于聲音而隨著圓窗變形的薄柔性材料。在許多實施例中，支撐件由包括至少以下之一的材料構成膠原、硅樹脂、水凝膠、生物相容性塑料、或者彈性體。在許多實施例中，支撐件被配置為耦合到布置于圓窗之上的粘膜，例如粘膜組織。在許多實施例中，支撐件借助液體被配置到圓窗。例如，液體包括油。在許多實施例中，支撐件包括被配置為耦合到圓窗的第一側和被配置為耦合到支撐件的第二側。該支撐件可以包括用于耦合到轉換器的第一形態和用于與轉換器分離以將轉換器從中耳移除的第二形態。在許多實施例中，轉換器包括線圈，并且該線圈被配置為放置于用戶的耳道中以耦合到磁體。在許多實施例中，轉換器包括平衡電樞轉換器，并且該平衡電樞轉換器的簧被耦合到支撐件以振動圓窗。結構可以從簧延伸到支撐件以在第一形態下將平衡電樞轉換器耦合到支撐件。從簧延伸到支撐件的結構能被配置為在第二形態下與至少支撐件分離，以將平衡電樞轉換器從用戶的中耳移除。在另一個方面，本發明的實施例提供一種將聲音傳輸到用戶的耳朵的方法，該耳朵具有圓窗，該方法包括將電磁信號傳輸到耦合到支撐件的轉換器，其中所述轉換器借助支撐件振動圓窗。在另一方面，本發明的實施例提供了一種提供聽力假體以將聲音傳輸到用戶的耳朵的方法，其中耳朵具有圓窗。提供了支撐件和轉換器。支撐件被耦合于耳朵的圓窗，從而使得轉換器借助支撐件被耦合到圓窗以傳輸聲音。在許多實施例中，轉換器接觸支撐件，而支撐件被配置為與轉換器分離。支撐件可以包括非磁體材料。在另一方面，本發明的實施例提供了一種將聲音傳輸到用戶的設備。該設備包括用于振動用戶的圓窗的轉換器裝置，以及用于將該轉換器裝置耦合到圓窗的支撐件裝置。


圖IA展示了依照本發明的實施例的開放耳道聽力系統，其包括BTE單元和借助支撐件耦合到用戶的圓窗的轉換器；圖IAl展示了依照本發明的實施例的聽力系統，其包括耳道模塊和借助支撐件耦合到用戶的圓窗的轉換器；圖IB展示了耳膜的旁側，圖IC展示了耳膜的中側，適于結合圖1的助聽系統；圖ID展示了輸出轉換器組件，其包括耦合到線圈的光電檢測器，其中線圈的大小為至少部分地適合于圓窗龕以耦合到放置于耦合到圓窗的支撐件之上的磁體；
圖IDl展示了輸出轉換器組件，其包括耦合到圓窗的平衡電樞轉換器；圖IE展示了依照實施例的借助筋膜耦合到圓窗的輸出轉換器組件；圖IEl展示了依照實施例的借助筋膜耦合到圓窗的磁鐵和支撐件；圖1E2展示了借助附著于圓窗的支撐件耦合到圓窗的磁體和支撐件，以及耦合到支撐件并被配置為用于移除的磁體；圖1E3展示了借助支撐件和延長部耦合到圓窗的轉換器組件，從而使得轉換器被配置為當支撐件附著于圓窗時與支撐件分離以移除轉換器；圖IF展示了放置于用戶的中耳中以耦合到如圖ID至圖1E3中的圓窗的輸出轉換器組件的中間視圖的示意圖；圖IGl和圖1G2展示了在第一形態以保持磁體和屏障的支撐件的側視圖和頂視圖，屏障被配置為抑制組織朝磁體的生長；圖1G3展示了如圖IGl和圖1G2中在第二形態下被配置為釋放磁體的支撐件；圖IH展示了被配置為以第一形態保持磁體的支撐件、以及被配置為抑制組織朝磁體生長的屏障，其中屏障橫向地延伸遠離磁體；圖IIl展示了依照實施例的被配置為以第一形態保持磁體的支撐件、被配置為抑制組織生長的屏障以及大小為容納筋膜以將支撐件保持在圓窗上的適當位置的環狀結構；圖112展示了依照本發明的實施例的適于耦合的圓窗的組織結構；圖IJ展示了依照實施例的包括一對相對的磁體的磁體；圖IK展示了依照實施例的光耦合器，其包括至少一個鏡片以耦合到通過耳膜傳輸的光；圖IL展示了依照實施例的耦合器的至少一個鏡片，其中所述至少一個鏡片包括透鏡；以及圖2展示了根據實施例的實驗性設置，用于確定通過鼓膜的光傳輸。
具體實施例方式此處所描述的實施例能被用于將聲音傳輸給用戶。聲音可以包括來自一個或多個源的聲音，諸如來自麥克風、蜂窩電話、藍牙連接。在許多實施例中，聲音是由無線信號通過耳膜傳輸，從而使得可能降低手術的侵入力。無線信號可以包括通過耳膜傳輸的電磁能。電磁能可以包含例如來自線圈的電磁能。替代地或結合地，電磁能可以包含通過耳膜傳輸的光能。光能可以通過耳膜的后部傳輸，例如通過耳膜的下后部，以改進包括通過耳膜傳輸的無線聲音信號的光能的耦合效率。如在此處所用的，光包括紅外光、可見光和紫外光。圖IA展示了開放耳道聽力系統10。聽力系統10包括輸入組件20和輸出組件30。 輸入組件20可以包含耳后(以下"BTE")單元。輸出組件30包括借助支撐件32S耦合到用戶的圓窗的轉換器32。支撐件32S能以多種方式配置以將轉換器耦合到圓窗。例如，支撐件32S可以包含柔軟生物相容性材料，該生物相容性材料大小適于放置于圓窗上。支撐件32S可以借助液體被耦合到圓窗RW，液體例如是諸如礦物油的油，從而使得支撐件能從圓窗RW移除。支撐件可以包含許多生物相容性材料，例如膠原，水凝膠，硅樹脂，彈性體，硅樹脂水凝膠。支撐件32S能被配置為與元件轉換器32S分離，這樣的轉換器元件能與支撐件32S分離。例如支撐件32S可以包含被配置為附著于圓窗RW的生物相容性材料。支撐件32S可以包含被配置為保持磁體32M的第一形態和被配置為釋放磁體32M以將支撐件32S與磁體32M分離的第二形態。支撐件32M可以包含非磁性的材料從而使得支撐件32S在強磁場(例如在磁共振成像的情況下)存在下能保持附著于圓窗。BTE單元能以多種方式配置。BTE單元能被放置于用戶的耳廓P之后，以降低BTE單元的可視性。BTE單元能封裝用于處理和輸入信號的電子器件。輸入組件10的輸入轉換器，例如麥克風22，被耦合到BTE單元并能夠向BTE單元傳輸音頻信號。BTE能將輸入信號轉換為電磁信號EM。電磁信號可以包含由至少一個諸如激光器的光源所產生的光學信號，或來自線圈的電磁信號。例如，支撐件能延伸到耳道中并支撐線圈，如在美國申請號為 12/244，洸6、于 2008 年 10 月 2 日所提交的題為"Energy Delivery and MicrophonePlacement Methods for Improved Comfort in an Open Canal Hearing Aid，，的申請中所提到的，該申請全文引用于此以作參考，并適于依照本發明的實施例而結合。替代地，BTE單元能被耦合到光學傳輸結構12以發出包括光學信號的電磁信號EM。光學傳輸結構12能從BTE延伸到耳道EC中。光學傳輸結構12可以支撐麥克風22。光源可以封裝在BTE中并被耦合到光學傳輸結構12。替代地，光源可以被定位于耳道中，例如在布置于耳道中的支撐件上。輸入組件20的輸入能來自許多源，諸如麥克風、第二麥克風、或者耦合到諸如蜂窩電話、計算機等電子設備的無線電。麥克風22能被定位于在許多位置，例如在耳道之內或者接近耳道口以檢測聲音位置線索。輸入轉換器可以包含放置于BTE單元上用于噪聲消除的第二麥克風。到組件的聲音輸入可以包含來自藍牙連接的聲音，并且BTE可以包含電路以與例如蜂窩電話耦合。例如，輸入轉換器組件可以基本上位于耳道之內，如在公開號為2006/0251278的美國申請中所揭示的，該申請全文引用于此以作參考。輸入轉換器組件可以包含藍牙連接以耦合到蜂窩電話，并可以包括例如，商業上可獲得的Sound ID 300的元件，該Sound ID 300可從加利福尼亞的Palo Alto的Sound ID獲得。輸出組件30被配置為至少部分地放置于用戶的中耳。輸出組件30可以包含至少一個檢測器34，其被配置為接收包括光學信號入3的電磁能EM。輸出組件可以包含輸出轉換器，從而使得轉換器的振動響應于光學信號而刺激耳蝸。輸出組件30可以包含許多種類的轉換器以振動聽覺系統，從而使得用戶感知到聲音。例如，轉換器可以包括磁體、線圈、線圈和磁體轉換器、壓電轉換器、平衡電樞轉換器、光致伸縮轉換器或磁致伸縮轉換器中至少一個。聽力系統10能以來自系統10的降低的干擾而保留用戶的自然聽力路徑基本地功能和原封不動。外耳的皮膚SK能支撐輸入組件。耳廓P能將聲音向耳道EC集中，從而使得聲音定位線索能被麥克風22檢測到。耳膜TM被耦合到聽小骨OS以將聲音傳到耳蝸C0，振動在此被用戶感知為聲音。聽小骨包含槌骨ML、砧骨IN和鐙骨ST。鐙骨ST借助卵圓窗OW耦合到耳蝸。圓窗能被布置于沿著耳蝸的相對于卵圓窗OW的通道，從而使得圓窗RW響應于聲音而振動。圓窗可以位于圓窗龕NI中。耳膜TM可以包含體環TMA。可以在耳膜TM中并可選地在體環TMA中形成切口，以將輸出組件的元件插入中耳ME中。
在許多實施例中，至少一個檢測器34包括光電檢測器，諸如光伏二極管，被定位以接收通過耳膜TM的后部傳輸的光能，例如穿過耳膜的下/后部分，并且光電檢測器能被定位于離耳膜在約0. 5毫米至約2毫米的范圍內，以有效地與光源耦合。例如，光源可以被封裝在BTE內，而從BTE向耳道延伸的光纖將光能通過耳膜的后部傳輸到至少一個檢測器。圖IAl展示了系統10的輸入組件20，包括耳道模塊(以下〃 ECM" )。ECM可以包含BTE單元的許多元件，反之亦然。ECM可以成型于用戶的耳道EC的模型。電路(Circ.) 能被耦合到麥克風22。電路可以包括聲音處理器。ECM可以包含被配置為存儲電能的能量存儲設備PS。存儲設備可以包含許多已知的存儲設備，諸如電池、可充電電池、電容器、超級電容器、或者電化學雙層電容器(EDLC)的至少之一。ECM能被移除，例如為了再充電或者在用戶睡覺的時候。ECM可以包含通道四來流通空氣以減少阻塞。雖然空氣被傳遞穿過通道四，反饋由于轉換器或者電極陣列直接地耦合到組織而能得以降低。能量存儲設備PS可以包含能以多種方式再充電的可再充電的能量存儲設備。例如，能量存儲設備可以借助耦合到用于快速充電的超級電容器的連接體中的插頭而被充電。替代地，能量存儲設備可以借助感應線圈或借助光電檢測器PV而被充電。光電檢測器 PV可以被定位于ECM的近端，從而使得光電檢測器暴露于進入耳道EC的光。光電檢測器 PV能被耦合到能量存儲設備PS以給能量存儲設備PS充電。光電檢測器可以包含許多檢測器，例如如前面所描述的黑色硅樹脂。可再充電的能量存儲設備可以是僅僅為了方便而提供，因為能量存儲設備PS可以包含當ECM被從耳道移除時用戶能替換的電池。光電檢測器PV可以包含至少一種光伏材料，諸如晶體硅、無定形的硅、微晶硅、黑色硅、鎘碲、銅銦鎵硒等。在某些實施例中，光電檢測器PV可以包含黑色硅，例如在美國專利7，354，792和7，390，689中所描述并從馬薩諸塞州貝弗利的SiOnyx公司可獲得的。黑色硅可以包含由利用發生在被高強度激光所輻射的材料中的原子級變化的半導體處理所制造的淺節光子器件，諸如將目標半導體暴露于短到十億分之一的百萬分之一秒的高強度脈沖的飛秒激光。受這些強烈的局部化能量事件影響的晶體材料可能經受改造性的變化，從而使得原子結構變得即刻地混亂，并且隨著基底再結晶新的化合物被“鎖定”。當應用于硅，其結果可以是高度摻雜的、光學上不透明的、淺節界面，其對于光比傳統的半導體材料敏感多倍。用于聽力設備的光伏轉換器也在以下文獻中得到詳細描述，美國專利申請 61/073，271、題為〃 Optical Electro-Mechanical Hearing Devices With Combined Power and Signal Architectures"(代理文件號(^6166_001800US)，以及美國專利申請 61/073，281,題為"Optical Electro-Mechanical Hearing Devices with Separate Power and Signal"(代理文件號(^6166_001900US)，其完整公開已在之前合并與此以作參考，并可以適于依照這里所描述的某些實施例進行結合。輸出轉換器組件和錨結構能以多種方式成形，以安裝在中耳內并附著于其中的結構。例如，轉換器組件可以包含大小為穿過耳膜TM和體環TMA中的切口的截面，從而使得限定耳道的骨頭可以保持完整。體環TMA能由溝SU所支撐，溝SU形成于位于外耳和中耳之間的耳朵的骨部分之中。耳膜能沿著體環被切割以形成耳膜的瓣，耳膜的一部分可以仍然連接到用戶并當轉換器組件30被定位于中耳之內時被放置于耳道的邊緣上。瓣能在轉換器被定位于中耳之后被定位。轉換器組件可以至少包括成型為安裝在圓窗龕之內的部分。 替代地或結合地，轉換器組件30可以包含成型為容納中耳的圓岬的圓凹部30R。
錨結構能被配置為附著于中耳的許多結構。例如，錨結構能被配置為附著于岬的骨。替代地或結合地，錨結構可以被配置為耦合到接近圓窗的骨唇。例如筋膜可以被附著于骨唇和支撐件以在圓窗之上保持支撐件。BTE可以包含ECM的許多元件，例如光電檢測器PV、能量存儲設備PS、處理器和電路，如前面所描述的。圖IB展示了耳膜的旁側，圖IC展示了耳膜的中側，適于結合圖IA和圖IAl的助聽系統。耳膜TM連接到槌骨ML。槌骨ML包括頭H、柄MA，側突LP、和尖端Τ。柄MA位于頭H和尖端T之間，并耦合到耳膜ΤΜ，從而使得槌骨ML隨著耳膜TM的振動而振動。圖ID展示了輸出轉換器組件30，其包括至少一個光電檢測器34、輸出轉換器32和錨結構36。至少一個光電檢測器34被耦合到輸出轉換器32。輸出轉換器可以包含線圈32C，其中線圈32C的大小為至少部分地適于圓窗龕Ni，以耦合到定位于耦合到圓窗RW的支撐件32S之上的磁體Μ。輸出轉換器34可以借助電路38而被耦合到線圈3C，從而使得磁體響應于傳輸通過耳膜TM的電磁能而振動以傳輸聲音。輸出轉換器組件30可以包含錨結構36，其被配置為將輸出轉換器組件附著于耳朵的基本固定的結構，諸如岬PR。錨結構36可以包含被配置為接收例如組織移植的生物相容性結構，并且可以包含用于組織整合的外層、凸緣或者孔中的至少一個。錨結構36能附著于組織，從而使得當轉換器32被耦合到耳朵的圓窗時，組件的位置保持基本固定。至少一個檢測器34、電路38和線圈32C可以被密封地密封在外殼32H中，從而使得包括線圈32C的至少一部分的外殼32H的至少一部分的大小為至少部分地安裝于圓窗龕NI之內，以將線圈32C耦合到磁體32M。磁鐵32M的大小為耦合到圓窗RW。至少一個光電檢測器可以以多種方式被配置為響應于包括光能的電磁能EM而振動圓窗。例如，組件30可以包含配置為接收第一至少一個波長的光的第一光電檢測器和配置為接收第二至少一個波長的光的第二光電檢測器，其中線圈被配置為響應于所述第一至少一個波長而以第一方向32M1激勵磁體以增加內耳的壓力，并響應于所述第二至少一個波長而以第二方向32M2激勵磁體以降低內耳的壓力。第一光電檢測器可以傳輸第二至少一個波長的光從而使得第一光電檢測器能被至少部分地定位于第二光電檢測器之上以減小組件30的大小。第一光電檢測器能以第一極性被耦合到聲音轉換器，而第二光電檢測器以第二極性耦合到第二光電檢測器，第一極性相反于第二極性。第一光電檢測器和第二光電檢測器可以包含至少一種光伏材料，諸如晶體硅、無定形硅、微晶硅、黑色硅、鎘碲、銅銦鎵硒等。在某些實施例中，光電檢測器中的至少一個可以包含黑色硅，例如在美國專利7, 354，792和7，390，689中所描述并從馬薩諸塞州貝弗利的SiOnyx公司可獲得的。替代地或結合地，組件可以包含分離的功率和信號架構，例如組件包括一個光電檢測器。第一至少一個波長的光和第二至少一個波長的光可以是脈沖寬度調制的。能被配置為光學地將可植入的轉換器組件30和輸入轉換器組件20耦合在一起的電路和系統的例子能在以下文獻中找到美國專利申請61/073,271、提交于2008年6月17日、題為"Optical Electro-Mechanical Hearing Devices With Combined Power and SignalArchitectures"(代理文件號:026166-001800US)；申請 61/139，522、提交于 2008 年 12月 19 日、題為"Optical Electro-Mechanical Hearing Devices With Combined Powerand Signal Architectures"(代理文件號(^6166_001810US)；申請61/139，522、提交于2009年5月 11 日、題為〃 Optical Electro-Mechanical Hearing Devices With CombinedPower and Signal Architectures"(代理文件號(^6166_001820US)；申請61/073，沘1、提交于 2008 年 6 月 17 日、題為〃 Optical Electro-Mechanical Hearing Devices withSeparate Power and Signal"(代理文件號(^6166_001900US)；申請 61/139，520、提交于 2008 年 12 月 19 日、題為〃 Optical Electro-Mechanical Hearing Devices withSeparate Power and Signal"(代理文件號(^6166_001910US)；申請 12/486，100、提交于 2009 年 6 月 17 日、題為〃 Optical Electro-Mechanical Hearing Devices WithCombined Power and Signal Architectures “(代理文件號026166_001830US)；申請 12/486，116、提交于 2009 年 6 月 17 日、題為〃 Optical Electro-MechanicalHearing Devices With Separate Power and Signal Components “(代理文件號026166-001920US)；以上文獻的全部公開合并于此以作參考，并適于依照本發明的實施例進行結合。在某些實施例中，光電檢測器34可以包含輸出轉換器32。例如光電檢測器可以包含配置為響應于光能而振動的光致伸縮材料。圖IDl展示了輸出轉換器組件30，其包括耦合到圓窗RW的平衡電樞轉換器32BA。平衡電樞轉換器32BA包括簧32BAR。簧32BAR借助延長結構耦合到圓窗RW，延長結構例如是從簧朝著圓窗延伸的柱32BAP。簧可以與被類似地配置為將轉換器耦合到圓窗的支撐件32S耦合。在某些實施例中，延長部可以包含支撐件。平衡電樞轉換器被配置為在第一形態下耦合到支撐件。平衡電樞轉換器被配置為在第二形態下與支撐件分離，例如借助支撐件32S或柱32BAP中的至少一個與轉換器分離。例如，簧可以在第二形態下與柱分離。替代地或結合地，包括柱的延伸結構可以與支撐件32S分離。圖IE展示了借助筋膜FA被耦合到圓窗的輸出轉換器組件30。筋膜FA能將轉換器連接到圓窗龕。轉換器組件能被配置為至少部分地在圓窗之內延伸以將磁體耦合到線圈。支撐件可以被可釋放地耦合到圓窗，例如借助布置于支撐件和圓窗之間的用以涂覆支撐件的諸如礦物油的油。替代地或結合地，支撐件可以包含組織增長抑制物，從而使得支撐件32S不會變得附著于圓窗，例如隨著組織增長。圖IEl展示了借助筋膜耦合到圓窗的磁體和支撐件。輸出轉換器組件可以至少部分地延伸進入窗并耦合到手術地定位的筋膜FA，從而使得輸出轉換器組件被保持在適當的位置。磁體和支撐件能借助在支撐件32S、磁體32M、以及圓窗RW之上手術地定位于圓窗龕NI中的筋膜FA而被保留在圓窗上的位置，從而使得磁體和支撐件被保持在適當的位置。支撐件32S能如前面所描述地被配置為抑制結疤，從而使得支撐件能被移除。替代地或結合地，支撐件能被配置為在第一形態下保持磁體并在第二形態下釋放磁體。圖1E2展示了借助附著于圓窗的支撐件耦合到圓窗的磁體和支撐件，以及耦合到支撐件并被配置為用于移除的磁體。涉及實施例的工作提出組織能夠臨近圓窗生長以連接到支撐件，并且支撐件能被配置為釋放磁體從而使得當磁體被移除時支撐件保留在圓窗上的適當位置。例如，疤痕組織ST可以朝支撐件生長并至少部分地覆蓋支撐件，從而使得支撐件可以附著于圓窗。本領域普通技術人員能實施實驗性研究以確定響應于支撐件和磁體、或如前面所描述的其他轉換器耦合的疤痕組織形成的生長和程度。支撐件可以包括配置為耦合到轉換器的第一形態和配置為與轉換器分離的第二形態。轉換器能在第二形態下從用戶的中耳移除。圖1E3展示了借助支撐件和延長部耦合到圓窗的轉換器組件，從而使得當支撐件附著于圓窗時，轉換器被配置為從支撐件分離以移除轉換器。支撐件被配置為以第一側接觸圓窗。疤痕組織可以沿著支撐件的外部形成。從轉換器到支撐件的延長部可以在支撐件的內部被耦合到支撐件，從而使得延長部和轉換器能在延長部、支撐件或轉換器中至少之一的第二形態下與支撐件分離。例如，延長部可以包含柱32SP，該柱能與轉換器32和支撐件32S分離以移除轉換器32和包括柱32SP的延長部。圖IF展示了放置于用戶的中耳中以耦合到如圖ID至圖1E3中的圓窗的輸出轉換器組件的中間視圖的示意圖。組件30被定位于中耳之中、耳膜TM之后。至少一個光電檢測器34被配置為接收電磁輻射并且朝著耳膜TM定向。至少一個光電檢測器34能被定位于中耳腔中以接收通過耳膜的后部傳輸的光能，例如穿過耳膜的后/下部。光電檢測器能被定位于圓窗龕之上以基本覆蓋圓窗，如從中視圖中所見，對應于通過耳膜傳輸的光的路徑。檢測器能被定位于離耳膜約0. 5毫米至約2毫米，并可以包含光學耦合器以耦合到穿過耳膜傳輸的光能。支撐件32S能被定位于圓窗和至少一個光電檢測器34之間。圖IGl和圖1G2展示了在第一形態以保持磁體和屏障32SB的支撐件32S的側視圖和頂視圖，屏障被配置為抑制組織朝磁體32M的生長。屏障32SB可以包含布置為抑制組織朝包括磁體32M的轉換器生長的材料。屏障32S可以包含已知的具有屏障特性的生物相容性材料，例如彈性體、生物相容性塑料、或者水凝膠中的至少一種。支撐件32S可以包括被配置為耦合到圓窗RW的第一側和被配置為耦合到諸如磁體32M的轉換器的第二側。屏障可以以多種方式沿著第二側延伸，以抑制組織接觸諸如磁體32M的轉換器耦合到支撐件的位置。例如屏障32S可以沿著第二側延伸遠離第一側。支撐件可以包含用于組織整合的結構，諸如孔32SIG。支撐件包括至少一個結構32SR以在第一形態下將轉換器耦合到支撐件以及在第二形態下將轉換器與支撐件分離。例如，結構可以包含生物相容性絲，其能被外科醫生彎曲為第一形態或者第二形態以分別將轉換器耦合到支撐件或者將轉換器與支撐件分離。該至少一個結構32SR能向內彎曲到磁體之上以保留磁體。本領域普通技術人員基于此處的教導，能確定其他的具有用于耦合的第一形態和用于分離的第二形態的結構。圖1G3展示了如圖IGl和圖1G2中在第二形態下被配置為釋放磁體的支撐件。圖IH展示了配置為在至少一個結構32SR的第一形態下保持磁體的支撐件32S，以及配置為抑制組織朝磁體生長的屏障32SB，其中屏障32SB沿著第二側橫向地延伸遠離諸如磁體的轉換器耦合到支撐件的支撐件的位置。支撐件的側面的延長部能與遠離第一側的延長部結合，如前面所描述的。圖IIl展示了依照實施例的被配置為以第一形態保持磁體的支撐件、被配置為抑制組織生長的屏障以及大小為容納筋膜以將支撐件保持在圓窗上的適當位置的環狀結構。圖112展示了依照本發明的實施例的適于耦合的圓窗的組織結構。支撐件可以例如成形于由預混Dow Corning SILASTIC 硅樹脂彈性體醫學等級MDX4-4210(十份的基底和一份的固化劑)成形的模型。磁體可以被植入例如聚合體。在某些實施例中，支撐件可以成形于用戶的模型，例如圓窗的模型。模型可以包括限定圓窗龕的組織的一部分。支撐件可以成形于用戶的模型，從而使得支撐件的大小適于圓窗，并且支撐件可以部分地覆蓋圓窗。本領域普通技術人員能基于此處的教導來實施實驗以經驗地確定支撐件的維度以耦合到圓窗，以及為用戶的圓窗制模支撐件的任何優點的程度。圖IJ展示了輸出組件30的包括一對相對的磁體的磁體32。這對相對的磁體包括第一磁體32M1和第二磁體32M2。第一磁體32M1和第二磁體32M2被布置從而使得每一個磁體的磁場相對于另一個磁體。這配置能減少對外部磁場的敏感性，外部磁場例如可能增加用戶感知的噪聲并減少對于來自例如MRI機器的磁場的敏感性的瞬間磁場。圖IK展示了光耦合器，其包括至少一個鏡片110以耦合到通過耳膜傳輸的光。至少一個鏡片110能被定位于在光電檢測器和耳膜之間的至少一個光電檢測器之上，以改善檢測器到穿過耳膜傳輸的光的耦合。至少一個鏡片可以包含基本上平坦的較低表面以耦合到該至少一個光電檢測器。至少一個鏡片110可以包含小透鏡陣列，諸如球面鏡、圓柱透鏡、及其組合。圖IL展示了依照實施例的耦合器的至少一個鏡片110，其中所述至少一個鏡片110包括透鏡。至少一個鏡片可以包含對應于耳膜的形狀的幾何學形狀，以允許該光學耦合器被定位于靠近耳膜，以改善穿過耳膜傳輸的光的耦合效率。至少一個鏡片可以包含透鏡，例如凸透鏡、凹透鏡、球面透鏡、非球面透鏡、圓柱透鏡、復曲面透鏡及其組合中的一個或多個。形狀可以包含對應于耳膜(例如耳膜的后部)的許多額外形狀中的一個或者多個，并可以包含對應于耳膜的中側的形狀，以將該鏡片的表面定位于靠近耳膜。人耳膜傳輸實驗以下所描述的實驗被實施以測量紅外線光穿過耳膜的傳輸并確定輸入組件20和輸出組件30的布置。目的確定穿過人耳膜在后、下和前的位置的光傳輸損耗的量，以及由耳膜散射的量。過程圖2展示了根據實施例的實驗性設置，用于確定通過鼓膜的光傳輸。光纖耦合的激光二極管光源被與光電二極管光學檢測器對準。耳膜被放置成一直線，并且確定從光電二極管的光輸出的變化。耳膜被固定于X，1, Z平移臺，其允許光穿過耳膜的不同位置的變化。材料光源-1480nm激光二極管，耦合到光學纖維Q50微米直徑，80微米芯)；光電二極管-1480nm光電二極管(5. 5平方毫米)；負荷-等效于耦合到膈膜的平衡電樞轉換器的RLC電路，其能適于確定穿過耳膜的傳輸。瞄準光學器件和中性密度過濾器(NE20B)；DC 電壓計(Fluke 8060A)；平移臺；以及附著槌骨的人類尸體耳膜(移除了砧骨和其他中間部件)結果沒有鼓膜電流被設置為使得光電二極管在飽和區域。中性密度(ND)過濾器被用于衰減光輸出以減少PD響應。測量指示ND過濾器將光源衰減了 20. 5dB。這保證了所有報告的測量來自線性區域。響應于瞄準的光束而沒有耳膜的光電二極管電壓在測量的開始和實驗的結尾被測量。差異少于1%。沒有TM和ND過濾器，輸出以mV為單位是349。有ND過濾器而沒有TM，該輸出下降到約32. 9至33. 1的范圍之內，對應于線性變化0. 095和-20. 5dB。有鼓膜測量實施于耳膜的前的、下的、和后的位置。耳膜被移動于相對于光電二極管的不同的位置，并且對其距離x(以毫米為單位)進行近似。表格1展示了對應于不同位置和不同的耳膜位置的測量電壓。表格1.對應于從耳膜的傳輸損耗的測量光電二極管電壓
權利要求
1 一種將聲音傳輸到用戶的耳朵的裝置，耳朵具有圓窗，該裝置包括支撐件，配置為耦合到所述圓窗；以及轉換器，配置為借助所述支撐件耦合到所述圓窗以傳輸聲音。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述支撐件至少部分地位于所述轉換器和所述圓窗之間以抑制所述轉換器和所述圓窗的接觸。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中所述支撐件被配置為與所述圓窗分離而不撕裂所述圓窗的組織。
4.根據權利要求1所述的裝置，其中所述支撐件被配置為當所述支撐件附著于所述圓窗時與所述轉換器分離。
5.根據權利要求4所述的裝置，其中所述支撐件被配置為附著于所述圓窗，并且其中所述支撐件被配置為當所述支撐件附著于所述圓窗時與所述轉換器分離以將所述轉換器與所述用戶的中耳分離。
6.根據權利要求4所述的裝置，其中所述支撐件包括耦合到所述圓窗的第一側和耦合到所述轉換器的與所述第一側相對的第二側。
7.根據權利要求4所述的裝置，其中所述支撐件包括沿著所述第二側延伸的延長部以抑制組織朝所述轉換器生長。
8.根據權利要求7所述的裝置，其中所述延長部沿著基本平行于所述第一側的所述第二側延伸。
9.根據權利要求7所述的裝置，其中所述延長部沿著所述轉換器延伸遠離所述第一側。
10.根據權利要求4所述的裝置，其中所述支撐件的所述第二側包括大小為容納所述轉換器的至少一部分的凹處。
11.根據權利要求4所述的裝置，其中所述支撐件包括被配置為以第一形態保持所述轉換器并以第二形態釋放所述轉換器的結構。
12.根據權利要求11所述的裝置，其中所述結構包括被配置為從所述支撐件延伸到所述轉換器并與所述轉換器分離以釋放所述轉換器的延長部。
13.根據權利要求4所述的裝置，其中所述支撐件包括配置為用于耦合到所述圓窗的第一側和配置為用于耦合到所述支撐件的第二側。
14.根據權利要求13所述的裝置，其中所述支撐件包括用于耦合到所述轉換器的第一形態和用于與所述轉換器分離的第二形態。
15.根據權利要求1所述的裝置，其中所述支撐件包括被配置為順應所述圓窗的柔軟生物相容性材料。
16.根據權利要求15所述的裝置，其中所述支撐件包括薄柔性材料，配置為響應于聲音而隨著所述圓窗變形。
17.根據權利要求15所述的裝置，其中所述支撐件由包括至少以下之一的材料構成 膠原、硅樹脂、水凝膠、生物相容性塑料、或者彈性體。
18.根據權利要求1所述的裝置，其中所述支撐件被配置為耦合到布置于所述圓窗之上的粘膜組織。
19.根據權利要求1所述的裝置，其中所述支撐件借助液體被配置到所述圓窗。
20.根據權利要求19所述的裝置，其中所述液體包括油。
21.根據權利要求1所述的裝置，其中所述轉換器包括磁體、線圈、線圈和磁體、壓電轉換器、光致伸縮轉換器、平衡電樞轉換器或磁致伸縮轉換器中的至少一個。
22.根據權利要求21所述的裝置，其中所述轉換器包括所述磁體并且其中所述磁體被耦合到所述支撐件。
23.根據權利要求22所述的裝置，其中所述支撐件包括配置為耦合到所述圓窗的第一側和耦合到所述磁體的第二側。
24.根據權利要求23所述的裝置，其中所述支撐件包括用于耦合到所述磁體的第一形態和用于釋放所述磁體的第二形態。
25.根據權利要求22所述的裝置，其中所述轉換器包括所述線圈并且其中所述線圈被配置為放置于所述用戶的耳道中以耦合到所述支撐件上的磁體。
26.根據權利要求21所述的裝置，其中所述轉換器包括平衡電樞轉換器，并且其中所述平衡電樞轉換器的簧被耦合到所述支撐件以振動所述圓窗。
27.根據權利要求沈所述的裝置，結構從所述簧延伸到所述支撐件以在第一形態下將所述平衡電樞轉換器耦合到所述支撐件。
28.根據權利要求27所述的裝置，其中從所述簧延伸到所述支撐件的所述結構被配置為在第二形態下與至少所述支撐件分離，以將所述平衡電樞轉換器從所述用戶的中耳移除。
29.根據權利要求沈所述的裝置，還包括光源以沿著所述耳道穿過耳膜傳輸光能，以及大小為放置于所述中耳中的光電檢測器，并且其中所述光電檢測器被耦合到所述平衡電樞轉換器以將聲音傳輸給所述用戶。
30.一種將聲音傳輸到用戶的耳朵的方法，耳朵具有圓窗，該方法包括將電磁信號傳輸到耦合到支撐件的轉換器，其中所述轉換器借助所述支撐件振動所述圓窗。
31.一種提供聽力假體以將聲音傳輸到用戶的耳朵的方法，耳朵具有圓窗，該方法包括提供轉換器和支撐件；將所述支撐件與所述耳朵的所述圓窗耦合，從而使得所述轉換器借助所述支撐件被耦合到所述圓窗以傳輸聲音。
32.根據權利要求31所述的方法，其中所述轉換器接觸所述支撐件，并且所述支撐件被配置為與所述轉換器分離。
33.根據權利要求31所述的方法，其中所述支撐件包括非磁體材料。
34.一種將聲音傳輸到用戶的設備，該設備包括用于振動用戶的圓窗的轉換器裝置；以及用于將所述轉換器裝置耦合到所述圓窗的支撐件裝置。
全文摘要
支撐件能被配置為置于中耳中以將轉換器耦合到圓窗，從而使得轉換器能從圓窗移除而不損傷圓窗。該支撐件能被配置為將轉換器耦合到圓窗從而使得支撐件能從圓窗移除。該支撐件可以被配置為將轉換器與圓窗分離，從而使得轉換器能從用戶的中耳移除，例如當該支撐件附著于中耳時。將轉換器從中耳移除而不損傷圓窗能允許安全地移除轉換器，例如當患者希望接收MRI成像時。
文檔編號A61F2/18GK102598714SQ201080037298
公開日2012年7月18日 申請日期2010年6月22日 優先權日2009年6月22日
發明者R·C·佩爾金斯, S·帕利亞 申請人:音束有限責任公司