头戴送受话器系统和方法

专利名称：头戴送受话器系统和方法
头戴送受话器系统和方法背景音乐播放器和手机的出现推动了对小型且便携的头戴式耳机(headphone)的需 求，该头戴式耳机可以高保真地再现声音，以使用户可以在不打扰附近的人的情况下听到 声音。这些头戴式耳机代表性地使用可以表现声音的小型扬声器。关于手机，需要用麦克风 捕获用户的语音，并且通过蜂窝网络传递语音，以使即使参与者被隔开非常远的距离，他们 还是可以参与到会话中。麦克风是就像扬声器一样的换能器。它们将声波转换成电信号， 而扬声器将电信号转换成声波。当头戴式耳机装备有小型麦克风时，它被叫做头戴送受话 器(headset)0由于一些原因，头戴送受话器可连同电话装置一起被使用。使用头戴送受话器，用 户无需拿着电话，从而保持他或她的双手自由以执行其他功能。头戴送受话器还起到将电 话的耳机和麦克风部分设置在靠近用户的头部的作用，以提供带有更少的来自背景噪声的 干扰的更清楚的音频信号的接收和传输。头戴送受话器可与电话、计算机、移动电话以及其 他装置一起使用。无线产业已推出几种售后市场(after-market)产品以在用户打电话时让用户免 于拿着电话。例如，不同的头戴送受话器被制造成带有连接到麦克风的听筒，并且大部分这 些头戴送受话器或免提套件是和任何电话品种或型号相适合的。可能的头戴送受话器可以 被插入到电话中，并且包括通过金属线连接到头戴送受话器的麦克风，以使当麦克风在适 当的位置时可以适当地捕获用户的语音。使用蓝牙芯片或其他无线手段安装其他的头戴送 受话器，以使语音会话可以由电话无线地转移到头戴送受话器的听筒。蓝牙射频芯片作为 在头戴送受话器和手机的蓝牙芯片之间的连接器。正确地识别语音的和非语音的话音的能力对许多话音应用是关键的，该话音应用 包括话音识别、说话者确认、噪声抑制以及许多其他的。在代表性的声学应用中，人类说话 者的话音被捕获并传输到在不同位置的接受者。在说话者的环境中，可存在具有不必要的 声学噪声的、污染话音信号或感兴趣的信号的一个或多个噪声源。这使得对于接受者，无论 人类或机器，理解用户的话音是困难的或不可能的。美国专利20080019557描述了包括金属或可以把不同的附属部件附着到其上的 金属的壳体的头戴送受话器。这些部件可以包括耳朵环状物、当头戴送受话器没有佩戴在 耳朵上时用于保持头戴送受话器的项链、外部底座以及其他部件。这些部件包括使安装到 头戴送受话器便利的磁铁。这些部件不被限制在特定的附着点，其提高用户调节几何形状 以获得更好的配合的能力。对于传统的头戴送受话器，当用户佩戴头戴送受话器时，附近的人可能会注意到。 美国专利7，076，077公开了当佩戴时看起来不明显的骨传导头戴送受话器。骨传导头戴送 受话器包括环绕用户的头部的后面部分延伸的带；在带的每个相对末端部分形成的固定部 分；提供有与固定部分接合的旋钮的骨传导扬声器；以及耳朵接合部分，其在佩戴头戴送 受话器时通过骨传导扬声器延伸以达到用户的耳朵并与用户的耳朵接合。在带中的固定部 分或者骨传导扬声器的外壳的延伸可形成耳朵接合部分。
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美国专利7，246，058公开了用于检测具有变化等级的背景噪声的声学信号中的 语音的和非语音的话音的系统。系统在两个麦克风处接收声学信号，并产生在两个麦克风 中的每个处接收到的声学信号之间的差别参数。差别参数代表在接收到的声学信号的部分 之间的信号增益中的相对差。当差别参数超过第一阈值时系统识别声学信号的信息为非语 音的话音，且当差别参数超过第二阈值时识别声学信号的信息为语音的话音。此外，系统的 实施方式包括非声学传感器，其接收生理信息以帮助识别语音的话音。

发明内容
在一方面，适于与声源通信的无线头戴送受话器包括口可佩戴通信器；以及耦合 到所述口可佩戴通信器的连接单元，所述连接单元适于与所述声源通信。上述方面的实现可包括下述的一个或多个。所述口可佩戴通信器可以是骨传导装 置。所述口可佩戴通信器可以是传统口腔装置。所述口可佩戴通信器可以具有嵌入在其中 的麦克风。所述麦克风可以是口腔内麦克风或口腔外麦克风。对于移动电话和其他电话， 所述麦克风可以消除环境噪声并将用户的语音传输到所述电话。所述声源可以是音乐播放 器、视频播放器、移动电话或计算机。所述口可佩戴通信器可以包括数据存储装置，且其内 容加密。装置可以包括具有符合至少一个牙齿的至少一部分的形状的壳体；布置在所述壳 体之内或之上并与所述至少一个牙齿的表面振动通信的可驱动换能器；以及耦合到所述换 能器的无线通信收发器，以向用户提供接收到的声音并为所述用户提供通信。头戴送受话 器可以是具有符合所述至少一个牙齿的形状的口腔器具。所述通信器可以包括布置在所述 壳体之内或之上并与换能器通信的电子组件。所述连接单元可以是与802协议、蜂窝协议 或蓝牙协议相适合的收发器。在其他实施方式中，装置提供电子和换能器装置，其可以被附 着、粘合或用其他方法嵌入到可移走口腔器具或其他口腔装置之内或之上，以形成包含患 者可识别信息的医学标签。这样的口腔器具可为定制的装置，其通过使用由常规牙齿印模 和/或成像方法获得的牙齿结构的复制模型用热成型工艺制成。电子和换能器组件可直接 地或通过接收器接收进来的声音以处理并放大信号，并通过耦合到牙齿或其他骨结构(如 上颂骨、下颂骨或颚骨结构)的振动换能器元件传输处理过的声音。在另一方面，用于与便携式器具通信的方法包括口腔内地佩戴口可佩戴通信器； 以及连接所述口可佩戴通信器到所述便携式器具。上述方面的实现可包括下述的一个或多个。处理包括使用骨传导装置传输声音。 作为传统口腔装置可以提供所述口可佩戴通信器。定向的麦克风可以与所述口可佩戴通信 器使用。所述麦克风可以是噪声消除麦克风。所述便携式器具可以接收来自所述口可佩戴 通信器的短程传输并通过广域网传递所述传输。所述声音可以通过牙齿、上颂骨、下颂骨或 颚骨传达。在另一方面，电子和换能器装置可以被附着、粘合或用其他方法嵌入到可移走口 腔器具或其他口腔装置之内或之上，以形成头戴送受话器组件。在另一方面，装置提供电子 和换能器装置，其可以被附着、粘合或用其他方法嵌入到可移走口腔器具或其他口腔装置 之内或之上，以形成头戴送受话器。这样的口腔器具可为定制的装置，其通过使用由常规牙 齿印模方法获得的牙齿结构的复制模型用热成型工艺制成。电子和换能器组件可直接地或 通过接收器接收进来的声音以处理并放大信号，并通过耦合到牙齿或其他骨结构(如上颂骨、下颂骨或颚骨结构)的振动换能器元件传输处理过的声音。优选的实施方式的优点可包括下述的一个或多个。在使用中，骨传导头戴送受话 器是容易佩戴或取走的，并且在用户佩戴它时在外表上是难以察觉的。可以操作该装置而 没有附近的人注意到用户佩戴头戴送受话器。与头戴式耳机比较，该装置避免遮盖听者的 耳朵。如果(a)听者需要使耳朵不被阻塞(以允许他们听到在环境中的其他声音)，或(b) 允许他们堵上耳朵(以防止在环境中大声的声音带来的听力损伤)，这是重要的。系统是耐 用的、无线的且稳固的多用途通信平台。该系统为现场人员提供高质、免提、且难以察觉的 通信能力。附图简述图IA示出作为例证的骨传导头戴送受话器装置。图IB说明患者牙齿的牙列和双向通信装置的一变化，其作为可移走口腔器具可 移走地放置在患者牙齿或多个牙齿之上或紧靠牙齿或多个牙齿。图IC示出作为例证的头戴送受话器网路。图ID示出用于图IC的头戴送受话器网路的作为例证的在口腔内部的壳体。图2A说明下层牙齿的透视图，其示出放置可移走的口腔器具双向通信装置的一 作为例证的位置。图2B说明可移走口腔器具的另一变化，该口腔器具为以护口器的方式被放置在 整排牙齿之上的器具的形式。图2C说明由拱形物支撑的可移走口腔器具的另一变化。图2D说明配置为护口器的口腔器具的另一变化。图3说明设置在患者牙齿上的口腔器具的细节透视图，该口腔器具可结合在口腔 外部的、可在装置的另一变化中由患者佩戴的传输组件使用。图4示出在口腔器具装置的变化中单独的部件的说明性的构造，该口腔器具具有 外部传输组件，在口腔内带有接收和换能器组件。图5示出装置的另一变化的说明性的构造，其中全部组件被在用户的口腔内的口 腔器具包含。图6A示出放置在牙齿之上、带有通过粘合剂粘合到牙齿表面的电子设备/换能器 组件的口腔器具的局部截面图。图6B示出粘合到粘合剂表面上的可移走衬背的局部截面图。图7示出放置在牙齿之上、带有通过渗透囊挤压紧靠牙齿表面的电子设备/换能 器组件的口腔器具的另一变化的局部截面图。图8示出放置在牙齿之上、带有通过一个或多个偏置元件挤压紧靠牙齿表面的电 子设备/换能器组件的口腔器具的另一变化的局部截面图。图9说明具有在口腔器具的电子设备和换能器的壳体内把彼此分开的电子设备 组件和换能器组件的口腔器具的另一变化。

图10和11说明口腔器具的另外的变化，其中电子设备和换能器组件通过倾斜表 面和偏置元件可维持紧靠牙齿表面。图12示出具有设置在电子设备和/或换能器组件及牙齿表面之间的接口构件的 口腔器具的又一变化。
图13示出具有用于促使电子设备和/或换能器组件紧靠牙齿表面的可驱动机构 的口腔器具的又一变化。图14示出具有用于促使电子设备和/或换能器组件紧靠牙齿表面的凸轮机构的 口腔器具的又一变化。图15示出具有可设置在牙齿的咬合表面上的用于传输振动的单独换能器机构的 口腔器具的又一变化。图16说明具有用于使用咬合驱动机构促使电子设备和/或换能器组件紧靠牙齿 表面的机构的口腔器具的另一变化。图17示出具有用于将换能器耦合到牙齿的复合牙齿固定器的口腔器具的又一变 化。图18A和18B分别示出具有可设置在牙齿的咬合表面上的一个或多个换能器的口 腔器具变化的侧视图和顶视图。图19A和19B说明由形状记忆材料制成的口腔器具的又一变化，当该形状记忆材 料被放置在患者牙齿上方或上面时分别处于它的预成型的放松构造和它的变形构造，以产 生过盈配合。图20说明由预成型材料制成的口腔器具的又一变化，其中换能器可被设置在口 腔器具的偏置侧和牙齿表面之间。图21说明一变化，其中口腔器具可被省略且电子设备和/或换能器组件可附着到 直接附着到牙齿表面的复合牙齿固定器上。图22A和22B分别示出口腔器具组件的另一变化的局部截面侧视图和透视图，为 了患者舒适而移走或省略了该口腔器具组件的咬合表面。图23A和23B分别说明可耦合到直接植入到如上颂骨或下颂骨的下层骨内的螺钉 或支柱的口腔器具的透视图和侧视图。图24说明另一变化，其中口腔器具可被耦合到直接植入到患者的上腭内的螺钉 或支柱。图25A和25B分别说明口腔器具的透视图和侧视图，该口腔器具可使其换能器组 件或耦合构件附着到齿龈表面以通过齿龈组织和下层骨传导振动。图26说明可如何将多个口腔器具双向通信组件或换能器放置到遍及患者口腔的 多个牙齿上的例子。图27A和27B分别说明口腔器具的透视图和侧视图(与上面所示的变化类似)，该 口腔器具可具有设置在邻近齿龈表面或设置在齿龈表面上的麦克风单元，以物理地把麦克 风和换能器分开以减弱或消除反馈。图28说明由拱形物支撑的且具有与拱形物结合的麦克风单元的可移走口腔器具 的另一变化。图29示出说明设置在用户口腔周围且与电子设备和/或换能器组件无线通信的 至少一个麦克风和任选的附加麦克风单元的又一变化。说明作为例证的无线头戴送受话器通信系统在图IC中示出。现在参考图1A-1D，例如， 头戴送受话器通信系统包括带有如蓝牙收发器的连接单元8的口可佩戴通信器1，该连接 单元允许通信器1播放由在图1A-1B中所示的如音乐播放器2、免提通信装置3A或移动电话3B的便携式器具或声源产生的声音。可选地，声源可以为计算机、单向通信装置、双向通 信装置或无线免提通信装置。口可佩戴通信器1可以为传统口腔装置。声源单元2或3A或3B包含与连接单元 协议相适合的短程收发器。例如，声源可以具有与在口可佩戴通信器1中的蓝牙收发器连 接单元8通信的蓝牙收发器。口可佩戴通信器1可以接收通过蓝牙协议传输的数据，并且 驱动骨传导换能器9以表现或传输声音到用户。口可佩戴通信器可以具有嵌入其中的麦克风6A。麦克风6A可以为口腔内麦克风 或口腔外麦克风。对于移动电话或其他电话，第二麦克风6B可以被用于消除环境噪声并传 输用户语音到电话。噪声消除器7接收来自麦克风6A-6B的信号并消除环境噪声以提供无 污染的声音捕获。双向通信装置可以具有麦克风6B以拾取环境声音。麦克风6B可以为口腔内麦克 风或口腔外麦克风。在一实施方式中，麦克风消除环境噪声并传输用户语音到远程站。该 实施方式提供消除环境噪声同时将对象自己的语音传输到又与远程基站5B通信的电话3B 的能力。由于麦克风在固定的位置(与通常的无线通信装置相比)且离用户自己的语音很 近，系统可以利用环境噪声的降低，这在高噪声区域工作中是重要的。像这样，图IA或IB的 头戴送受话器可以被工作者用在吵闹的环境，如专业的表演者或运动员和/或保障人员， 士兵、医生、消防员、应急工作者等等。口可佩戴通信器1可以使用骨传导换能器9或任何适当的骨传导装置。口可佩戴 通信器1可以为传统口腔装置。口可佩戴通信器1可以包括对它的内容加密的数据存储装 置。装置可以包括具有符合至少一个牙齿的至少一部分的形状的壳体；布置在壳体之内或 壳体之上且与至少一个牙齿的表面振动通信的可驱动换能器；以及耦合到换能器以将接收 到的声音提供给用户并为用户提供通信的无线通信收发器。头戴送受话器可以为具有符合 至少一个牙齿的形状的口腔器具。通信器可以包括布置在壳体之内或壳体之上且与换能器 通信的电子组件。连接单元8可以为与802协议、蜂窝协议或蓝牙协议相适合的收发器。在 其他实施方式中，装置提供电子和换能器装置，其可以被附着、粘合或用其他方法嵌入到可 移走口腔器具或其他口腔装置之内或之上，以形成包含患者可识别信息的医学标签。这样 的口腔器具可为定制的装置，其通过使用由常规牙齿印模和/或成像方法获得的牙齿结构 的复制模型用热成型工艺制成。电子和换能器组件可直接地或通过接收器接收进来的声音 以处理并放大信号，并通过耦合到牙齿或其他骨结构(如上颂骨、下颂骨或颚骨结构)的振 动换能器元件传输处理过的声音。系统将麦克风和语音活动传感器耦合到信号处理器。处理器执行检测算法和降噪 码以最小化背景声学噪声。两个麦克风6A-6B被使用，麦克风6A为骨传导麦克风且其被认为“信号”麦克风。 麦克风6B捕获空气噪声或环境噪声，其信号被过滤并从麦克风6A中的信号减去。在一实施方式中，系统运行阵列算法用于话音检测，其使用在两个麦克风之间的 频率含量的差以计算在两个麦克风的信号之间的关系。如在现有技术中已知的并在专利号 为7246058的专利中讨论的，其内容以参考的方式并入，该实施方式可以消除噪声而不需 要关于信号的阵列的具体取向。在图IA的实施方式中，在通信器1中的连接单元可以通过蓝牙与单向或双向通信装置3A通信。该装置可以是音乐播放器或如步话机(walkie-talkie)的免提语音通信系 统。在另一实施方式中，单向或双向通信装置可以是允许用户在无线局域网上通过基于无 线LAN的服务器5A与其他人通信的WiFi VOIP系统。例如，Vocera通信系统可以被用作 在802. llb/g网络的建筑物或校园的各处提供免提、语音通信的无线平台。系统使在团队 成员之中、跨团体以及遍及移动专业人士的组织的不固定的、即时的语音会话可行。Vocera 通信系统由两个关键部件组成控制及管理呼叫活动的Vocera系统软件和Vocera通信标 记-B2000，其为允许用户在无线LAN(802. llb/g)上会话的轻便的、语音控制的通信装置。 Vocera系统软件和标记共同允许用户在建筑物或校园环境内的各处与其他人即时通信。例 如，通过使用带有如Vocera系统的免提语音系统的骨传导头戴送受话器1，用户可以秘密 地传送敏感的患者信息，并且因此允许用户满足如HIPPA的患者隐私条例的严格要求。在图IB的实施方式中，声源可以为与蜂窝基站5B通信的移动电话3。可选地，站 5B可以为卫星、蜂窝塔、安装在飞机或直升机上的中继站或安装在小型飞船上的中继站，等 等。由移动电话3B接收到的声音通过蓝牙发送到通信器1中的连接单元。在一实施方式中，口可佩戴通信器具有一具有适合至少一个牙齿的至少一部分的 形状的壳体；布置在壳体之内或壳体之上且与至少一个牙齿的表面振动通信的可驱动换能 器；以及耦合到换能器以将接收到的声音提供给用户并为用户提供通信的无线通信收发 器。双向通信装置可以为具有符合至少一个牙齿的形状的口腔器具。电子组件可以被布置 在壳体之内或壳体之上，并且其是与换能器通信的。在另一实施方式中，装置1提供电子和换能器装置9，其可以被附着、粘合或用其 他方法嵌入到可移走口腔器具或其他口腔装置之内或之上，以形成包含患者可识别信息的 医学标签。这样的口腔器具可为定制的装置，其通过使用由常规牙齿印模方法获得的牙齿 结构的复制模型用热成型工艺制成。电子和换能器组件可直接地或通过接收器接收进来的 声音以处理并放大信号，并通过耦合到牙齿或其他骨结构(如上颂骨、下颂骨或颚骨结构) 的振动换能器元件传输处理过的声音。在一实施方式中，麦克风可以被放置在耳朵的每一侧上以提供噪声消除、最优的 声音定位及定向。麦克风可以被放置在耳朵内部或外部。例如，麦克风可以被放置在开口 处或直接放置在用户的耳道处。每个系统包括电池、信号处理器、发射器，其全部可以被设 置在夹在耳朵上的壳体内，壳体安置在耳廓和颅骨之间的耳后，或可选地可以被设置在耳 朵的外耳内。发射器连接到金属线/天线，其又连接到麦克风。每个发射器传输信息到接收器，其触发由电池供电的换能器。头部的每侧可以具 有一套接收器、换能器以及电池。该实施方式提供骨传导助听器装置，其带有两个外部设置 的、被放置在耳道的入口或耳道内的麦克风，和包括两个互相通信的换能器的口腔器具。装 置将允许用户享受最自然的声音输入，这是由于利用耳廓用于最佳声音定位(和定向)的 麦克风的位置。在另一实施方式中，麦克风从头部的两侧接收声音信号，处理那些信号以发送信 号到在头部的一侧的换能器，在该处，声音被麦克风感知为在较高的声音等级。相位移动信 号被发送到在头部对侧的换能器。然后这些声音将“加入”到耳蜗，其中声音较大并在对侧 耳蜗“抵销”，为用户提供声音定向的感知。在又一实施方式中，在第一耳朵处的麦克风从头部的第一侧接收声音信号，处理那些信号以发送信号到在口腔器具的该相同侧或第一侧上的换能器。由于头部遮蔽和麦克 风的物理分隔，在第二耳朵处的第二麦克风接收振幅较低且相对于第一麦克风感知的声音 延迟的声音信号，并且发送相应的信号到在口腔器具的第二侧上的第二换能器。来自换能 器的声音信号将被在头部的每侧上的每个耳蜗感知为振幅和相位不同，其将导致用户对定 向的感知。图2-3更详细地示出在用户的耳道内带有麦克风7的听力系统1的一作为例证的 安装。如其中所示，如电池3、信号处理器4以及发射器5的部件可以位于耳朵之后或在耳 廓的折叠之内。人类的外耳是几乎未完全发育的、通常固定的外形，其位于靠近头部的侧面 带有被紧密粘合的皮肤覆盖的黄色纤维软骨的薄板。软骨被定型为清楚限定的洞、脊以及 沟，其形成不规则的浅漏斗。直接引导到外部的耳道或听道的最深的凹陷被叫做外耳。它 被两个小的突出部分地覆盖，舌状的耳屏在前而对耳屏在后。在耳屏之上凸起的脊，耳轮， 从外耳的底面升起，并且随着外耳上部的向内弯曲的边缘继续。内部的同一中心的脊，对耳 轮，包围外耳，且与耳轮被沟，耳舟，隔开，耳舟还被叫做耳轮窝。小叶，外耳肉质的下部部 分，是外部的耳朵中不包含软骨的唯一区域。外耳还具有一些小的未完全发育的肌肉，其将 它固定到颅骨和头皮上。虽然一些人可以自发地促使它们以产生有限的运动，但在大部分 个人中这些肌肉不起作用。外部的耳道是由外耳的底面向内延伸并隐蔽地终止在鼓膜处的 轻微弯曲的管。在它的外部的三分之一中，耳道的壁由软骨组成；在它的内部的三分之二中 由骨组成。对耳轮(anthelix/antihelix)是耳朵的折叠成“Y”型的部分。对耳屏是耳甲 凹处的较低的软骨边缘，正好在耳朵的肉质小叶之上。如在图3中最好地示出，麦克风7被设置在耳道内。麦克风7通过金属线和天线6 与发射器5连接。当使用直接信号(straight signal)和“相位移动”信号将声音传输到耳 蜗以对患者运用定向时，在耳道内部的麦克风7的放置提供给用户最自然的声音输入，这 是由于利用耳廓用于最佳声音定位(和定向)的麦克风的位置。由于麦克风的放置通过将 麦克风放置在耳道内或耳道的入口处捕获高质量的声音输入，其将允许患者使用耳廓的声 音反射及改进的声音定向。这种布置避免分开麦克风和扬声器以减少反馈的机会的需要， 并且允许麦克风的放置利用耳廓的声音反射。系统还允许较好的声音定向，这是由于两个 骨传导换能器相互电接触。由于在被发送到换能器之前对信号进行处理，且换能器能够互 相通信，系统提供最好的声音定位可能。口可佩戴通信器可以提供如固态存储器或闪存装置的数据储存装置。为了安全， 数据存储装置的内容可以被加密。如果需要，连接单元可以传输加密的数据用于安全传输。现在转到装置1上的更多的细节，如在图ID中所示，患者的口腔及牙列10被说 明，示出将双向通信组件14可移走地附着到至少一个如白齿12的牙齿之上或紧靠至少一 个如臼齿12的牙齿的一可能的位置。患者的舌头TG及上腭PL也作为参考被说明。电子 设备和/或换能器组件16可被附着、粘合或用其他方法嵌入到组件14之内或之上，如下面 进一步详细地描述的。图2A示出患者下牙列的透视图，显示了双向通信组件14，其包括可移走口腔器具 18和沿着组件14的侧表面被设置的电子设备和/或换能器组件16。虽然在其他变化中， 单一的白齿或牙齿可被使用，但在本变化中，口腔器具18可在由口腔器具18限定的牙齿接 合通道20内被配合到两个白齿12之上用于稳定在患者牙齿上。可选地，多于两个白齿可被用于使口腔器具18附着在其上面或上方。此外，电子设备和/或换能器组件16被示出 设置在口腔器具18的侧表面上，以使组件16沿着牙齿12的颊表面排列；然而，其他表面如 牙齿12的舌表面和其他位置也可被使用。图是变化的说明，且不是用来限定的；相应地，口 腔器具18的其他构造和形状旨在包括于此。图2B示出以器具15的形式的可移走口腔器具的另一变化，其以护口器的方式被 放置在整排牙齿之上。在该变化中，器具15可被配置成覆盖下部整排牙齿或可选地上部整 排牙齿。在另外的变化中，可改为该排牙齿的大部分由器具15覆盖，而不是覆盖整排牙齿。 组件16可沿着口腔器具15的一个或多个部分来设置。图2C示出具有拱形构造的口腔器具17的又一变化。在该器具中，在该变化中可 沿着上排牙齿被放置的一个或多个牙齿保持部分21、23可被可位于用户的上腭附近或沿 着用户的上腭的拱形物19支撑。如所示，电子设备和/或换能器组件16可沿着牙齿保持 部分21、23的一个或多个部分被设置。此外，虽然所示的变化说明仅可覆盖用户的上腭的 一部分的拱形物19，但其他变化可被配置成具有覆盖用户整个上腭的拱形物。图2D说明以可从用户的口腔轻易地被插入或移走的护口器或保持器25的形式的 口腔器具的又一变化。这样的护口器或保持器25可被用于佩戴常规护口器的运动中 ’然 而，具有结合在其中的组件16的护口器或保持器25可被听力受损的人或其他的人使用，这 些人可通过在他们的牙齿之间的凹槽或通道26简单地固定护口器或保持器25，用于远程 地接收指令并经过一段距离通信。—般地，电子设备和/或换能器组件16的体积可被最小化以使当被放置在口腔中 时其是不显眼的且使用户舒适的。虽然大小可变化，但组件16的体积可小于800立方毫米。 当然，该体积是说明性的且不限制为组件16的大小和体积，并且可相应地在不同的用户之 间变化。此外，可移走口腔器具18可使用许多方法由多种聚合的材料或聚合的和金属 的材料的组合制成，如使用计算机数控系统(computer numericalcontrol，简称CNC)的 计算机辅助加工工艺或三维印刷工艺，举例来说，立体印刷设备(stereo 1 ithography apparatus，简称 SLA)、选择性激光烧结(selective laser sintering，简称 SLS)，和 / 或使 用患者牙齿的三维几何形状的类似工艺，其可通过许多技术获得。这些技术可包括使用如 激光、白光、超声波、机械三维触摸扫描器、磁共振成像(magnetic resonance imaging，简 称MRI)、计算机断层摄影(computed tomography，简称CT)、其他光学方法等的口腔内扫描 器扫描的牙列的使用。在形成可移走口腔器具18中，器具18可被任选地形成以使它被定型以配合在牙 列和邻近齿龈组织的至少一部分的上面以阻止食物、液体及其他碎片进入到口腔器具18 内和在换能器组件和牙齿表面之间。此外，口腔器具18的较大的表面区域可使组件16的 放置和构造到器具18上便利。另外，可移走口腔器具18可任选地被制成以具有收缩因数，以使当被放置到牙列 上时，口腔器具18可被配置成稳固地抓在牙齿或多个牙齿上，这是由于器具18最后所得到 的尺寸可比器具18的形成所依据的扫描的牙齿或多个牙齿稍小。配合可导致在器具18和 下层牙列之间的稳固的过盈配合。在一变化中，对于被设置在牙齿上的组件14，如在图3中所示，位于患者口外的口
11腔外发射器组件22可被用于接收听觉信号，用于处理这些听觉信号并通过无线信号24传 输到设置在患者口腔内部的电子设备和/或换能器组件16，然后其可处理并通过振动传导 将处理过的听觉信号传输到下层牙列并因此到患者的内耳。如下面进一步详细地描述的，发射器组件22可包含麦克风组件和发射器组件，并 且可被配置为用户佩戴的许多形状和形式，如表、项链、翻领、电话、安装在腰带上的装置寸。图4说明使用口腔外发射器组件22的双向通信组件14的一变化的图示，其一般 可包括用于接收声音且被电连接到用于处理听觉信号的处理器32上的麦克风30。处理器 32可被电连接到用于传输处理过的信号到布置在用户牙齿之上或邻近用户牙齿的电子设 备和/或换能器组件16的发射器34。麦克风30和处理器32可被配置成在任何可行的范 围内检测并处理听觉信号，但在一变化中可被配置成在从举例来说250赫兹到20000赫兹 的范围内检测听觉信号。关于麦克风30，多种不同的麦克风系统可被使用。例如，麦克风30可是数字的、模 拟的和/或定向型麦克风。假如需要的话，这些不同类型的麦克风可被交换地配置成与组 件一起被使用。电源36可被连接到在发射器组件22中的每个部件以向其供电。发射器信号24 可是以使用举例来说射频、超声波、微波、蓝牙 (美国华盛顿(WA)贝尔维尤(Bellevue) BLUETOOTH SIG股份有限公司)等的任何无线形式传输到组件16。组件22还可任选地包 括一个或多个输入控制28，用户可操作该输入控制28以调节电子设备和/或换能器组件 16的不同的声学参数，如声学聚焦、音量控制、过滤、噪音抑制、频率优化、声音调节以及音 调调节等。由发射器34传输的信号24可通过接收器38被电子设备和/或换能器组件16接 收，该接收器可被连接到内部处理器用于接收到的信号的附加处理。接收到的信号可被传 达到换能器40，其可紧靠牙齿表面相应地振动以引导振动信号通过牙齿和骨，并且随后到 中耳以助长用户的听力。换能器40可被配置为许多不同的振动机构。例如，在一变化中， 换能器40可为电磁驱动换能器。在其他变化中，换能器40可为以具有举例来说在250到 4000Hz之间的振动频率范围的压电晶体的形式。电源42还可包括在组件16中以向接收器、换能器和/或处理器(如果处理器在 组件16中的话)供电。虽然电源42可为简单的、可替代的或永久性的电池，其他变化可包 括通过外部充电器由电感充电的电源42。另外，电源42可选地可通过直接耦合到交流电 (AC)或直流电(DC)源被充电。其他变化可包括通过如在现有技术中公知的内部摆动的或 可滑动的电感充电器的机械机构充电的电源42，其通过举例来说颂骨的运动和/或将机械 运动转化为存储的电能的活动被驱动用于给电源42充电。在组件16的另一变化中，双向通信组件50可被配置为整体地包含在用户口腔中 的独立组件，而不使用口腔外发射器，如在图5中所示。相应地，组件50可包括与板上处理 器54通信的内部麦克风52。内部麦克风52可包括许多不同类型的麦克风，如上面所描述 的。处理器54可被用于处理任何接收到的听觉信号用于过滤和/或放大该信号并将它们 传输到紧靠牙齿表面振动接触的换能器56。如上面所描述的，在组件50内还可包括电源 58以在需要时向组件50的每个部件供电。
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为了有效地传输对应于接收到的听觉信号的振动且带有到牙齿或多个牙齿的最 小的损失，在换能器和牙齿之间的稳固机械接触理想地被维持以确保有效的振动通信。相 应地，许多机构可被使用以维持该振动通信。如在图6A中所示的一变化中，显示了被放置在牙齿TH上方或上面的可移走口腔 器具60的局部截面图。可看出，电子设备和/或换能器壳体62沿着口腔器具60被限定成 使壳体62被对准或设置于邻近牙齿TH的侧表面，颊表面和/或舌表面。壳体62可为电子 设备和/或换能器组件提供保护以防受口腔的环境的影响。电子设备和/或换能器组件64可被简单地放置、嵌入或封装在壳体62中用于接 触牙齿表面。在该变化中，组件64可通过粘合表面或膜66被粘合紧靠在牙齿表面以维持 二者之间的接触。如在图6B中所示，可移走衬背68可被粘合到粘合表面66，并在在牙齿表 面上放置之前被移走。如此，在需要时，可用附加的电子设备和/或换能器组件更换牙齿上 的组件64。除粘合膜66之外，另一可选物可使用可扩张的或膨胀的构件以确保换能器紧靠 牙齿的稳固机械接触。如在图7中所示，渗透片或可扩张水凝胶74可被放置在壳体62和 电子设备和/或换能器组件72之间。在放置口腔器具60后，水凝胶74可吸收来自任何附 近的液体或来自引入水凝胶74的液体的一些液体，以使水凝胶74在尺寸上扩张以迫使组 件72紧靠牙齿表面接触。组件72可被配置成限定具有相对较小的接触区域的接触表面70 以便于紧靠牙齿的表面70的均勻接触。这样的接触表面70可包括在于此所描述的任何变 化中。另外，薄的封装层或表面76可被放置在壳体62上、在接触表面70和下层牙齿之间， 以防止任何碎片或另外的液体进入壳体62。如在图8中所示的另一变化，其示出包含在壳体62内的电子设备和/或换能器组 件80。在该变化中，一个或多个偏压元件82，举例来说，弹簧、预成型形状记忆元件等，可被 放置在组件80和壳体62之间以提供压力到组件80上，以促使装置紧靠在下层牙齿的表 面，由此确保机械接触。在又一变化中，可包含作为封装在壳体62内的单独组件90的电子设备，并且换能 器92可与组件90分开地被维持，但仍在壳体62内。如在图9中所示，可促使换能器92通 过弹簧或其他偏置元件94紧靠牙齿表面，并通过上面所描述的任何机构被驱动。在如在图10中所示的其他变化中，电子设备和/或换能器组件100可被配置成具 有与牙齿表面对合的倾斜表面102。表面102可远离牙齿的咬合表面成角度。可通过偏置 元件或弹簧106促使组件100紧靠牙齿接触以确保换能器紧靠牙齿表面的接触，偏置元件 或弹簧106迫使倾斜表面102关于位置104转动。图11说明同样具有与牙齿表面对合的倾斜表面112的电子设备和/或换能器组 件110的另一类似变化。在该变化中，倾斜表面112可朝向牙齿的咬合表面成角度。同样 地，可通过偏置元件或弹簧116促动组件110，偏置元件或弹簧116促使组件110关于它的 较低末端转动，以使组件110在区域114接触牙齿表面。在在图12中所示的又一变化中，电子设备和/或换能器组件120可被设置在壳体 62内，中间层122放置在组件120和牙齿表面之间。中间层122可被配置成适合于紧靠牙 齿表面且紧靠组件120，以使振动可通过层122被传输并且以相同的方式传输到牙齿。相应 地，中间层122可由最低限度的减弱振动的材料制成。中间层122可以多种形式制成，如简
13单的插入物、0环构造等，或甚至以凝胶或膏的形式，如假牙或口腔膏等。另外，层122可由 多种材料，举例来说硬塑料或聚合材料、金属等制成。图13说明其中电子设备和/或换能器组件130可通过机械机构被促使紧靠牙齿 表面的又一变化。如所示，组件130可被附着到穿过壳体62连接到位于壳体62外部的接 合构件134的结构元件132上，结构元件132举例来说，螺纹构件或简单的轴。用户可旋转 接合构件134 (如旋转箭头136指示)或简单地推动元件134 (如直线箭头138指示)以促 使组件130紧靠牙齿接触。此外，对接合构件134的驱动可在口腔内或通过用户的脸颊或 甚至通过经紧靠接合构件134的用户的舌头的操作手动完成。在图14中说明机械机构的另一变化。在该变化中，电子设备和/或换能器组件 140可限定一部分为用于紧靠凸轮或杠杆机构144接触的接合表面142。凸轮或杠杆机构 144可被配置成绕轴146转动，以使对通过壳体62延伸的杠杆148的驱动可促使凸轮或杠 杆机构144推挤接合表面142，以使组件140被挤压紧靠下层牙齿表面。在又一变化中，电子设备150和换能器152可被互相分开以使电子设备150保持 布置在壳体62内，但通过金属线154连接的换能器152沿着牙齿的咬合表面位于牙齿口腔 器具60的下方，如在图15中所示。在这个构造中，振动通过换能器152穿过牙齿的咬合表 面被传输。另外，用户可向下咬到口腔器具60和换能器152上，以机械地压紧换能器152 紧靠咬合表面以进一步提高在换能器152和下层牙齿之间的机械接触，以进一步使通过那 里的传输容易。在图16的变化中，说明了增强咬合的耦合机构的另一例子，其中电子设备和/或 换能器组件160限定与相应地成角度的接合构件164对合的成角度的接口表面162。接合 构件164的近端可贯穿壳体62延伸且在设置在牙齿TH的咬合表面上方的推动构件166处 终止。当口腔器具60初始地被放置在牙齿TH上方时，用户可向下咬或用其他方法向下压 在口腔器具60的上部，由此向下压在推动构件166上，其又往下推在接合构件164上，如箭 头所指示。由于接合构件164被朝着牙龈向下促动，它的成角度的表面可推在相应的且相 对成角度的表面162上，以促使组件160紧靠牙齿表面并成稳固机械接触。在又一变化中，电子设备和/或换能器组件170可沿着表面限定用于接合相应的 牙齿固定器174的通道或凹槽172，如在图17中所示。牙齿固定器174可包括直接粘合到 牙齿表面的轻质-可固化的丙烯酸基复合材料。此外，牙齿固定器174的形状可被配置成 对应于通道或凹槽172的形状，以使二者可以匹配啮合的方式相互配合。如此，在组件170 中的换能器可直接紧靠牙齿固定器174振动，牙齿固定器174然后可直接传输这些信号到 牙齿TH中。图18A和18B分别示出另一变化的局部截面侧视图及顶视图，其中口腔器具180 可沿着口腔器具180的顶部限定许多通道或凹槽184。在这些通道或凹槽184内，一个或多 个换能器182、186、188、190可被布置成使它们与牙齿的咬合表面接触，并且这些换能器中 的每个可被调整到一致地传输频率。可选地，这些换能器中的每个可被调整到仅在特定的 频率范围传输。相应地，每个换能器可以被设计或预置不同的频率响应以使每个换能器可 被优化用于不同的频率响应和/或传输，以向用户递送相对高保真的声音。在又一变化中，图19A和19B说明可由形状记忆聚合物或合金或超弹性材料如镍 钛合金，举例来说镍钛诺，预成型的口腔器具200。图19A示出在第一构造中的口腔器具
14200，其中构件202、204处于未偏置记忆构造。当被放置在牙齿TH上或紧靠牙齿TH时，构 件202、204可弯曲成第二构造，其中使构件202’、204’变形来以稳固的过盈配合的方式接 合牙齿TH，如在图19B中所示。偏置构件204’可被用于将在其中包含的电子设备和/或换 能器组件挤压紧靠牙齿表面，并且将口腔器具200稳固地维持在牙齿TH上。类似地，如在图20中所示，可移走口腔器具210可具有偏置构件以稳固接合牙齿 TH，如上述。在该变化中，构件212、214的末端可被配置成弯曲的部分，在其下面耦合到电 子设备组件216的换能器元件218可楔入或用其他方法紧固，以确保紧靠牙齿表面机械接 触。图21示出其中口腔器具被完全省略的又一变化。这里，复合牙齿固定器或支架 226，如上面所描述的，可被直接粘合到牙齿表面上。可选地，支架226可由形成支架并固 定在牙齿表面上的生物相容的材料组成，生物相容的材料举例来说，不锈钢、镍钛合金、镍、 陶瓷、复合材料等。支架226可被配置成具有形状228，电子设备和/或换能器组件220可 通过具有用于与支架226接合的相应的接收构造224的通道222滑到形状228的上方或上 面。如此，组件220可被直接接合紧靠支架226，换能器可通过支架226直接振动到下层牙 齿TH内。另外，在组件220从牙齿TH移走的情况下，组件220可简单地滑动或旋转离开支 架226，并且替换组件可被放入在支架226上的它的位置中。图22A和22B分别示出口腔器具230的又一变化的局部截面侧视图和透视图。在 该变化中，口腔器具230可被配置成省略口腔器具230的咬合表面部分并代替地接合牙齿 TH的侧表面，如仅舌和颊表面。如上述的，电子设备和/或换能器组件234可包含在壳体 232内用于紧靠牙齿表面接触。另外，如在图22B中所示，一个或多个任选的横向构件236 可连接口腔器具230的侧部以当被放置在牙齿上时提供一些结构稳定性。该变化可限定咬 合表面开口 238以使当被放置在牙齿上时，用户可直接在没有被口腔器具装置阻碍的牙齿 的天然咬合表面上自由地向下咬，由此为用户提供提高的舒适度。在又一些其他变化中，振动可被直接传输到下层骨或组织结构中，而不是直接通 过用户的牙齿或多个牙齿传输。如在图23A中所示，说明口腔器具240被设置在用户的牙 齿上，在该例子中设置在位于沿着上排牙齿的白齿上。电子设备和/或换能器组件242被 示出为位于沿着牙齿的颊表面。与使用与牙齿表面接触的换能器不同，传导传输构件244， 如刚性的或固体的金属构件，可耦合到在组件242中的换能器并从口腔器具240延伸到直 接植入到下层骨248如上颂骨中的支柱或螺钉246，如在图23B的局部截面图中所示。由于 传输构件244的末端被直接耦合到支柱或螺钉246，由换能器产生的振动可通过传输构件 244被传输并直接到支柱或螺钉246中，其又直接将振动传输到骨248中并穿过骨248用于 传输到用户的内耳。图24说明放置在用户的牙齿TH之上的口腔器具250的局部截面图，带有位于沿 着牙齿的舌表面的电子设备和/或换能器组件252。类似地，振动可通过传导传输构件244 被传输并直接到支柱或螺钉246中，其在该例子中被植入到颚骨PL中。其他变化可使用位 于沿着下排牙的该布置用于传输到钻进下颂骨中的支柱或螺钉246。在又一变化中，与使用钻进下层骨自身的支柱或螺钉不同，换能器可被直接附着、 耦合或用其他方法粘合到邻近牙齿的齿龈组织表面。如在图25A和25B中所示，口腔器具 260可具有沿着它的侧面设置的电子设备组件262，带有从其中延伸到附着到紧邻牙齿TH
15的齿龈组织表面268的换能器组件266的电线264。换能器组件266可通过粘合剂、从口腔 器具260延伸的结构支撑臂、牙齿螺钉或支柱、或任何其他结构机构附着到组织表面268。 在使用中，换能器可振动并直接传输到下层齿龈组织中，其可传导信号到下层骨。对于上面所描述的任何变化，在可行的范围内，它们可作为单个装置或与在此的 任何其他变化的结合被使用，以实现用户期望的听力等级。此外，多于一个的口腔器具装置 以及电子设备和/或换能器组件可在任一时刻被使用。例如，图26说明其中多个换能器组 件270、272、274、276可被放置在多个牙齿上的一例子。虽然在下排牙齿上被示出，但是同 样地多个组件可选地可被设置并位于沿着上排牙齿或两排。此外，每个组件可被配置成在 统一的频率范围内传输振动。可选地在其他变化中，不同的组件可被配置成在每个组件之 间的不重叠的频率范围内振动。如上述提及的，对于不同的频率响应可以设计或预置每个 换能器270、272、274、276以使每个换能器可针对不同的频率响应和/或传输优化，以向用 户递送相对高保真的声音。此外，每个不同的换能器270、272、274、276还可以被设计成以指示由用户佩戴的 麦克风接收到的声音的定向的方式振动。例如，被放置在用户的口腔内的不同位置处的不 同的换能器可以通过提供声音或振动排列以特定的方式振动，以通知用户相对于用户的方 向在哪个方向上检测到了声音。例如，位于举例来说用户的左侧牙齿上的第一换能器可以 被设计成用于检测发自用户的左侧的声音而振动。类似的，位于举例来说用户的右侧牙齿 上的第二换能器可以被设计成用于检测发自用户的右侧的声音而振动。由于这些例子旨在 说明可能的变化，因此其他变化和排列可以被使用。在其中一个或多个麦克风被设置在口腔内的位置的变化中，麦克风可直接与电子 设备和/或换能器组件结合，如上面所描述的。然而，在另外的变化中，麦克风单元可以被 设置在远离换能器组件处以最小化反馈。在一例子中，类似于上述所示的变化，麦克风单元 282可与电子设备和/或换能器组件280分开，如在图27A和27B中所示。在这一变化中， 被设置在齿龈表面268之上或邻近齿龈表面268的麦克风单元282可通过金属线264电连 接。虽然变化说明了放置在邻近齿龈组织268的麦克风单元282，但单元282可被设 置在另一牙齿之上或在口腔内的另一位置之上。例如，图28说明使用连接一个或多个牙齿 保持部分21、23的拱形物19的另一变化290，如上面所描述的。然而，在该变化中，麦克风 单元294可被结合在与换能器组件292分开的拱形物19之内或之上。通过拱形物19布线 的一个或多个金属线296可电连接麦克风单元294到组件292。可选地，与使用金属线296 不同，可将麦克风单元294和组件292无线耦合到彼此，如上面所描述的。在用于将麦克风与换能器组件分开的又一变化中，图29说明其中至少一个麦克 风302(或任选地许多附加的麦克风304、306)可被设置在用户的口腔内同时与电子设备和 /或换能器组件300物理地分开的另一变化。如此，一个或任选多个麦克风302、304、306可 以减弱或消除来自换能器的反馈(如果存在的话)的方式被无线地耦合到电子设备和/或 换能器组件300。上述讨论的装置和方法的应用不限于听力损失的治疗，而可包括许多进一步的治 疗应用。此外，这些装置和方法可被应用到身体内的其他治疗部位。上面所描述的用于实 现发明的组件和方法的修改、作为可行的在不同的变化之间的结合、以及对于在本领域的那些技术人员是明显的本发明的方面的变化确定为在权利要求的范围内。
权利要求
一种适于与声源通信的无线头戴送受话器，包括a.口可佩戴通信器；以及b.耦合到所述口可佩戴通信器的连接单元，所述连接单元适于与所述声源通信。
2.如权利要求1所述的无线头戴送受话器，其中所述口可佩戴通信器包括骨传导换能ο
3.如权利要求1所述的无线头戴送受话器，其中所述口可佩戴通信器包括传统口腔装置。
4.如权利要求1所述的无线头戴送受话器，其中所述口可佩戴通信器包括麦克风。
5.如权利要求4所述的无线头戴送受话器，其中所述麦克风包括口腔内麦克风和口腔 外麦克风之一。
6.如权利要求4所述的无线头戴送受话器，其中所述声源包括电话，以及其中所述麦 克风消除环境噪声并通过所述电话传输用户的语音。
7.如权利要求1所述的无线头戴送受话器，其中所述声源包括音乐播放器、视频播放 器、移动电话、计算机、单向通信装置、双向通信装置以及无线免提通信装置中的一个。
8.如权利要求1所述的无线头戴送受话器，其中所述口可佩戴通信器包括数据存储装置。
9.如权利要求1所述的无线头戴送受话器，包括拾取体传导声音的第一麦克风，拾取 环境声音的第二麦克风，以及从所述体传导声音中减去环境声音的噪声消除器。
10.如权利要求1所述的无线头戴送受话器，包括壳体，所述壳体具有符合至少一个牙齿的至少一部分的形状； 可驱动换能器，所述可驱动换能器布置在所述壳体之内或之上并与所述至少一个牙齿 的表面振动通信；以及无线通信收发器，所述无线通信收发器耦合到所述换能器以向所述用户提供接收到的 声音并为所述用户提供通信。
11.如权利要求1所述的无线头戴送受话器，包括具有符合所述至少一个牙齿的形状 的口腔器具。
12.如权利要求1所述的无线头戴送受话器，其中所述通信器包括换能器，并包括布置 在壳体之内或之上并与所述换能器通信的电子组件。
13.如权利要求1所述的无线头戴送受话器，其中所述连接单元包括与802协议、蜂窝 协议以及蓝牙协议中的一个相适合的收发器。
14.一种用于与便携式器具通信的方法，包括a.口腔内地佩戴口可佩戴通信器；以及b.连接所述口可佩戴通信器到所述便携式器具。
15.如权利要求14所述的方法，包括使用骨传导装置传输声音。
16.如权利要求14所述的方法，包括作为传统口腔装置提供所述口可佩戴通信器。
17.如权利要求14所述的方法，包括在所述口可佩戴通信器中提供定向的麦克风。
18.如权利要求14所述的方法，包括提供噪声消除麦克风。
19.如权利要求14所述的方法，其中所述便携式器具接收来自所述口可佩戴通信器的 短程传输并通过广域网传递所述传输。
20.如权利要求14所述的方法，包括使用骨传导传输声音。
21.如权利要求14所述的方法，包括通过牙齿、上颂骨、下颂骨或颚骨传输声音。
全文摘要
无线头戴送受话器适于与声源如音乐播放器或手机或合适的音频或通过单向或双向通信装置传达的声音通信。头戴送受话器包括口可佩戴通信器；以及耦合到口可佩戴通信器的连接单元，所述连接单元适于与声源通信。
文档编号H04R25/00GK101926185SQ200980102921
公开日2010年12月22日 申请日期2009年2月12日 优先权日2008年2月15日
发明者埃米尔·阿布法齐 申请人:索尼图斯医疗公司