专利名称：口腔内的组织传导式麦克风的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于探测由可听到的声音或生物物理的声音产生的、组织传导的振动的口腔内的传感器的方法和器械，其可被应用在听力设备、用于监测身体或健康的系统或通信设备中。
背景技术：
组织接触式振动传感器(接触式麦克风) 在用于感测如心跳、血液流动或呼吸的来自身体的声音的电子听诊器中具有广泛的应用。此类传感器(或换能器)被放置在接触皮肤或接触软组织的位置并响应于由生物物理过程引起、通过组织传播的振动产生电信号。另外一种被广泛应用的电子听诊器是用于探测由使用者发声而产生的组织振动的喉部麦克风。由声带产生的声(振动)波通过喉咙周围的硬组织和软组织传播，并在说话时被安装在外部的接触式麦克风(美国专利4607383，3746789)所探测。所参考的所有的专利或专利申请的全部内容被通过引用的方式并入本文。
被用来探测用户说话的另外的组织接触式麦克风被通常外部安装在前额的皮肤上、在耳后的骨乳突处或耳道中。与安装在喉部的传感器不同，这些麦克风探测由喉部和声道的其他部分(硬/软腭、舌、嘴唇、牙齿)的共鸣引起的，通过颅骨(经由骨传导)进而通过周围的皮肤组织传播的振动。无音(NAM)麦克风被设计用来传导主要在口腔周围的软组织中被传导的微小的声音振动并被安装在耳后接近下颚的软组织上面。
被设计用来探测身体的声音和/或语音的，被应用在外部的组织接触式传感器的示例包括被集成在密封隔膜(美国专利6498854)中的电容板麦克风结构，被放置在空腔上面的压电聚合物的膜(美国专利6261237,6937736)，被集成在外壳中，第二密封隔膜与组织率禹合器接触的驻极体麦克风(electret microphone)(美国专利7433484)以及被I禹合到软的硅胶垫的开放式的电容式麦克风。
组织接触式麦克风使用多种架构，但其总是包含与皮肤或组织的声阻抗相匹配的接触表面，如橡胶、聚氨酯或塑料。当把设备调节为对通过空气传播的声音不够敏感时，与组织匹配的接触材料有效地将穿过组织传播的声压波耦合换能器。结果为，传感器有效地减少环境噪声并可适合在如工业场所、移动的交通工具或战场上等噪声环境下作为双向通信的设备使用。
近期的研究评估了若干安装在喉部和颅骨上的组织接触式麦克风与悬挂式(空气传导)麦克风相比较的性能并证明了接触式麦克风对于语音噪声比的改善。研究还发现，由于在理论上减少了从如舌和嘴唇的柔软的发声器官编码的信息，接触式麦克风的语音清晰度次于悬挂式麦克风的语音清晰度。然而，随着众多的接触式麦克风系统被商业销售，在例如全头头盔、防护服和水下装备的过大的环境噪声或受装备限制的环境中，排除使用空气传导式麦克风，降低的语音清晰度明显的可被容许。
依靠用于喉部、耳部或骨传导的语音的组织接触式麦克风的现有系统具有显著的优势，但其需要在外部安装的传感器、电子设备和/或电池。此类装备可能很笨重并容易被发现、妨碍如头盔和保护装置的其他的装备、可能会封闭耳道以及可能不能被用在潮湿和/ 或恶劣的环境中。
组织接触式传感器的领域内的相关的进展包括全植入式助听器，其中麦克风部分被安装在耳后正上方的皮下或安装在耳道的骨壁中。与上述被设计以探测使用者的语音的传感器不同，被植入的助听器麦克风被设计来响应周围环境的声音(美国专利6516228、 6626822,7204799和7354394)。在这些系统中，由麦克风探测到的信号可能被处理，被放大以及被发射到用于仿真中耳的植入式换能器或被发射到用来仿真听觉神经的电极。放置于被植入的麦克风上面的薄皮肤层作为隔膜并将由空气压力干扰导致的机械振动耦合到嵌入式传感器(通常为驻极体麦克风)。被植入的麦克风被测试出具有1. 5mV/Pa的平坦的灵敏度响应直至超过5KHz以及同样情况下的语音清晰度测试证明了在外部的70dB SPL的声场的条件下被植入的麦克风实现了极好的语言识别。
作为全植入式听觉系 统的一部分，植入式麦克风在若干方面对用户有利听觉系统为全部不可见的，消除了外观上的障碍；其不封闭耳道，消除了舒适/不相容的问题，并在部分听力损失情况下改善了对低频率声音的感知；以及其容许使用在与传统助听器不兼容的环境中或活动中。然而，显著的缺点为需要手术步骤来安装或拆卸麦克风、电池和信号调节/放大电子设备，以及必须具有一些在外部为电池充电的装置。此外，植入的麦克风依赖于若干在皮肤表面的振动和电信号之间的介质转换电路级，其限制了整体设备的性能。发明内容
本发明旨在解决上述的组织植入式麦克风和在外部应用的组织接触式麦克风的限制，以实现在内部的、但非手术安装的(即可拆卸的)、位于口腔中的麦克风中的本类型的传感器的被指明的优点。靠着颊、腭或齿龈的内表面放置，传感器作为非可见的听力设备、身体声音的监测设备或通信设备中的组件，其可在与大多数已有设备不兼容的环境中运行。
由于如PVDF(聚偏二氟乙烯)的压电膜的高压电电压常数g(压电电压常数 g将电压与产生的应变关联)、很好的匹配到组织的低的机械阻抗以及普通的鲁棒性 (robustness)和机械稳定性，如PVDF(聚偏二氟乙烯)的压电膜很适合作为口腔内组织接触传感器来使用。此外，与在封闭的空气腔中依靠将机械振动转变为压力变化以随后由空气传导式麦克风(诸如在美国专利6516228和7433484中所描述的)来探测的接触式传感器不同，组织振动通过压电膜由压电效应被直接转换为电信号。如上面所提到的，所参考的所有的专利或专利申请的全部内容被通过引用的方式并入本文。
当被夹到弯曲的开放式框架结构时，PVDF膜对于法向指向的机械位移(normally directed mechanical displacement)具有非常高的敏感度并且当低于谐振运行时其具有平坦的频率响应。曲率将法向指向的压力转化为可比所施加的应力大很多的、沿着膜的轴线的拉伸应力。所导致的膜应变在膜的电极上产生与所施加的压力成比例的电荷。膜厚度、曲率半径(ROC)以及电极的面积可被调整以影响电阻抗、灵敏度、谐振频率和机械阻抗，因此容许针对应用进行微调。
可拆卸的口腔内的组织传导式麦克风可与可拆卸的牙齿器具(dentalappliance) 附接、粘接或集成在一起。牙齿器具耦合到牙齿，如上后白齿上，以放置麦克风使得其与口腔中特定的软组织保持接触，例如保持紧密的接触。因为麦克风被放置为尽可能的接近外部的声音源以最大限度的减少信号衰减，所以口腔粘膜(脸颊的内表面)可能被使用。在另外的示例中，齿龈或腭也可用作可选的位置。
附图的简要描述
图1A展示了曲率将法向指向的压力转化为可比所施加的压力大很多的、沿着膜的轴线的拉伸应力的方法示例。
图1B展示了作用在梁的端处的引起的梁中的弯曲力矩和沿着膜轴线的拉伸应力的法向力。
图1C展示了包含被围绕着橡胶接触垫缠绕的膜的压电膜组织接触式麦克风，其中由于橡胶垫的径向扩展，作用在垫上的法向力产生了沿着膜轴线的应力。
图2A展示了被容纳在被放置于牙齿的舌侧或颊侧的金属或塑料外壳中的牙齿器具的麦克风传感器的部分。
图2B展示了包含位于结构开口中间的浅轮廓突出物以确保与软组织的良好接触并将振动有效的耦合到PVDF膜的有效部分的接触透镜。
图2C展示了由如304或316不锈钢或钛的生物相容性金属所构建的框架的示例。
图2D展示了通过将PVDF膜层(例如10mmx20mm，52微米厚)贴合(例如通过氰基丙烯酸酯、环氧树脂或双面粘合剂)或机械的夹到弯曲的并开放的金属框架而构建的麦克风传感器的示例。
图3A展示了被指明拉伸方向(1-方向)中的 压电膜，其中膜的边缘(在1-方向) 被夹住但两侧没有被夹住，以及另外展示了使用平坦的开放框架的压电膜传感器的可选的布置，其中膜的边缘(在1-方向)被夹住但两侧没有被夹住，膜位于中间位置；还展示了使用平坦的开放框架的压电膜传感器，其中膜的边缘(在1-方向)被夹住但两侧没有被夹住，膜从中间位置偏斜。
图3B展示了包含被放置在空气腔后面的驻极体麦克风和隔膜(隔膜与橡胶垫接触以接触组织)的设计。
图3C展示了包含悬臂梁结构的压电膜传感器，膜被通过硬粘合剂(例如环氧树脂)贴到梁的一个表面以及梁的端部被夹到麦克风框架。
图3D展示了多种梁结构的示例，其不同的特性被纳入麦克风以扩展有效的频率响应。
图3E展示了传感器可产生电压信号的方法的示例，所述电压信号被相加并被放大以产生宽带频率响应。
图3F展示了包含被夹靠在硬的平台上并被压电膜包围的圆柱形段的橡胶接触垫。
图3G展示了被夹在麦克风外壳中的接触垫的圆柱形部分与硬平台的中间的压电陶瓷圆盘的示例。
图4展示了具有通过硬配线连接到电池电源和下游的电路级的前置放大器电路的麦克风传感器，其借助于在后白齿后面被引导的导管连接器具的颊侧和舌侧。
图5A展示了耦合到牙齿(如上后臼齿的)以放置麦克风从而实现麦克风被放置为尽可能的接近外部的声音源(例如通过口腔粘膜)以最大限度的减少信号衰减的牙齿器具的示例。
图5B展示了被耦合到牙齿以放置(例如，靠着颚)麦克风的牙齿器具。
图5C展示了被耦合到牙齿以放置(例如，靠着齿龈)麦克风的牙齿器具。
图6A展示了依据应用包含附加的数字信号处理电子设备、发射器或接收器电路 (或两者都有)、天线和电池(例如锂离子电池)的牙齿器具的相对的侧。
图6B展示了从麦克风接收到的信号可被存储在被封装在牙齿器具中的快闪式存储器中以在稍后的时间进行分析的方法的示例。
发明的详细描述
与同空气传导式麦克风相似地探测所覆盖的(组织)膜的机械振动的皮下植入的麦克风不同，被用来探测环境声音的口腔内麦克风必须响应耦合到头部的软组织并通过头部的软组织传播的声压波。由于阻抗不匹配以及信号的散射，头部的空气/组织边界成为声音传播的重大障碍，以及只有小部分的外部的声压能量被传送到嵌入式传感器。声压波在空气/水边界的垂直入射导致理论上33dB(99. 9% )的声强损失。考虑散射效应也在其中起作用，并通过空气中的水球体(近似于头部)的FEA模型预测出略高的声衰减。
因此用于测量环境声音的口腔内组织传导式麦克风必须具有足够的SNR(信号噪声比)以在探测最小的期望环 境声压水平(SPL)时克服在空气/组织分界面上的损失。依据标准化的指标，被有效用作听力设备的部件的口腔内组织麦克风在70dB SPL的条件下应能达到极好的语音清晰度并在60dB SPL的条件下提供有用的性能，其中由于传播损失，转化为在传感器处测量的小于30dB SPL0
当被用来探测由使用者生成的(即本地的)声音(如语音、呼吸或其他身体声音) 时，口腔内的组织麦克风感应在使用者的软组织内传播的振动并因此并不受限于空气/组织边界处的损失。软组织作为低通滤波器，衰减声音的高频部分，但任何在外面安装的组织接触式麦克风同样具有这个作用。
与不添加声道整形而感知喉的振动的喉部麦克风不同，在口腔内的组织处被探测到的语音信息可能包括来自声道的很多部分(咽头、硬的不发音的部分(硬腭、牙齿)以及软的不发音的部分(舌、软腭)的贡献，尽管从口腔内组织的信号可能排除嘴唇和鼻腔的影响，其语音质量可能显著的优于喉部麦克风的语音质量。由于在引起的骨振动中的声道部分的较高含量，安装在颅骨或耳道组织的麦克风可能提供更高的信号质量，但其可能在很小的程度上优于口腔内麦克风。发明者已经展不了与空气传导的声音相比的口腔内麦克风的良好的语音保真度。
由于如PVDF(聚偏二氟乙烯)的压电膜的高压电电压常数g(压电电压常数g将电压与引起的应变关联)、很好的匹配到组织的低的机械阻抗以及其总体的鲁棒性和机械稳定性，如PVDF(聚偏二氟乙烯)的压电膜很适合作为口腔内组织接触传感器来使用。此外，与在封闭的空气腔中依靠将机械振动转变为压力变化以随后由空气传导式麦克风(诸如在美国专利6516228和7433484中所描述的)来探测的接触式传感器不同，组织振动通过压电膜由压电效应被直接转换为电信号。
当被夹到弯曲的开放框架结构时，PVDF膜10提供对法向地指向的机械位移的非常高的敏感度，以及当在低于谐振下操作时其具有平坦的频率响应。曲率将法向指向的压力或力F转换为可比所施加的应力大很多的沿着膜轴线的拉伸应力(图1A)。所导致的膜应变在膜的电极上产生与所施加的压力成比例的电荷。膜厚度、曲率半径(ROC)以及电极的面积可被调整以影响电阻抗、灵敏度、谐振频率和机械阻抗，因此容许针对应用对其进行微调。图1B示出了当法向指向的力F可被施加到被配置到悬臂梁结构中的膜10的示例， 其中指向的力导致了沿梁的长度的张力Ft。相似的是，图1C示出了法向指向的力可能被作用于弯曲的结构12以导致弯曲结构上的径向扩展并在四周被贴合的膜中产生张力的另外的示例。
口腔内的组织传导式麦克风20与可拆卸的牙齿器具附接、粘接或集成在一起(图 4A)。牙齿器具耦合到如上后白齿M的牙齿上，来放置麦克风20使得其与口腔中的特定的软组织保持接触。由于麦克风20被放置为尽可能的接近外部的声音源以最大限度的减少信号衰减，所以口腔粘膜(脸颊的内表面)为优选的(图5A)。齿龈(图5C)或腭(图5B) 也可构成替代的位置。例如，如图5B所示，颊部分100可保持电池和/或电子设备，而经由结构构件22耦合的第二部分102可容纳由设备靠着软腭的部分放置的麦克风(如本文所述)。图5C展示了另外的变化，其中麦克风20可能被靠着齿龈G的颊侧放置而不是放置在单颗牙齿或多颗牙齿表面上。当两个部分经由结构构件22围绕白齿被互相耦合时，第二部分104可能如上所述被保持在舌侧上。
牙齿器具可能为通过使用牙齿结构的模型而制成并通过热成型工艺生产的定制的设备(图4)。其也可利用非定制的形式，该形式可为通过例如连接线或其他的结构构件 22或通过拉伸安装到合适的位置的扭转弹簧并然后释放而被夹到白齿上。连接线或其他的结构构件22可能另外起到用于在设备的两个部分如接触内颊表面的颊侧麦克风20和可能容纳电池和/或电子设备的舌部分24之间引导如电源和/或信号的 管道的作用。2009 年10月29日提交的美国专利申请2009/0268932中描述的另外的安装技术被并入本文作为参考。牙齿器具包含一个或多个特征26，其可能符合一颗或多颗牙齿的表面并改善牙齿器具在牙齿上的保持和放置。
牙齿器具的麦克风传感器部分20可能被容纳在依据软组织接触区域(图2A)被定位在牙齿的舌侧或颊侧上的例如金属、塑料或其他合适的外壳30中。麦克风外壳的牙齿接触部分可能包含如适合两个白齿之间的缝隙空间的突起物的有利的特征28，以在使用期间保持定位。麦克风20的外壳的牙齿接触部分优选包括软的塑料或橡胶材料以减少经由骨传导通过牙齿耦合到外壳的振动。外壳30可被例如用液体硅橡胶(LSR)过模制，而外壳 30的接触软组织(例如颊的内表面)的部分可能具有硅树脂或聚氨酯接触表面32。外壳 30 (其可能封装如信号调节电子设备)的内部38包含导电涂料或金属镀层36以减少麦克风对于电磁干扰的敏感度。
麦克风传感器20可通过将一层PVDF膜10 (例如10mmx20mm，52微米厚)结合到 (例如通过氰基丙烯酸酯、环氧树脂或双面粘合剂40)或机械地夹到弯曲并开放的金属框架34(图2D)而构建，使得膜10的拉伸方向(已知的“I”方向44)为沿着框架34的曲率半径方向(美国专利6937736被作为参考并入本文)。也可使用如PVDF的共聚物(例如PVDF-TrFE)的其他的压电膜。
框架34 (图2C)可能由如304或316不锈钢或钛的生物相容性金属所构建。为将无效的膜材料(其增加了寄生电容)的量减为最小，框架的边缘宽度被保持在可实现的最小值以有效地夹住膜并防止偏斜。在一个示例中可使用1-2_的宽度。曲率半径直接影响麦克风的灵敏度和谐振频率(由于膜柔度的影响)。在保持足够的设备灵敏度的同时，例如 5mm-20mm的框架半径可能被用来提供高于主要语音频带(300_4kHz)的谐振频率。框架34 通过例如机械紧固件或粘合剂而被集成在麦克风外壳30中。此外，取决于期望的特性，框架34可能被配置为如椭圆形、圆形等的多种不同的形状。此外，在可选的变化中，在压电膜保持粘合到围绕物(enclosure)的接触表面并与之振动接触时，框架可被从围绕物中省略和/或压电膜可被直接固定到外壳而且不受到框架的支撑。
娃树脂RTV或聚氨酯橡胶(例如NuSil Med-6015或Dow Corning(道康宁) X3-6121)的接触层32 (透镜)被镶铸在PVDF膜10的合适位置上。接触透镜32包含位于框架开口中间的浅轮廓突出物以确保其与软组织的良好接触并使振动有效地耦合到PVDF 膜10的有效部分(图2B)。透镜浇铸过程确保了透镜和PVDF膜之间在整个表面上紧密的机械接触并用来密封麦克风组件的前表面来防止液体的侵入。另外的方法为通过使用柔性粘合剂将压电膜附接到预成型的橡胶接触层。这需要仔细操作以确保在有效的膜表面上的紧密接触和在透镜/外壳界面处的防水密封。为了使机械负载效应变为最小并减小麦克风的轮廓，接触透镜可能被限制到例如l_2mm的厚度。
用于压电膜传感器20的可选的布置使用平坦的开放的框架34，其中膜的彼此相对的第一组边缘(在I方向44)被夹住40，但相对的第二组侧边没有被夹住(图3A)。作用在接触透镜50上的静态(即“DC”) 压力(例如当被靠着组织安装时)引起膜从被拉直的或平坦的中间位置52发生偏斜，导致了上述的弯曲的形态54。这里，引起的曲率54的量由被施加的DC力限定，因此，传感器的灵敏度和频率响应将在使用期间发生改变。然而，此布置可能导致更轻/更小的设备和简化的结构。
通过此架构，膜曲率的量可通过借助于经由引线42连接到第一和第二电极的DC 升压转换器电路施加DC电场来可选择地通过电子手段调整/控制。
可选的是，所需的压电膜曲率可通过使用柔性粘合剂将膜粘到具有被预先确定的曲率54的橡胶接触层，并将边缘(在I方向)夹在框架34和外壳30之间来实现。
压电膜传感器10的另外例子并入了悬臂梁结构68。膜10被用硬粘接剂(例如环氧树脂)结合72到梁的一个表面并且梁的端部被夹70到麦克风的框架(图3C)。橡胶接触表面50包含被靠着梁的端部放置的圆柱形部分74使得外部的声音振动传播到橡胶50 中并被传输到梁68。在这种布置中，作用在梁68的端部的法向力导致了梁68中的弯曲力矩以及沿着膜轴线(图1B)的拉伸应力。与前面所述的弯曲/夹住的膜10布置一样，张力作用在膜10的边缘；膜边缘的小的有效面积导致了比在膜的表面处测量的应力的大得多的应力，从而在相同的传入压力下导致了更高的电压。
梁的尺寸和材料可以被调整，以提供所需的谐振频率。例如，与塑料的梁相对比， 钢梁会产生较高的谐振频率。具有不同特性的多个梁结构也可包含到麦克风中来扩展有效的频率响应(图3D)。在这种布置中，单一的组织接触垫被应用到两个梁上，每个梁都具有其自身的频率响应。比如，每个都具有被布置在梁(如上面所述)上的膜10的高频率谐振梁80和低频率谐振梁82可被彼此接近地沿着框架34固定，并且每一个梁80、82可具有相同的被施加的力F。响应于外部振动,传感器产生的电压信号被叠加和放大以产生宽带频率响应(图3E)。也就是说，来自高频率谐振梁80的响应84和来自低频率谐振梁82的响应 86可被叠加和放大以产生宽带频率响应。
可选的是，压电膜组织接触式麦克风包含围绕橡胶接触垫12缠绕的膜10，其中由于橡胶垫(图1C)的径向扩展，作用在垫上的法向力F产生沿着膜10的轴线的张力。橡胶接触垫50包含被靠着相对硬的平台90 (图3F)而被夹住 的圆柱形段94。压电膜10被缠绕在圆柱体94上并通过使用环氧树脂或腈基丙烯酸酯或其他的粘合剂而结合到其自身。小的暴露的键形物96允许接近底部电极。电引线42被连接到顶部电极和底部电极并被穿过平台90中的孔引导到麦克风围绕物38以用于信号调节和放大。
另外的组织接触式麦克风包含被耦合到橡胶接触垫50的压电陶瓷盘92 (例如PZT 5H)。盘92被夹在(并与其接触)麦克风的外壳内的接触垫的圆柱形部分94和硬的平台 90之间(图3G)。盘92通过例如环氧树脂或其它本领域中已知的合适的粘合材料结合到平台90。盘92的直径和厚度被控制以提供高于感兴趣的音频频带的谐振频率。平台90可由例如如Ultem(聚醚酰亚胺)或PEEK (聚醚醚酮)的刚性聚合物，或其他合适的聚合物材料制造，以在压电盘背面提供不匹配的机械阻抗并提高灵敏度。电引线42结合到或焊接到顶部和底部的压电电极并被引导到围绕物38，以用于连接到信号调节电子设备。与压电膜一样，耦合到陶瓷92的振动导致材料的应变，产生电荷。在本布置中，压电陶瓷92在其厚度模式运行(3方向，沿着极化方向)，并且如PZT5H的陶瓷比本模式中的膜显著地更有效。 然而，陶瓷92( 30MRayl)的高的声阻抗限制了可从橡胶耦合的声能的量。通过利用陶瓷 /环氧树脂合成物来减少声阻抗( 15MRayl),机械稱合可被显著地改善。
口腔内的组织麦克风的最后的示例可包含基于在美国专利7433484中所述的那些的声音振动传感器。此设计包含被放置在空气腔66和隔膜60后面的驻极体麦克风62, 隔膜60与橡胶垫50保持接触以接触组织(图3B)。驻极体麦克风通常适于在外面使用并包含通到外面空气中的泄压孔。通过密封的封闭外壳，传感器可被集成在之前所述的可拆卸的牙齿器具中。被封闭在麦克风背后的腔室内的空气66具有影响设备的谐振频率的劲度力抗的作用并可抵消由于加入的组织层而产生的额外的机械负载。
由于被安装在上臼齿的颊侧，口腔内的组织传导式麦克风组件被容纳在不大于例如20mm(水平长度)x20m(垂直宽度)XlOmm(轮廓高度)的空间内，以在例如讲话、吃、喝以及笑的正常活动期间改善舒适性并保持隐蔽。安装在上颚的另外的安装配置需要相似的尺寸限制以最小程度的影响说话并避免咽反射。
为了有效地驱动另外的电路级，PVDF膜或驻极体麦克风传感器的高电容量要求信号调节电路被放置在尽可能接近传感器的位置。前置放大器可包含用于阻抗变换和信号增益的高输入阻抗(例如> IOM Ohm)的低噪声JFET晶体管或商用驻极体放大器芯片，并可与传感器一起被封装在麦克风的外壳中。带通滤波器可在信号放大后被使用以突出如 300Hz-4000Hz的语音频段。
由于麦克风20本身的尺寸限制，牙齿器具的相对的侧24可根据不同的应用包含额外的数字信号处理电子设备、发射或接受电路(或两者)、天线和电池(例如锂离子电池)。在这种情况下，麦克风传感器或前置放大电路借助于在后白齿后面被引导的连接器具的颊测和舌侧的导管22，被通过硬配线连接到电池电源和下游的电路级。
设备可在必要时(依据使用的目的或在为封闭的电池充电时)从口中拆卸。充电可使用感应装置(其中在牙齿器具封装中需要感应线圈)或通过直接耦合暴露的电接触体来完成。
可拆卸的口腔内组织麦克风可被用作如中耳或耳蜗植入物的听力系统的一体的部分。在这种情况下，口腔内麦克风将取代外部的空气传导式麦克风或皮下植入式麦克风。 由口腔内的麦克风探测到的信号将被处理/过滤，放大以及通过例如近场磁感应(NFMI)或低功耗射频(RF)链路被无线发射到植入式接收线圈以用于另外的信号处理并刺激中耳或听觉神经。口腔内的麦克风提供了用于隐蔽的中耳或耳蜗植入式听觉系统的非手术的解决方案。
在另外的使用中，口腔内的麦克风可被集成到口腔内的骨传导式听觉系统中，其中牙齿被引起响应于外部信号的振动，其中被引起的振动通过骨传导传播到耳蜗并被使用者察觉为声音。在此系统中，组织麦克风和骨换能器可被包含到相同的牙齿器具中，其中麦克风信号被通过硬配线传输到驱动电子设备。可选的是，麦克风被放置在嘴的一侧上并将接收到的声音无线发射到被放置在嘴的相对的一侧上的另一器具以驱动牙齿。在又一种可选的方案中，麦克风可以被放置在嘴的下部或上部，并将接收的声音无线发射到被以互补的方式放置在嘴的相对的下部或上部的另一器具。以这种方式，口腔内的组织麦克风构成了隐蔽的并可拆卸的听力设备。
此外，口腔内的组织麦克风可被用作通信系统的一部分，例如，收集和处理使用者的语音并将包含语音的信号无线发射到电话机(例如，蜂窝电话)、无线电收发设备(例如， 手持式无线电收发设备)，或其他能够使用标准的低功率无线电通信协议(例如，蓝牙)接收和/或发射信号的通信设备。如前所述，组织麦克风对外部的空气传导的声音不敏感，因此所述系统在高噪声环境中将是特别有用的。
可选的是，通信系统可利用具有更高功率的发射电子设备以将范围增加至10-100 米或以上。因此使用者能够佩戴完全隐蔽的麦克风并与位于远处的接收机通信。在这种情况下，口腔内的组织麦克风可被用来探测使用者的语音、生物物理的声音(例如呼吸、心跳的声音，及其他)或环境声音。
在另外的应用中，麦克风可被用作用于监测使用者的语音、生物物理声音，或环境声音的口腔内的录音系统的一部分。从麦克风20接收到的信号可被储存到被封装在牙齿器具的舌部分24中的快闪式存储器或其他合适的存储器储存设备中以用于在稍后时间的分析(图6B)。
对于本领域的技术人员显而易见的是，用于实施本发明的上述组件方法的修改、 实际可行的不同变化之间的组合，以及本发明各个方面的变化都在本发明权利要求的范围内。
权利要求
1.一种可拆卸的口腔内器具，其包括器具外壳，其被配置用来可拆卸地附接到实施对象口中的一颗或多颗牙齿；和，由所述外壳支撑的麦克风，其中所述麦克风具有接触表面，当所述外壳被附接到所述一颗或多颗牙齿时，所述接触表面被放置为靠着所述口中的粘膜表面接触，其中所述麦克风的接触表面具有与所述粘膜表面相匹配的声阻抗。
2.如权利要求1所述的器具，其中所述器具外壳包括从所述外壳延伸并被连接到所述麦克风的结构构件。
3.如权利要求1所述的器具，其中所述器具外壳沿着所述一颗或多颗牙齿的第一表面放置，并且所述麦克风沿着所述一颗或多颗牙齿的第二相对的表面放置。
4.如权利要求1所述的器具，其中所述外壳还包括与所述麦克风相对的突起物使得所述突起物的尺寸被设置为与两颗邻近的牙齿之间的缝隙空间相适应。
5.如权利要求1所述的器具，其中所述麦克风包括由被固定在所述外壳内的框架所支撑的压电膜，其中所述压电膜与所述接触表面进行振动通信。
6.如权利要求5所述的器具，其中所述压电膜包括PVDF膜。
7.如权利要求1所述的器具，其中所述麦克风包括被固定到所述外壳并不被框架支撑的压电膜，其中所述压电膜被附着到所述接触表面并与所述接触表面振动接触。
8.如权利要求1所述的器具，其中所述麦克风包括被放置在空气腔后面并接近与所述接触表面振动通信的隔膜的驻极体麦克风。
9.如权利要求1所述的器具，其中所述麦克风包括被梁支撑的压电膜，其在所述梁的第一端部处被固定在所述外壳中，并在所述梁的第二端部处与所述接触表面振动通信。
10.如权利要求1所述的器具，其中所述麦克风包括具有第一频率谐振的第一梁以及具有与所述第一频率谐振不同的第二频率谐振的第二梁，其中所述第一梁和所述第二梁中的每个被互相接近地固定在所述外壳中使得所述梁中的每个与所述接触表面振动通信。
11.如权利要求1所述的器具，其中所述麦克风包括与所述接触表面振动通信的内部突起物以及被缠绕在所述突起物的周围的压电膜。
12.如权利要求1所述的器具，其中所述麦克风包括与所述接触表面振动通信的压电陶瓷盘。
13.—种口腔内的组织传导式麦克风，其包括围绕物，其具有适合于被放置在实施对象的口中的尺寸并具有组织接触部分；框架，其被放置在所述围绕物中；和，压电膜，其被固定到所述围绕物中的所述框架，使得由所述组织接触部分产生的致动向所述压电膜施加力，其中所述围绕物具有与所述口中的组织匹配的阻抗。
14.一种口腔内的组织传导式麦克风,其包括围绕物，其具有适合于被放置在实施对象的口中的尺寸并具有组织接触部分；和，压电膜，其被支撑在所述围绕物中，使得由所述组织接触部分产生的致动向所述压电膜施加力，其中所述围绕物具有与所述口中的组织匹配的阻抗。
15.—种探测实施对象口中的声信号的方法，包括在所述口中靠着组织区域放置麦克风围绕物的组织接触部分，其中围绕物的所述组织接触部分具有与所述组织区域匹配的声阻抗；接收经由所述围绕物的所述组织接触部分穿过所述组织区域发射的声信号；以及，致动所述围绕物中的压电膜使得产生表示所述声信号的电信号。
16.如权利要求15所述的方法，其中放置组织接触部分包括靠着所述实施对象的颊的内表面放置所述组织接触部分。
17.如权利要求16所述的方法，其中放置还包括靠着所述实施对象的一颗或多颗牙齿的表面放置所述麦克风围绕物使得靠着所述颊的内表面的接触被保持。
18.如权利要求16所述的方法，其中放置还包括靠着所述实施对象的齿龈表面放置所述麦克风围绕物使得靠着所述颊的内表面的接触被保持。
19.如权利要求15所述的方法，其中放置组织接触部分包括靠着所述实施对象的软腭放置所述组织接触部分。
20.如权利要求15所述的方法，其中放置组织接触部分包括靠着所述实施对象的齿龈表面放置所述组织接触部分。
21.如权利要求15所述的方法，其中接收声信号包括在所述压电膜中产生拉伸应力使得产生对应于所述声信号的电信号。
22.如权利要求15所述的方法，其中致动压电膜包括致动PVDF膜。
23.如权利要求15所述的方法，还包括将表示所述声信号的所述电信号发射到能够接收和/或发射信号的通信设备。
24.如权利要求15所述的方法，还包括记录表示所述声信号的所述电信号。
25.如权利要求15所述的方法，其中致动压电膜包括致动被固定到所述围绕物中的框架的所述压电膜。
26.—种双向通信的口腔内器具,其包括被配置用于可拆卸地附接到实施对象口中的一颗或多颗牙齿的器具外壳；被所述外壳支撑的麦克风，其中所述麦克风具有接触表面，当所述外壳被附接到所述一颗或多颗牙齿时，所述接触表面被放置为靠着所述口中的粘膜表面接触，并且其中所述麦克风具有与所述粘膜表面匹配的声阻抗；以及，与所述粘膜表面振动接触的换能器，其中所述换能器被配置用来探测穿过所述粘膜表面的由使用者产生的声音，并且所述器具被配置用来无线发射包含所述由使用者产生的声音的信号。
27.如权利要求26所述的器具，其中所述器具外壳沿着所述一颗或多颗牙齿的第一表面放置，并且所述麦克风沿着所述一颗或多颗牙齿的第二相对的表面放置。
28.如权利要求26所述的器具，其中所述麦克风包括由固定在所述外壳中的框架支撑的压电膜，其中所述压电膜与所述接触表面振动通信。
29.如权利要求26所述的器具，其中所述压电膜包括PVDF膜。
30.如权利要求26所述的器具，其中所述麦克风包括被放置在空气腔后面并接近与所述接触表面振动通信的隔膜的驻极体麦克风。
31.如权利要求26所述的器具，其中所述器具被配置用来向电话机或无线电设备无线地发射信号。
32.如权利要求26所述的器具，其中所述无线信号经由低功率无线电通信协议发射。
33.如权利要求26所述的器具，其中所述无线信号在IO-1OOm的范围内发射。
34.如权利要求26所述的器具，其中由使用者产生的声音包括由使用者产生的语音或生物物理声音。
全文摘要
口腔内的组织传导式麦克风的装置和方法被描述为位于口腔内的、内部的但非手术安装的麦克风。口腔内的组织传导式麦克风可附接、粘接或集成到可拆卸的牙齿器具，所述牙齿器具靠着颊、腭或齿龈的内表面放置。传感器用作不可察觉的听力设备、身体声音的监测设备或通信设备的一部分，其可在大部分现有设备不适宜的环境中操作。通常情况下，作为传感器的压电膜与组织很好的匹配并直接将通过口腔粘膜、齿龈或腭接收的信号通过压电效应转换为电信号。
文档编号H04R1/08GK103026730SQ201180022497
公开日2013年4月3日 申请日期2011年5月27日 优先权日2010年5月28日
发明者蒂姆·普罗克斯, 雷萨·卡萨亚恩 申请人:索尼图斯医疗公司