電開關設備的制作方法

電開關設備的制作方法
【專利摘要】本文公開了一種用于可植入助聽器的電開關設備。當外部聲音處理器安裝于患者時，該設備自動地直接地或間接地激活用于可植入助聽器的電源消耗，并且當聲音處理器移除時關閉/降低功率消耗。
【專利說明】電開關設備

【技術領域】
[0001] 本文涉及一種電開關設備，當外部聲音處理器附接至患者時，該電開關設備自動 地、直接地或間接地激活用于可植入的助聽器的電源，并且當聲音處理器移除時關閉/降 低功率消耗。

【背景技術】
[0002] 可植入的助聽器用于多種應用，用來恢復不同類型的聽力損傷（其中常規(guī)的空氣 傳導助聽器不能給出較為成功的治療結果或不可行）。一種類型的可植入助聽器是骨傳導 助聽器（直接刺激顱骨的振子完全植入皮膚之下）。這種類型的助聽器只涉及患有一側或 兩側慢性耳感染或外耳和/或中耳先天/后天畸形或單側耳聾的患者。這種類型的可植入 骨傳導助聽器常稱為骨傳導植入器（BCI)，參見Hakansson等人2010年和圖1。
[0003] 另一種類型的可植入助聽器還是如圖1所示，是耳蝸植入器（Cl)。耳蝸植入器 用于患有神經功能顯著降低伴有內耳聽毛細胞實質減少的患者。耳蝸植入器通過沿底膜 引入這些細胞所在的內耳腔的電極矩陣而在內耳內電刺激底膜（BM)基細胞（例如參見 US4063048)。類似的種類的可植入助聽器稱為聽覺腦干植入器（ABI)，還是如圖1所示。當 從內耳向大腦傳導聽覺信息的聲音神經（HN)受損時，使用聽覺腦干植入器，然后將電極施 加至腦干（例如參見US7, 797, 029)。
[0004] 最后，有一種類型的可植入助聽器，其具有連接至中耳小骨之一或連接至圓窗 (RW)膜的機械揚聲器（T)，還是如圖1所示。這種類型的助聽器常稱為中耳植入器（MEI)， 并且只涉及不適用普通空氣傳導助聽器的患者（例如參見US5, 624, 376)。
[0005] 其它植入器（其直接或間接地機械刺激內耳液）也屬于MEI類，例如DACS(源自澳 大利亞Cochlear公司的直接聽覺耳蝸刺激器）和MET(源自美國先前的Otologics的中耳 傳感器），它們經由穿過完好皮膚的感應鏈路而進行操作（DACS和MET未在圖1中示出）。
[0006] 這些類型的可植入助聽器的共性是它們具有有時表示為"聲音處理器"或"音頻處 理器"的外部單元（EU)以及植入單元（IU)，并且聲音能量經由允許覆蓋在植入物上方的皮 膚和軟組織保持完好的感應鏈路而從外部單元發(fā)送至植入單元。感應鏈路由位于外部單元 中的圓形發(fā)送器線圈（TC)和位于植入單元中的類似圓形接收器線圈（RC)組成。當患者使 用助聽器時，為了使可植入助聽器中的外部單元穩(wěn)固地保持在正確的位置，通常使用兩塊 保持磁體。一塊外部保持磁體（EM)通常安裝在外部單元內的發(fā)送線圈（TC)的中心處，并且 一塊植入的保持磁體（IM)安裝在植入單元內的接收線圈（RC)的中心處，使得線圈因此相 對于彼此而沿軸向居中。在某種情況下，多個磁體可分別用在皮膚的每一側，并且在一些拓 撲結構中，它們可具有不同的磁極性軸，但基本功能是用于將外部單元保持至植入單元，并 且關于彼此而居中，用來提供可能達到的最好的聲音能量感應傳輸。圖1還示出了信號，該 信號由接收線圈接收，并且在信號最終驅動致動單元之前分別在電子單元（E)內處理。在 BCI內，電子單元（E)可以有益地集成在致動單元內，與振動傳感器單元一起封裝在鈦外殼 中。
[0007] 外部單元除了發(fā)送器線圈和保持磁體之外還有活動部件，譬如麥克風（M)，信號處 理器（SP)，用于感應鏈路的驅動電路（D)以及用做電源的電池（B)。如圖1所示，電池可輕 松拆卸/替換（參見雙箭頭），并且當電池移除時，電源也中斷了，否則經由雙極電池觸點 (BC)將電力導向有源的電子電路。當助聽器沒有處于使用中時，為了不消耗功率，還具有機 械開關（S),患者可通過該機械開關關閉電源,或患者必須從電池觸點移除電池。
[0008] 可植入助聽器的一個缺點是，由于在穿過完好的皮膚發(fā)送能量期間感應鏈路存在 不可避免的損耗，因而具有高電功率消耗。由于感應鏈路載波必須在不處理聲級的全部時 間內維持最大程度，電池的使用壽命相較于常規(guī)助聽器的電池壽命表現得更短。對于BCI 和MEI，外部單元內的電池維持5-7天（取決于設備每天使用多少小時），而對于CI和ABI， 電池的使用壽命甚至更短一些，因為其還具有植入電路，該植入電路實質上具有功率消耗。 因此最重要的是，當設備沒有處于使用中時關閉設備，例如在夜間，或當沒有必要經由植入 物聆聽時臨時關閉，從而不消耗不必要的電池容量。
[0009] 同樣重要的是，使用調諧感應鏈路發(fā)送信號和能量的可植入助聽器如果沒有位于 植入單元上方則顯著地消耗更多能量。這是由于，當將其從患者頭部移除時，用于在外部單 元內產生的載波的調諧電路不再與真實的負載阻抗調諧。由于感應鏈路阻抗條件的變化， 輸出級將因此需要比其附接至患者頭部時更多的能量。外部單元可分為兩個部分，僅有發(fā) 送線圈（TC)和外部保持磁體（EM)位于植入單元頂部原位（參見圖1中將外部單元分為兩 部分的平行虛線）。外部單元的剩余部分有益地位于佩戴在外耳翼上（通常像是耳后設備） 的不同的外罩內。該解決方案通常用在CI和ABI當中，因為其具有多于一塊的電池，并且 因此比由保持磁體承載（需要更強的磁體，該磁體在軟組織內引起環(huán)流問題，使軟組織暴 露于更高的壓力之下）時更加沉重。
[0010] 植入助聽器經常使用手動機械開關（S)來打開/關閉功率消耗，如圖1所示（現 有技術）。由于手動激活開關需要相對較大的空間并且可能難以控制，一些可植入助聽器替 代地使用電池可移除或充分移動至切斷穿過電池觸點（BC)的電源的方案，參見圖1的雙箭 頭。兩種方法均需要患者努力打開/關閉功率消耗。與傳統(tǒng)的空氣傳導助聽器和骨錨固助 聽器相比，患者不會獲得外部設備關閉的指示（如果其沒有關閉并且沒有安裝至患者，常 規(guī)的助聽器會發(fā)送刺耳的聲音）。很多上了年紀的人靈活性減退，并且對于使用小的手動激 活電開關可能有肌肉運動困難，或者視覺問題，無論是"打開"還是"關閉"機械開關。
[0011] 一種實現自動打開/關閉電源的方法是利用當外部單元附接時產生的靜態(tài)磁 通密度的變化。在該解決方案中，磁激活的"簧片繼電器"可放置在某一位置，使得當外 部單元固定在其位置時激活該繼電器，并且當外部單元移除時，使繼電器失活，例如參見 US2005/0033383。采用"簧片繼電器"意味著繼電器由超過或跌落至某一水平的靜態(tài)磁場 激活。當外部單元固定在其位置時，磁通密度將在某些區(qū)域內局部增加，并且"簧片繼電器" 因此有益地位于該區(qū)域，使得繼電器檢測到磁通密度的這種變化，并且因此打開功率消耗。 作為簧片繼電器的一種替代，靜態(tài)磁通密度的變化能夠通過使用霍爾傳感器測得。該傳感 器因此感測到靜態(tài)磁通，并且產生成比例的電壓?？刂齐娐啡缓蠓糯笙鄬π〉脑撾妷?，并且 在來自霍爾傳感器的適當選擇的電壓水平上，該控制電路激活繼電器，該繼電器切換電源 開和關，例如參見US2011/0112607A1或US2005/0105752A1。所有這些控制功率消耗的方法 已經被認為是相對靈敏的，特別是當外部單元具有位于合適位置的永磁體時（盡管該單元 已經從患者移除）。這意味著繼電器僅能使用靜態(tài)磁通變化將外部單元連接至植入單元，以 激活電源。同樣，使用霍爾傳感器的方案需要額外的電子部件，用來激活用于切換開/關來 自電池的能量的繼電器。該解決方案可能因此既笨重又昂貴。
[0012] 因此，需要更加廉價和可靠的替代性設備，當該設備安裝至患者時，該設備能夠自 動地、直接地或間接地激活外部單元內的電源，并且當外部單元從患者移除時使功率消耗 失活或關閉/降低。


【發(fā)明內容】

[0013] 公開了用于自動且可靠打開/關閉可植入助聽器（具有磁體作為其保持系統(tǒng)）的 功率消耗的技術。當設備安裝在合適的位置時，通過由保持磁體之間產生的靜態(tài)機械力激 活機械電開關設備，當助聽器固定在合適的位置時，自動打開功率消耗，并且當助聽器移除 時，自動關閉功率消耗。
[0014] 根據實施例，公開了一種可植入助聽器，該可植入助聽器包含位于皮下的用于電、 機械、或聽覺聲音刺激的植入單元，以及位于皮膚之外的外部單元。外部單元容置于外罩 內，該外罩完全或部分地被殼環(huán)繞。外部單元包含：聲音處理器，該聲音處理器包含用于讀 入聲音的麥克風、用于處理聲音信息的信號處理器、用于調制和控制輸出信號的調制器、和 用做電源的電池；用于將聲音信號感應發(fā)送至植入單元的發(fā)送線圈；和一個或多個外部磁 體。一個或多個外部磁體與植入單元內的一個或多個保持磁體產生相互的靜態(tài)機械保持 力，該保持力將所述外罩保持在所述植入單元頂部合適的位置。所產生的該靜態(tài)機械保持 力因此作用于電開關設備，使得當所述外罩安裝在植入單元頂部時，電開關設備直接或間 接激活用于聲音處理器的電源，并且當所述外罩移除時直接或間接關閉/降低電源。
[0015] 在實施例中，電開關設備是壓力或拉力激活的電開關觸點，該電開關觸點位于一 個或多個外部磁體與外罩的殼之間，使得機械壓力或拉力產生于所述電開關觸點頂部上， 當所述外罩安裝在植入單元頂部時，該機械壓力或拉力足夠大，以激活電開關設備。
[0016] 在實施例中，電開關觸點位于一個或多個外部保持磁體的面對皮膚的側部與殼之 間，使得當外部單元安裝至植入單元的頂部時，由于一個或多個外部保持磁體朝外罩的殼 按壓電開關觸點而進行壓力激活。
[0017] 在實施例中，電開關觸點固定至殼的后壁，或與外罩內壁一體化，例如印刷電路 板，在一個或多個外部保持磁體的側部上，即，離皮膚最遠的一個或多個外部磁體的側部， 從而，當外部單元安裝至植入單元的頂部時，由于一個或多個外部保持磁體與一個或多個 植入的保持磁體緊密接觸而產生拉力。
[0018] 在一個實施例中，可植入助聽器可以是骨傳導植入器（BCI)，其中植入單元包含接 收線圈，該接收線圈從聲音處理器感應地接收聲音信息，并且聲音能量驅動與顱骨相連的 骨傳導振動器。
[0019] 在另一實施例中，植入助聽器可以是耳蝸植入器或腦干植入器，其中植入單元包 含一接收線圈，該接收線圈從聲音處理器感應地接收聲音信息，并且聲音能量被轉換為電 脈沖，該電脈沖刺激聽覺神經或腦干或大腦的其它部分。
[0020] 在另一實施例中，植入助聽器可以是中耳植入器，其中植入單元包含一接收線圈， 該接收線圈從聲音處理器感應地接收聲音信息，并且聲音能量被轉換為機械振動，該機械 振動直接或間接刺激中耳骨或內耳液。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 本文的實施例連同其有益效果可以從連同附圖一起給出的以下詳細描述中得到 最好的理解，其中：
[0022] 圖1 :現有技術-可植入助聽器的橫截面，其中功率消耗通過外部轉換開關（S)而 激活，或電池（B)從電池觸點（BC)充分移除。還示出了若干不同的應用，包含具有與顱骨直 接接觸的振子的可植入的骨傳導植入器（BCI)，具有內耳中的電極的耳蝸植入器（CI)，具 有腦干內的電極的腦干植入器（ABI)和具有中耳內的振子/揚聲器的中耳植入器（MEI);
[0023] 圖2示出了本文一個實施例的橫截面，其中電開關設備是由在保持磁體之間形成 的壓力激活的電開關觸點；
[0024] 圖3示出了本文一個實施例的橫截面，其中電開關設備包含壓力激活的片彈簧；
[0025] 圖4示出了本文的另一實施例的橫截面，其中電開關設備由拉力激活；
[0026] 圖5不出了本文的一個實施例的橫截面，其中電開關設備包含微開關；以及 具體實施例
[0027] 在圖2中示出了本發(fā)明的一個應用，其實現了可植入助聽器中的功率消耗的自動 激活/失活?？芍踩胫犉鞯耐獠繂卧?包含在由殼2完全或部分環(huán)繞的外罩內。外部單 元1位于植入單元3的頂部，該植入單元3位于皮下，即完好的皮膚和表面軟組織4下方。 簡單起見，圖2中的植入單元3僅示出了可植入的保持磁體5 (圖1中的IM)和接收植入線 圈6(圖1中的RC)，而未示出電子單元（E)和致動器（BCI，MEI，CI或ABI)。外部單元1包 含外部保持磁體7和發(fā)送線圈8,當外部單元1安裝至患者時，保持磁體7和發(fā)送線圈8鄰 近植入單元3的植入保持磁體5和接收線圈6而直接居中。
[0028] 此外，外部單元1包含電子單元9,該電子單元9包含典型的助聽器部件，也如圖1 所示（現有技術），譬如麥克風，信號處理器和驅動電子設備。供應合適電壓（V)的一個或 多個電池10用做電子單元9的電源。當已經通過沿（圖2)箭頭的方向從電池觸點11移 除電池時，它們是比較容易更換的。
[0029] 為了安全地打開/關閉可植入助聽器中的功率消耗，助聽器的外部單元1進一步 包含電開關設備12,當助聽器安裝至患者時，該電開關設備12自動激活電源，并且當助聽 器從患者移除時自動使電源失活。電開關設備12優(yōu)選地是使用導電金屬片的電開關觸點 13,如圖2、3、4和5所不。電開關觸點13位于外部單兀外罩1的殼2與外部保持磁體7的 任一側之間，使得電開關觸點13能夠通過當外部保持磁體7與植入保持磁體5靠攏時產生 的壓力或拉力而被激活。
[0030] 在這點上，如果外部保持磁體7沒有受到由植入保持磁體5產生的相互作用力的 影響，即，當外部單元1沒有安裝至患者時，電開關觸點13處于斷開狀態(tài)。為了使電開關設 備12實現該功能，電開關觸點13的金屬片具有彈性懸架14,當外部單元1沒有使用時，該 彈性懸架14將電開關觸點13置于斷開狀態(tài)（OFF)，并且當外部單元1位于植入單元3的頂 部，處于磁體（參見圖2的放大部分）的相互吸引作用力影響之下時，將電開關觸點13置 于閉合狀態(tài)（ON)。
[0031] 在一個實施例中，電開關觸點13位于外部保持磁體7的面對皮膚的側部與殼 2 (參見圖2和3a與b)之間，使得當外部單元安裝至植入單元的頂部時，由于外部保持磁體 7朝外罩的殼2按壓電開關觸點13而產生壓力。
[0032] 在選定的示例實施例中，為了使電開關設備12在軸向方向獲得最小尺寸，外部保 持磁體7安裝在薄且導電的具有彈性臂16的片彈簧15上，并且該導電片彈簧15還具有第 一金屬片，該第一金屬片具有觸點17,如圖3a所示。當外部保持磁體7受到來自植入保持 磁體5的吸引力F時，在第一導電金屬片的觸點17與第二導電金屬接收片18之間獲得電 接觸，通過該電接觸，穿過電開關設備12形成導電，如圖3b箭頭所示。當電開關設備12閉 合電路（ON)時的情況被用于連接電池10與電子單元9時，該電子單元9隨后激活，參見圖 2。當外部單元1再次從植入單元3移除時，力F消失，并且電開關設備12斷開電路，電池 10不連接，即，電子單元9失活（OFF)。
[0033] 電開關設備12的電開關功能還能夠用于停用/啟用聲音處理器本身內的功率下 降功能。當聲音處理器"停用"時，功率消耗降低至最低，通常稱之為"功率下降"。在該應 用中，電開關設備12執(zhí)行邏輯功能，用來使功率消耗激活/失活。當例如電開關設備12處 于閉合狀態(tài)時，在計算機芯片上的端子上產生高電壓（通常大約等于電池電壓），該高電壓 導致來自電池10的功率消耗的激活，并且相應的斷開狀態(tài)產生低電壓（通常在零伏左右）， 該低電壓使功率消耗失活，反之亦然。
[0034] 值得注意的是，已經在圖3中放大了導電彈性片彈簧15的彎曲，用來示出電開關 設備12的原理，而在實踐中，電開關設備12具有大約為0. 5mm的厚度，該厚度或多或少地 影響保持力。此外，值得注意的是，導電彈性片彈簧15的彈性臂16能夠成型而使得相對小 的力（通常〇. 1-0. 6N)也能激活電開關設備12,這可以使電開關設備12對于不同的皮膚厚 度對于磁體的保持力的變化的敏感性更小。
[0035] 在另一個實施例中（如圖4所示），電開關觸點13固定至殼的后壁22或與外罩 一體化的其它壁，例如印刷電路板在外部保持磁體7的側部，S卩，離皮膚最遠的側部（參見 圖4)，從而，當外部單元安裝至植入單元的頂部時，由于外部保持磁體7與植入保持磁體5 緊密接觸而產生拉力。在該實施例中，電開關觸點13的金屬片防護件被外部保持磁體7拉 拽，使得電開關設備12閉合。
[0036] 在不同的實施例中，預制的所謂的微開關19能夠用做電開關設備12(如圖5所 示）。該開關在市場上可以買到，并且能夠以常開20或常閉21狀態(tài)獲得。采用這些可獲 得的微開關的劣勢在于，它們是針對采用大約1牛頓激活力的手動激活而制造，這與可植 入助聽器的保持力是相同的量級或比可植入助聽器的量級更大。在這些應用中使用該類微 開關需要采用一定的力預壓微開關19,從而使得加到R)的保持力F能夠激活電開關設 備12。一般地，這些微開關厚于0. 5_，其還需要更強的保持磁體以補償磁體間的更長的距 離，該如上所述產生了某些醫(yī)療劣勢。
[0037] 從圖2,3,4,5當中的任一幅展示的內容中可以看出，或當存在大量不同可能性以 實現本發(fā)明時可以看出。盡管已經給出了有限數量不同的實施例用來展示本發(fā)明，但顯而 易見的是，所屬領域的技術人員在不脫離由附加的權利要求所限定的應用領域和本發(fā)明的 基礎的情況下能夠替代，增加或減少細節(jié)。
[0038] 參考
[0039] Hakansson B. ,Sabine Reinfeldt, Mans Eeg-Olofsson,Per Qs^ijj Hamidreza Taghavi, Johannes Adler, John Gabrielsson, Stefan Stenfelt, GrOSta Granstr〇ITl> 2009, A novel bone conduction implant (BCI)-engineering aspects and preclinical studies, International journal of audiology2010 ；49 (3) :203-15.
[0040] 附圖標記列表
[0041] I外部單元（EU)
[0042] 2用于外罩的殼
[0043] 3植入單元（IU)
[0044] 4完好的皮膚
[0045] 5植入保持磁體（頂）
[0046] 6植入接收線圈（RC)
[0047] 7外部保持磁體（EM)
[0048] 8發(fā)送線圈（TM)
[0049] 9電子單元
[0050] 10 電池（B)
[0051] 11電池觸點（BC)
[0052] 12電開關設備
[0053] 13電開關觸點
[0054] 14彈性懸架
[0055] 15導電片彈簧
[0056] 16彈性臂
[0057] 17第一金屬片防護件上的觸點
[0058] 18第二接收金屬片防護件
[0059] 19微開關
[0060] 20常開開關
[0061] 21常閉開關
[0062] 22外部單元上的殼的后（側）部
【權利要求】
1. 一種可植入助聽器，包含：位于皮膚（4)之下的植入單元（3)，用于電、機械、或聽 覺聲音刺激；以及外部單元（1)，其位于皮膚（4)外部，所述外部單元容置于由殼（2)完全 或部分環(huán)繞的外罩內并且包含：聲音處理器，該聲音處理器包含用于讀入聲音的麥克風、用 于處理聲音信息的信號處理器、用于調制并且控制輸出信號的調制器；電池（10)，該電池 (10)用作電源；發(fā)送線圈（8)，該發(fā)送線圈用于將聲音信號感應發(fā)送至植入單元（3);和一 個或多個外部磁體（7)，所述一個或多個外部磁體（7)與植入單元（3)中的一個或多個保持 磁體（5)產生相互的靜態(tài)機械保持力，并且該相互的靜態(tài)機械保持力將所述外罩保持在所 述植入單元（3)頂部適當位置，其特征在于，所產生的所述相互的靜態(tài)機械保持力作用于 電開關設備（12)，從而使得當所述外罩安裝于植入單元（3)的頂部時，所述電開關設備12 直接地或間接地激活用于聲音處理器的電源，并且當所述外罩移除時直接地或間接地關閉 /降低電源。
2. 根據權利要求1的可植入助聽器，其特征在于，電開關設備（12)是壓力或拉力激 活的電開關觸點（13)，該電開關觸點（13)位于所述一個或多個外部磁體（7)與外罩的殼 (2)之間，使得機械壓力或拉力產生于所述電開關觸點（13)上，當所述外罩安裝在植入單 元（3)頂部時，該機械壓力或拉力足夠大，以使電開關設備（12)激活/失活。
3. 根據權利要求2的可植入助聽器，其特征在于，電開關觸點（13)位于所述一個或多 個外部保持磁體（7)的面對皮膚的側部與外罩的殼（2)之間，并且當外部單元（1)安裝在 植入單兀（3)頂部時，由于所述一個或多個外部保持磁體（7)朝外罩的殼（2)按壓電開關 觸點（13)而使電開關觸點（13)被壓力激活。
4. 根據權利要求2的可植入助聽器，其特征在于，電開關觸點（13)固定至殼（2)的后 壁（22)，或在所述一個或多個外部保持磁體（7)的側部上與外罩內另一個壁結合在一起， 使得當外部單元（1)安裝在植入單元（3)的頂部時，由于所述一個或多個外部保持磁體（7) 與所述一個或多個植入保持磁體（5)緊密接觸而產生拉力。
5. 根據權利要求1-4當中任一項的可植入助聽器，其特征在于，可植入助聽器是骨傳 導植入器，其中，植入單元（3)包含接收線圈￠)，該接收線圈（6)從聲音處理器感應接收聲 音信息，并且聲音能量驅動與顱骨連接的骨傳導振動器。
6. 根據權利要求1-4當中任一項的可植入助聽器，其特征在于，植入助聽器是耳蝸植 入器或腦干植入器，其中，植入單元（3)包含接收線圈（6)，該接收線圈（6)從聲音處理器感 應接收聲音信息，并且聲音能量被轉換為電脈沖，該電脈沖刺激聽覺神經或腦干或大腦的 其它部分。
7. 根據權利要求1-4當中任一項的可植入助聽器，其特征在于，植入助聽器是中耳植 入器，其中，植入單元（3)包含接收線圈￠)，該接收線圈（6)從聲音處理器感應接收聲音信 息，并且聲音能量被轉換為機械振動，該機械振動直接或間接刺激中耳骨或內耳液。
【文檔編號】H04R25/00GK104349261SQ201410566166
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權日:2013年8月7日
【發(fā)明者】B·哈坎松 申請人:歐瑟歐風股份公司