集成式语音处理器机头的制作方法

专利名称：集成式语音处理器机头的制作方法
集成式语音处理器机头
背景技术：
在人类听觉中，耳蜗中的听毛细胞响应声波并且产生相应的听觉神经脉冲。这些神经脉冲被传导至大脑并且被感知为声音。可能是由于多种不同原因导致的听力丧失通常有两种类型传导性的或感觉神经性的。传导性的听力丧失典型地发生在声音到达耳蜗中听毛细胞的常规机械路径受阻的情况下，例如听小骨损伤。通常，传导性的听力丧失可以通过使用传统的助听器获得帮助，助听器将声音放大以使有关声音的信息可以到达耳蜗和听毛细胞。一些类型的传导性听力丧失还是可校正的以通过外科手术进行缓和。但是，许多深度耳聋的人具有感觉神经性的听力丧失。这种类型的听力丧失可能是由于耳蜗内听毛细胞缺乏或遭到破坏而不再将声音信号转换成听觉神经脉冲而引起的。 具有感觉神经性听力丧失的个人可能不能从传统的助听系统中获得任何有意义的益处，不论声音刺激有多大。这是因为用于将声能转换成听觉神经脉冲的机构已经破坏了。因此， 在听毛细胞不能正确行驶功能的情况下，听觉神经脉冲不能直接从声音产生了。为了克服感觉神经性耳聋，耳蜗植入物系统(cochlear implant system)或耳蜗修复体(cochlear prostheses)已经被研发出来，其能够通过直接将电刺激呈现给听觉神经纤维而绕道位于耳蜗内的听毛细胞。这使得声音在大脑中得到感知并且提供听觉功能的至少部分恢复。这些耳蜗修复体系统的大多数通过使用植入电极或具有电极阵列的引线直接刺激耳蜗中的神经节细胞而治疗感觉神经性缺陷。因此，耳蜗修复体通过直接刺激听觉神经细胞、绕道有缺陷的在正常情况下将声能转换成电活动的耳蜗听毛细胞直至被连接的听觉神经细胞而工作。在刺激神经细胞之前，耳蜗修复体的电子电路和电极阵列将音频信号分成许多平行的信息通道，每一个表示被感知的声谱中的狭窄频段。理想地，每个信息通道应该被选择性地传送至正常情况下将有关该频段的信息传输至大脑的听觉神经细胞的子集。那些神经细胞被以整齐的拓补顺序排列，从耳蜗基础端的最高频率开始成螺旋形变化以朝向顶点逐渐降低排列。耳蜗植入物系统典型地包括接收和处理环境声波的外部单元和接收来自外部单元的数据并且使用所述数据直接刺激听觉神经的耳蜗植入物。因此，耳蜗植入物系统的常用配置包括被手术植入患者体内的内部部件和将电能和表示环境声音的电信号提供至内部部件的外部部件。这些外部部件典型地包括佩戴在耳朵上的耳背式(BTE)处理器或体佩处理器。这些处理器包含麦克风、电池和处理麦克风产生的电信号的信号电路。处理器被通过线缆连接至机头。机头通过线缆接收电信号并且将它们传输至内部部件。在一些耳蜗植入物系统中，将外部部件连接在一起的一根或多根线缆可能出现一些问题。例如，线缆可能必须穿过衣服或在发型设计过程中进行调节。线缆可以会被阻断、 被拖拉或被缠结，导致机头掉下。另外，很多患者认为线缆很讨厌并且容易因为弯曲而失效。


附图示意了这里描述的原理的不同实施例并且作为说明书的一部分。所示意的实施例只是示例并不限制权利要求的范围。图1示意了根据这里描述的原理的示例型耳蜗植入物系统；图2是根据这里描述的原理的示例型声音处理器和可植入耳蜗刺激器的功能方框图；图3示意了根据这里描述的原理的人的耳蜗的突出显示元件的示意性结构；图4A是根据这里描述的原理的一个实施例的可以组成集成式机头的不同说明性部件的分解图示；图4B是根据这里描述的原理的一个实施例的集成式机头的侧视图；图5是示出了说明性耳蜗植入物系统的内部部件的图示；图6是根据这里描述的原理的一个实施例的说明性集成式机头的透视图；图7A是示出了根据这里描述的原理的一个实施例的被使用者佩戴着的说明性集成式机头的图示；图7B是示出了根据这里描述的原理的一个实施例的与耳蜗植入物系统的内部部件连接的说明性集成式语音处理器机头的说明性图示；图8是根据这里描述的原理的一个实施例的说明性集成式机头的透视图；图9是根据这里描述的原理的一个实施例的说明性集成式机头的俯视图；图10是根据这里描述的原理的一个实施例的说明性集成式机头的透视图；图IlA是根据这里描述的原理的示例型集成式语音处理器机头的分解透视图；图IlB是根据这里描述的原理的示例型集成式语音处理器机头的一部分的横截面侧视图；图12示意了根据这里描述的原理的围绕着示例型集成式语音处理器机头的感应线圈和保持磁铁的磁通；在全部附图中，相同的参考标记代表类似的但不必须是相同的元件。
具体实施例方式如上所述，听力丧失的个人可以被许多助听装置帮助。这些辅助装置典型地被整齐地佩戴着并且每天戴很长时间。因此，任何这种助听装置应该耐用和可靠。另外地，助听装置应该在视觉上不引人注目并且不过度约束使用者的活动。如上面所解释的，耳蜗植入物使用者典型地必须佩戴至少两个独立的外部单元，被线缆连接的处理器和机头。传统的系统中的处理器可以是耳背式(BTE)处理器或体佩处理器。BTE处理器典型地使用附贴在外耳顶部上方并且将BTE处理器保持在使用者耳朵后面的位置上的钩子。 BTE处理器包含麦克风、电池和电子部件。线缆将BTE处理器附连到机头上并且传送数据信号和电能至机头。典型地，机头被由作为内部耳蜗植入物的一部分的手术植入的磁铁产生的磁性力保持在位。典型地，体佩处理器通过将处理器附接到使用者穿的衣服的物品上而佩戴。例如， 体佩处理器可以被塞到口袋内或者附接到翻领上。体佩处理器没有与BTE处理器相关的严格的尺寸和重量限制。因此，体佩处理器的电子部件和电池容量可以远远大于BTE处理器。类似于BTE处理器，线缆将体佩处理器附连至机头。如上所述，将外部部件连接到一起的一根或多根线缆可能很难管理。例如，当儿童佩戴耳蜗植入物时，父母在给儿童穿衣服时可能必须额外小心，并且限制儿童喜欢的一些活动，以防止线缆被阻、被拉扯、被缠结或被断开。另外地，处理器和线缆可能在视觉上让人分心并且许多患者感觉很讨厌。对于一些患者来说，BTE单元可能不舒服，特别是那些对挂在耳朵上的重物很敏感的人来说。因此，本说明书通过描述如下的一种集成式耳蜗植入物机头而解决了这些问题， 其将耳蜗系统的外部部件集成到被直接佩戴到手术植入的接收器上方的单一单元内。集成式耳蜗植入物机头是对被植入部件的功能性提供独立支撑的头戴(head mounted)外部部件单元。这消除了对单独的体佩处理器或BTE处理器以及连接线缆的需要。因此，集成式耳蜗植入物机头减少了通常与佩戴和使用耳蜗植入物有关的困难。特别地，因为没有独立的处理器单元或线缆，所以不需要使线缆穿过衣服或头发并且没有线缆缠结或损坏的可能性。另外地，集成式耳蜗植入物机头可以大大减小视觉上的突兀性并且使使用者感觉更友好。在一些实施例中，集成式耳蜗植入物机头可以具有一个或多个附接到集成式机头上并且提供另外的功能性的附件。如美国专利No. 7，599，508中讨论的，助听帽被磁性附接至集成式耳蜗植入物机头的顶部。助听装置可以为患者提供多种益处。作为示例而不是限制，助听装置可以提供额外的电池能量；可替代的天线和用于经由电磁传输接收音频信号的电路；额外的存储能力；和/或额外的信号处理能力。在下面的描述中，为解释目的，阐述了许多特殊细节以提供本系统和方法的透彻理解。但是对于本领域内的技术人员来说很显然的，本系统和方法可以在没有这些特殊细节的情况下被实施。说明书中提到“实施例”、“示例”或类似的语言是指与该实施例或示例相关地描述的特殊特征、结构或特点被包括在至少一个实施例中，但不必须包括在其它实施例中。术语“在一个实施例中”的各种实例或说明书中不同位置处的类似的术语不必须都指同一实施例。而且，如在说明书和附属权利要求中使用的，术语“机头”是指佩戴在使用者头上靠近内部天线的部件，与佩戴在耳朵上或衣服物品上的BTE处理器或体佩处理器形成对比。图1示意了根据本发明的至少一些的示例型耳蜗植入物系统100。图IA的耳蜗植入物系统100包括集成式语音处理器机头(或“集成式机头”)102和耳蜗刺激装置104。 集成式机头102可以包括声音处理器106、麦克风108、一个或多个电池109、诸如所示意的感应线圈120的通信装置，和/或用于特殊应用的另外的电路和器件。如下面讨论的，集成式机头102将耳蜗植入物系统的所有外部部件合并入一个紧凑的单元中。这消除了将传统的部件连接到一起的线缆以及与使线缆穿过衣服或者线缆被受阻、被拖拉或被缠结而导致机头掉下的有关问题。耳蜗刺激装置104可以包括可植入耳蜗刺激器110、置于电极引线 114上的多个电极112、诸如所示意的感应线圈122的通信装置，和/或用于特殊应用的另外的电路。下面更详细描述声音处理器部分102和耳蜗刺激装置104中的部件。例如，下面将参考图4A-10讨论本系统的集成方面。此外，在美国专利No. 6，219，580 ；6, 272，382 ；和 6，308，101中公开了可以应用于本发明但不是理解本发明所必须的耳蜗植入物系统的各个方面的详细描述，它们分别被整体以引用方式并入。
集成式机头102的麦克风108被配置成检测音频信号并且将检测到的信号转换成相应的电信号。在一些示例中，音频信号可以包括语音。音频信号可以另外地或可替代地包括音乐、噪音，和/或其它声音。电信号被从麦克风108发送至声音处理器106。麦克风 108可以被集成到集成式机头102内。可替代地，麦克风108可以经由通信线路或线缆连接至集成式机头102。声音处理器106根据所选的声音处理方案处理来自麦克风的这些被转换的音频信号，从而产生用于控制可植入耳蜗刺激器110的适当的刺激参数。这些刺激参数可以指定或定义可植入耳蜗刺激器110产生的电刺激的极性、大小、位置(也就是，哪个电极对或电极组接收电刺激)、刺激频率、定时(也就是，电刺激何时应用到特殊电极对上)、频谱倾斜(spectral tilt)、和/或任何其它特征。在一些可替代实施例中，声音处理器106的一个或多个部分可以被包括在耳蜗植入物系统的可植入部分(例如，耳蜗刺激装置104)内。图1中示出的示例型电极引线114被配置成插入耳蜗管内。电极引线114包括沿其长度间隔布置的多个电极112，例如，十六个电极。但是应理解，任何数目的电极112 可以被布置于电极引线114上。电极引线114可以基本上如美国专利No. 4，819，647或 6，218，753中所示出和描述的那样，这两个专利中的每一个被整体以引用方式并入。如下面更详细描述的，并且参考图3和7B，可植入耳蜗刺激器110内的电子电路被配置成根据声音处理器106定义的特定刺激方案经由所选择的刺激通道(也就是，单个电极112的对或组)在耳蜗300内的一个或多个刺激位置产生和施加电刺激，并且神经电信号被听觉神经 308从耳蜗300传导至听觉皮层。示例型可植入耳蜗刺激器110和声音处理器106可以通过适当的数据或通信线路118例如遥测通信线路被通信地连接，如下面将要更详细描述的。应理解，数据通信线路 118可以包括双向通信线路和/或一个或多个专用的单向通信线路。在一些示例中，耳蜗植入物系统100的外部和可植入部分的每一个可以包括一个或多个感应线圈(下面讨论)， 它们被配置成经由通信线路118传输和接收电能和/或控制信号。控制信号可以包括，例如，表示被检测的音频信号的电刺激的大小和极性。外部线圈还可以将电能从外部部分传输到耳蜗植入物系统100的可植入部分。被传输到可植入部分的电能可以用于操作可植入部分。在示例型耳蜗植入物系统100中，集成式语音处理器机头102可以包括外部感应线圈120并且耳蜗刺激装置104可以包括可植入感应线圈122。外部感应线圈120可以被通信地连接至声音处理器106并且可植入感应线圈122可以被通信地连接至可植入耳蜗刺激器110。这里应注意，本发明并不被限制于基于电磁感应的通信装置。其它示例型通信装置包括，但不仅限于，无线电频率通信装置、光学通信装置，以及任何其它无线通信装置。外部感应线圈120和可植入感应线圈122可以包括能够产生和/或接收电磁场的任何适合类型的线圈。例如，外部感应线圈120和可植入感应线圈122可以分别包括在卷绕的或以其它方式成环的结构中缠绕的金属丝或管。交流电可以被从声音处理器106引导通过外部感应线圈120，从而产生围绕着外部感应线圈120分布的磁场。外部感应线圈120 可以定位于可植入感应线圈122附近，以使可植入感应线圈122被至少部分地位于外部感应线圈120产生的磁场内。外部感应线圈120产生的磁场可以导致在内部感应线圈120中产生电流。在内部感应线圈120中产生的电流可以被从内部感应线圈120引导至可植入耳蜗刺激器110。因此，声音处理器106产生的电流可以通过包括外部感应线圈120和可植入感应线圈122的通信线路118传输至可植入耳蜗刺激器110。通信线路118可以充当声音处理器106和可植入耳蜗刺激器110之间的遥测线路。例如，通过在电流穿过外部感应线圈120时产生遥测磁场，外部感应线圈120可以传输一个或多个遥测信号至可植入感应线圈122。外部感应线圈120产生的遥测磁场可以在可植入感应线圈122内产生电流，如上所述。被外部感应线圈120产生的遥测磁场在可植入感应线圈122内产生的电流可以用于将表示数据和/或其它信息的信号传输至可植入耳蜗刺激器110和/或可以用于传输电能至可植入耳蜗刺激器110。在一些示例中，通信线路118可以用于将来自可植入耳蜗刺激器110的遥测信号传输至声音处理器106。例如，电极112获取的数据和/或耳蜗刺激器110产生的状态指示可以经由通信线路118被传输至声音处理器106。为此目的，可植入感应线圈122可以通过产生遥测磁场将遥测信号传输至外部感应线圈120。可植入耳蜗刺激器110可以使电流流经可植入感应线圈122从而产生遥测磁场。外部感应线圈120可以至少部分地被定位于可植入感应线圈122产生的遥测磁场中。该磁场可以导致在外部感应线圈120内产生电流。在外部感应线圈120内产生的电流可以被用于将数据和/或其它信号传输至声音处理器 106。通信线路118可以包括一个以上外部感应线圈120和/或一个以上可植入感应线圈122。例如，第一外部感应线圈和第一可植入感应线圈可以用于将来自声音处理器106的数据和/或电能传输至可植入耳蜗刺激器110。第二外部感应线圈和第二可植入感应线圈可以用于将来自可植入耳蜗刺激器110的数据传输至声音处理器106。图2是示例型声音处理器106和可植入耳蜗刺激器110的功能方框图。在图2中示出的功能仅仅是声音处理器106和/或可植入耳蜗刺激器110可以执行的许多不同功能的代表。如图2中所示，麦克风108检测音频信号，例如语音或音乐，并且将音频信号转换成一个或多个电信号。然后这些信号被在音频前端(AFE)电路202中放大。放大的音频信号被模数(A/D)转换器204转换成数字信号。接着使用适合的自动增益控制(AGC)功能 206对得到的数字信号进行自动增益控制。在进行适当的自动增益控制后，数字信号被在多个数字信号处理或分析通道208 的其中一个中进行处理。例如，声音处理器106可以包括，但不仅限于，十六个分析通道 208。由于存在一系列带通滤波器210，每个分析通道208可以响应不同频段的被检测音频信号。如图2中所示，m个分析通道208的每一个可以还包括能量检测阶段(Dl-Dm) 212。 每个能量检测阶段212可以包括被配置成检测包含在m个分析通道208的每一个中的能量的电路的任何组合。例如，每个能量检测阶段212可以包括后面跟着集成电路的整流电路。能量检测后，m个分析通道208的每一个中的信号被运送至映射阶段214。映射阶段214被配置成将m个分析通道208的每一个中的信号映射至M个刺激通道218的一个或多个。换句话说，包含在m个分析通道208中的信息被用于定义电刺激脉冲，电刺激脉冲被可植入耳蜗刺激器110经由该M个刺激通道218施加到患者身上。如前面所述的，单个电极112的对或组可以构成该M个刺激通道218。
在一些示例中，被映射的信号被多路器216串联起来并传输至可植入耳蜗刺激器 110。接着可植入耳蜗刺激器110可以经由M个刺激通道218的一个或多个将电刺激应用到患者耳蜗管内的一个或多个刺激位置。如此处使用的，术语“刺激位置”被用于指在上面施加电刺激的目标区域或位置。例如，刺激位置可以指听觉神经组织区域内的任何位置。图3示意了人的耳蜗300的示意性结构。如图3中所示，耳蜗300是在基部302处开始并且在顶点304处结束的螺旋形形状。在耳蜗300内容置有听觉神经组织306，在图3 中用X表示。听觉神经组织306被以拓补(tonotopic)的方式组织于耳蜗300内。低频在耳蜗300的顶点304处被译码，而高频在基部302处被译码。因此，沿着耳蜗300的长度的每个位置对应于不同的感知频率。因此，耳蜗修复体可以被植入感觉神经性听力丧失的患者体内并且被配置成施加电刺激到耳蜗300内的不同位置以提供听力感知。例如，电极引线114可以被置于耳蜗300内以使电极112在耳蜗300内接触听觉神经组织306。电刺激可以被电极112施加至听觉神经组织306。图4A和4B示出了将各种部件并入集成式机头400内的一个示例型方式。首先参考图4A，集成式机头400可以包括感应线圈402或其它传送器天线、保持磁铁404、电池 406、用于音频信号处理的电子部件408和麦克风410。机头400可以还任选地包括用于接收来自外部源的信号的接收器412。下面讨论这些部件中的每一个。图4A中示意出的部件被承载在图4B中示意出的外壳414内或被其携带。换句话说，集成式机头400将耳蜗植入物系统的所有外部部件并入一个紧凑的单元中。这消除了将传统的部件连接到一起的线缆以及与使线缆穿过衣服或者线缆被受阻、被拖拉或被缠结而导致机头掉下的有关问题。可替代地，集成式机头400可能在离散性方面优于具有多个部件的系统。例如，集成式机头 400可以完全被使用者的头发或帽子遮盖。另外，集成式机头400可以比多部件配置更耐用。集成式机头400可以更容易密封，因为不需要外部连接或线缆。感应线圈402将信号传输至与示例型耳蜗刺激装置104关联的被植入线圈 122 (图幻。根据一个实施例，感应线圈402还感应地传输电能至耳蜗刺激装置104或其它内部部件。感应线圈402中心处的磁铁404被吸引至位于被植入天线122的中心处的被植入磁铁123。磁铁404和被植入磁铁123之间的吸引力将集成式机头400保持在天线122 上方。感应线圈402还可以被用于接收电能，以当集成式机头400不使用时充电电池406。 例如，通过将感应线圈放置于交流电穿过的充电线圈附近，感应线圈402可以被用于感应地充电电池。感应线圈122用作变压器线圈并且接收能量的一部分。此能量可以被用于充电集成式机头内的电池。使用到充电电池的感应连接的一个优势是机头可以被更容易地密封，因为不需要暴露的一个或多个导体。磁铁404可以由多种磁性材料的任何一种制成，包括但不仅限于铷铁硼 (neodymium-iron-boron)、衫钴(samarium-cobalt)、铁钴银招合金(ticonal)、招银钴合金(alnico)、陶瓷(ceramic)、树脂基体(resinmatrix)中的磁性粉末或其它适合的材料。 根据一个实施例，可以使用每单元体积呈现较高磁感应强度的材料以最小化磁铁和集成式机头400的尺寸。电池406提供耳蜗植入物行使功能所需的电能。对包括在集成式机头中的电池来说重要的考虑点可以包括能量密度、电池总容量、电压、耐用性、在较长时间周期上保持电能的能力以及可重复充电和放电的能力。
作为示例而不是限制，电池可以是锂离子电池、聚合物锂电池、锌空气电池或其它适合的电池。聚合物锂电池利用与传统的锂离子相同的化学特性(chemistry)工作，除了其在固体聚合物复合材料而不是刚性金属容器内包含锂盐电解液之外。因而，聚合物锂电池可以更轻、能量更密集并且受物理损坏影响更小。另外，聚合物锂电池可以被特殊成形为适合其供电的装置。锌空气电池通过锌与大气氧的氧化反应而工作。锌空气电池具有高能量密度并且制造相对便宜。但是，工作时，锌空气电池必须直接暴露在大气中，这使得在密封的系统中使用这些电池遇到挑战。电子部件408可以包括组成部件和功能性部件例如功率调节电子部件(power conditioning electronic)、信号处理器、滤波器、放大器、接收器、开关、存储器，以及其它电子部件。电子部件408的基本功能是接收来自麦克风410的音频信号并且将该信号处理成可以传输至可植入单元从而驱动耳蜗刺激的信号。多个另外的部件可以被包括在集成式机头中。例如各种视频指示器，例如一个或多个发光二极管，可以被包括。这些视频指示器可以被配置成传送与耳蜗植入物系统的内部和外部部件的功能有关的信息，例如电池状态、所选择的程序、灵敏度或体积信息，以及机头和可植入接收器之间的通信状态。集成式机头可以任选地包括接收器412。接收器412可以是多种无线电频率(RF)、 WiFi, IEEE 802. 11、蓝牙 或其它接收器的任何一种。这些接收器可以直接连接耳蜗植入物系统和声源，降低其它噪音源的讨厌的干扰。声源可以包括无线麦克风、远程控制装置、 移动电话、计算机、音乐播放器、私人数字助理或其它装置。例如，在教育环境中，教师可以佩戴无线麦克风，将教师的声音通过无线电频率直接传输至包含在集成式机头中的接收器。类似地，蓝牙 接收器可以被连接至立体声系统、移动电话或其它音频源。麦克风410也被包括在集成式机头中。麦克风410可以直接位于电子部件上或可以是通过有线连接将电信号发送至电子部件的独立的部件。多种麦克风类型和配置可以被使用。作为示例而不是限制，麦克风可以使用电磁型、容量变化型、微机电系统(MEMS)或压电机构，以从声音引起的机械振动生成电信号。麦克风可以还具有许多定向灵敏度分布 (directional sensitivity profiles)的其中一个。例如，麦克风可以具有全方向的、半球状的、部分心形的(SUbcardioid)JlMfW (cardioid)或高度定向的灵敏度分布。上面参考图1-4B描述的部件可以被配置为多种不同的形状并且包含有多种外壳以形成集成式耳蜗植入物机头。集成式机头的一个示例型配置通常由图6中的参考标记500表示。在本说明性实施例中，集成式机头500的本体部分(或“外壳”)502包含电池、电子部件、麦克风和磁铁， 例如上面描述的那些。传送器天线504的一部分延伸超出本体部分502，形成开放环。除了机头500的视觉外观外，本传送器天线配置可以具有其它多个优势。例如，传送器天线504可以另外用作从外部旋圈接收电能以充电内部电池的感应供电元件(inductive pick up)。传送器天线504的暴露部分还可以允许更有效地传输来自外部线圈的电能，因为外部线圈可以基本上包围传送器天线。在一个充电配置中，传送器天线504的暴露部分可以被插入充电台中的相应槽中。一个或多个充电线圈可以被置于槽的任一侧。然后使传送器天线504非常紧密靠近充电线圈。另外地，传送器天线504的暴露部分可以帮助将集成式机头500正确定位并且保持在充电台中。 集成式机头还可以具有多个其它特征。如上所述的，视频指示器可以被引入集成式机头的外部壳体内以允许看管人员从视觉上确定集成式机头的状态和功能性。作为示例而不是限制，指示特征可以包括表示电池状态的发光二极管。例如，当电池放电时，发光二极管发光以表示需要再充电或替换电池。对于可以视觉上确定电池水平的父母或教师来说这可能是具有优势地。类似地，集成式机头可以具有一个或多个表示耳蜗植入物状态的视觉元件。例如， 发光二极管可以具有表示耳蜗植入物处于工作中的第一颜色和发光图案。发光二极管可以具有用于表示各种故障的不同的颜色和/或发光图案，例如集成式机头故障、集成式机头和植入接收器之间缺乏通信或者接收器故障。在图6中示出的说明性实施例中，开关(switch) 506被包括以允许使用者调节装置的放大倍数或在多个预定程序之间进行转换。例如，第一程序可以被特别适用于具有最小背景噪音的私人谈话，第二程序可以被最优化为适用于具有更高水平背景噪音的环境， 例如饭店或拥挤的集会地点。第三程序设置可以致动连接至教师、讲演者或交谈者佩戴的麦克风的无线电频率(RF)接收器。通过包括外部开关，使用者可以实时调节集成式机头以适合特殊的声音环境。图7A示出了使用者佩戴着的示例型集成式机头500，图7B示出了与耳蜗植入物系统100的内部部件例如上述的耳蜗刺激装置104连接的示例型集成式机头500。如上所述，集成式机头被佩戴在天线植入位置上方。典型地，天线被植入外耳上方和后面，如图7A 和7B中所示。但是，天线可以被植入多个其它位置。如果需要，使用者可以通过改变她的发型或佩戴头套例如帽子、头巾或围巾而隐藏集成式机头500。如果使用者可以使用多个集成式机头，那么使用者可以选择最适合特定活动或特定日子的集成式机头。使用者可以在口袋、钱包或背包中携带一个或多个备用机头。如果白天的环境需要用可替代机头替换当前的集成式机头，使用者可以简单抬起手来、 抓住集成式机头500并且将其摘除。接着找出第二集成式机头，将其定向成使磁铁侧朝向头部并且放置到被植入天线的最近位置。当第二集成式机头靠近天线位置时，两个磁性部件之间的磁性吸引力将集成式机头移动到正确的位置并且将集成式机头保持在该位置。图8是说明性集成式机头600的透视图。在本说明性实施例中，机头600的外部轮廓被简化了，这可以导致更耐用和便宜的装置。机头600包括公共刚性外壳602，公共刚性外壳602包含麦克风、信号处理电子部件、传送器和电池或其它电源，例如上面描述的那些。刚性外壳在正常的操作过程中保持其形状并且对内部部件提供保护使它们不受外部污染和撞击的影响。另外地，外部开关和视频指示器可以被从机头上省略。通过消除这些外部特征，机头可以更容易被构造成防水的，允许使用者在不摘下机头的情况下在雨中、在游泳中行走或者参加水上运动。这允许使用者继续接收音频信号，从而增加使用者对活动的享受，增强与其它人相互作用的能力并且提高了使用者安全性。根据一个实施例，机头可以经由机头中的接收器被连接至外部控制单元。例如，多个控制器可以被并入钥匙链内。通过按压钥匙链上的按钮，可以发送无线信号从而调整集成式机头的操作参数。图9是具有可替代几何形状的说明性集成式机头700的俯视图。在本说明性实施例中，传送器天线可以被包含在集成式机头700的中央部分702内。其它部件可以被包含在本体部分704内。根据一个说明性实施例，集成式机头700可以另外包括定向麦克风 706。典型地，全方向的或半球形的麦克风被用于耳蜗装置中，以更好地复制人耳的灵敏度。 但是，在一些情况下，更加选择性地检测外部声音从而降低背景噪音可能是有益的。患者可以使用定向麦克风706选择性地放大所选择的声源。根据一个实施例，定向麦克风706可以指向与患者注视的方向相同的方向。例如，患者可以简单将头部转向说话的人而使定向麦克风706指向说话者的方向，以优先感到他的声音。佩戴集成式机头的较低成本和容易性可以带来许多益处。例如，患者可以具有两个或更多个集成式机头。在一个集成式机头被使用者佩戴时，另一个集成式机头可以在再充电其电池。另外地或可替代地，第二集成式机头提供的功能性可以不同。使用者可以选择最适合场合的集成式机头。例如，在社会活动中，使用者可以选择不太引人注目或者补充其它服装配饰的集成式机头。在正常白天的情况下，使用者可以选择具有较长寿命或具有需要的接收器的集成式机头。例如，如果使用者在上学，使用者可能需要能够供电一整天的电池和能够接收来自教师佩戴的无线麦克风的被放大的/被滤波的信号的接收器。如果使用者正在参加水上活动，可以选择密封的机头。图10是具有可替代几何形状的说明性集成式机头800的透视图。根据一个实施例，集成式机头800具有外壳，外壳具有中央本体部分802和围绕着中央本体部分布置的多个圆突耳804。外壳在中央本体部分802和/或圆突耳804中包含麦克风、信号处理电子部件、传送器和电池或其它电源，例如上面描述的那些。这些圆突耳804可以用于多个目的，包括增加机头稳定性，制造视觉上的趣味轮廓，增大集成式机头800的内部体积，提供适合于特殊传送器或接收器的形状，或者遮盖被特别成形为被圆突耳804接收的锂聚合体电池。本集成式语音处理器机头的至少一些实施例可以被配置成使与遥测线圈(例如线圈102或线圈40 产生的遥测磁场和/或保持磁铁(例如磁铁404)产生的保持磁场关联的磁通指向远离某一电路的方向。转向图IlA和11B，示例型集成式语音处理器机头600a基本上类似于集成式语音处理器机头600。但是，在这里，电池406a被置于承载在电路板416上的电子电路408 (例如声音处理器106，或至少其一部分)上方，并且机头被配置成使磁通指向远离电子电路408 的方向。与集成式语音处理器机头600a有关的磁通方向的方面可适用于这里描述的其它集成式语音处理器机头。在所示意的实施例中，电路板416的底表面418可以大体上面对着机头基板604。 电子电路408可以配置成通过经由通信线路118将控制参数(包括，但不仅限于，刺激参数)传输至可植入耳蜗刺激装置104从而指导可植入耳蜗刺激器110产生并且施加电刺激到患者耳蜗内的一个或多个刺激位置。电子电路408可以另外地或可替代地配置成将电能传输至可植入耳蜗刺激装置104并且可以配置成接收来自耳蜗刺激装置104的数据。图IlA和IlB中示意的示例型机头600a中的感应线圈402被置于电路板416的底表面418下面。感应线圈402可以包括在卷绕的结构中缠绕的金属丝或管。在一些示例中，感应线圈402可以包括设置于大体圆盘形形状和/或环形形状的保持器中的卷绕的丝。将认识到，感应线圈402可以具有可以用于特殊应用的任何适合的尺寸和形状。感应线圈 402可以具有顶表面420和内径向表面422。感应线圈402可以位于机头基板604中。因此，当机头基板604与头部相邻时感应线圈402可以紧密靠近患者头部。关于磁通方向，示例型机头600a包括被定位于或者布置于电路板416和感应线圈 402之间的遥测通量导引件424。遥测通量导引件4M可以具有大体环形形状，其内径向表面426限定出延伸通过遥测通量导引件424中央部分的孔。遥测通量导引件可以与电路板 416的底表面418以及感应线圈402的顶表面420相邻。示例型遥测通量导引件4 可以包括适于使磁通指向远离电路板416的方向的任何材料。例如，遥测通量导引件4M可以包括具有相对高电阻率的材料，对遥测磁场的磁通提供低磁阻路径。另外地，遥测通量导引件4M可以包括粉末材料，例如具有相对小颗粒尺寸的粉末金属材料，以防止在遥测通量导引件424中产生涡电流。例如，在存在遥测磁场的情况下可以在固体传导材料(与粉末传导材料相比)中产生涡电流，因为遥测磁场是流经感应线圈402的交流电产生的变化磁场。示例型遥测通量导引件424中的粉末材料可以利用任何适合的材料例如聚合物材料保持在一起。在一些示例中，粉末金属材料可以包括铁和/或其它铁氧体材料。另外地，遥测通量导引件似4可以适合于感应线圈402产生和/或接收的遥测信号的频率，例如，约49MHz的遥测信号和/或约10. 7MHz的遥测信号。包括相对磁导率(也就是，合金磁导率与真空磁导率的比值)约为9的材料的遥测通量导引件似4可以适合于包括49MHz和 10. 7MHz的遥测信号的频率范围。但是，将认识到，遥测通量导引件4M可以具有可以用于特殊应用的任何其它适合的相对磁导率数值。另外地或可替代地，遥测通量导引件4M可以具有相对高电阻率和相对小的颗粒大小以便于使磁通改变方向，同时最小化在遥测通量导引件424中产生涡电流。遥测通量导引件似4可以被定位并且配置成使感应线圈402产生的磁场的磁通指向远离电路板416的方向，如下更详细描述的。例如，遥测磁场可以通过感应线圈402产生用于传输遥测信号。遥测磁场的磁通可以被遥测通量导引件4M指向远离电路板416的方向，从而保护电路板416上的电子电路408不受遥测磁场影响。通过使遥测磁场中的磁通指向远离电路板416的方向，可以最小化从感应线圈402经由遥测磁场至电子电路408的能量损失，因而延长用于对耳蜗植入物系统的一个或多个部件提供电能的电池的寿命。在一些示例中，机头600a可以另外地或可替代地包括被置于电路板416和机头基板604之间的保持磁铁404。保持磁铁404可以具有大体面对着电路板416的底表面418的顶表面428。保持磁铁404可以另外具有外径向表面430。在一些实施例中，保持磁铁404 可以被置于机头600a内以使保持磁铁404至少部分地被感应线圈402和/或遥测通量导引件4M包围。因此，保持磁铁404的外径向表面430可以大体面对着感应线圈402的内径向表面422和/或遥测通量导引件4M的内径向表面426。例如，保持磁铁404可以被置于延伸通过遥测通量导引件424的内径向表面426限定出的孔内。保持磁铁404可以被配置成产生用于将耳蜗植入物系统的一个或多个部件固定到患者头部上的保持磁场。例如，保持磁铁404可以被布置成与基板604相邻，以当基板 604与头部相邻时保持磁铁404紧密靠近患者头部。如上所述，耳蜗植入物系统100中的示例型耳蜗刺激装置104可以包括被配置成
13与保持磁铁404磁性接合的磁铁123。因此，当基板604被置于线圈122附近与患者头部相邻时，保持磁铁404可以被磁性接合至耳蜗刺激部分104的磁铁，从而将机头600a固定和 /或定向在头部上。示例型机头600a可以另外地或可替代地包括被定位于电路板416和保持磁铁404 之间的保持通量导引件432。保持通量导引件432可以至少部分地包围保持磁铁404。如图IlA和IlB中所示，保持通量导引件432的顶壁434被置于电路板416的底表面418和保持磁铁404的顶表面4 之间并和它们相邻。另外地，保持通量导引件432的侧壁436 可以至少部分地包围保持磁铁404的外径向表面430。保持通量导引件432的侧壁436可以与保持磁铁404的外径向表面430、感应线圈402的内径向表面422，和/或遥测通量导引件424的内径向表面似6相邻。保持通量导引件432可以包括适合于使与保持磁铁404产生的磁场关联的磁通改变方向的任何适合材料。例如，保持通量导引件432可以包括具有相对高磁导率的材料。在一些示例中，保持通量导引件432可以包括金属材料，例如包括镍和铁的高导磁金属 (mu-metal)合金。具有相对高磁导率的高导磁合金可以具有约60，000和300，000之间的相对磁导率。例如，高导磁合金可以具有约100,000的相对磁导率。具有高磁导率的高导磁合金可以包括镍和铁的任何适合比率，例如，比率约为镍80%和铁20%。应认识到，保持通量导引件432可以可替代地包括具有任何适合相对磁导率的任何适合材料。保持通量导引件432可以被配置成使围绕着保持磁铁404的保持磁场的磁通指向远离电路板416和/或远离遥测通量导引件424的方向。因此，来自保持磁铁404的磁通可以被指向远离电路板416的方向，从而保护电路板416上的电子电路408不受保持磁场影响。如前所述，保持通量导引件432还可以使保持磁场的磁通指向远离遥测通量导引件424的方向，从而防止来自保持磁铁的磁通在遥测通量导引件424中的粉末金属材料中饱和。来自保持磁铁404的磁通可以大大降低遥测通量导引件424中的粉末金属材料的相对磁导率，降低遥测通量导引件4M在使来自感应线圈402的磁通指向远离电路板416方向的方面的有效性。因此，保持通量导引件432可以使保持磁场的磁通指向远离遥测通量导引件424的方向，从而防止磁通在遥测通量导引件424中饱和。通过使磁通指向远离电路板416中的电子电路408的方向，遥测通量导引件424 和/或保持通量导引件432可以使感应线圈402和/或保持磁铁404能够以相对紧密靠近电路板416的方式置于机头600a内。因此，集成式语音处理器机头600a可以通过将电子部件和磁场发射部件合并到机头内而被制造得更紧凑，如图IlA和IlB中所示。与其中电子电路与机头分离的更大集成式单元或传统的耳蜗植入物系统(例如体配式系统或BTE系统)相比，这可以增加患者使用耳蜗植入物系统的容易度和舒服度。在一些耳蜗植入物系统实施例中，耳蜗刺激装置104可以另外地或可替代地包括保持通量导引件和/或遥测通量导引件，用于使磁通指向远离耳蜗刺激装置104中的电子部件的方向。例如，在包括感应线圈和/或保持磁铁的耳蜗刺激装置(例如图5中的装置 104)中，保持通量导引件和/或遥测通量导引件可以被包括在耳蜗刺激装置中，用于使磁通的方向改变成远离可以定位成紧密靠近感应线圈和/或保持磁铁的电子电路的方向。图12示意了根据本系统和方法的围绕着示例型机头600a中的感应线圈402和保持磁铁404的磁通。如图12中所示，磁通900可以围绕着感应线圈402。磁通900被表示为围绕着感应线圈402的通量路径。另外地，磁通902可以穿过并且围绕着保持磁铁404。 磁通902被表示为围绕着并且穿过保持磁铁404的通量路径。将认识到，除图12中示意的那些之外的另外的通量路径可以与围绕着感应线圈402的遥测磁场和围绕着保持磁铁404 的保持磁场关联。遥测通量导引件4 可以对围绕着感应线圈402的磁通900提供低磁阻路径。如图12中所示，磁通900的路径可以被指向穿过遥测通量导引件424的方向，以便感应线圈 402和电路板416之间的磁通900的路径可以被缩短。围绕着感应线圈402的遥测磁通场 (telemetry magnetic flux field)的磁通900因此可以被遥测通量导引件4 改变方向， 以使磁通900被基本上防止到达电路板416，从而，减少或消除了穿过电子电路408的磁通。保持通量导引件432可以对围绕并且穿过保持磁铁404的磁通902提供高磁导率路径。如图12中所示，磁通902的路径可以被指向穿过保持通量导引件432的方向，以使磁通902的路径大体穿过和/或沿着保持通量导引件432的顶壁434和/或侧壁436。因此，感应线圈402和电路板416之间的磁通902的路径可以被缩短。类似地，保持磁铁404 和遥测通量导引件似4之间的磁通902的路径可以被缩短。围绕并且穿过保持磁铁404的保持磁通场的磁通902因此可以被保持通量导引件432改变方向，以使磁通902被基本上防止到达电路板416和/或遥测通量导引件424，从而，减少或消除了穿过电子电路408和 /或遥测通量导引件424的来自保持磁铁的磁通。总而言之，集成式机头将耳蜗植入物系统的外部部件结合到被直接佩戴在手术植入的接收器上方的单一单元内。这消除了对单独的体佩处理器或BTE处理器及连接线缆的需要。因此，集成式机头降低了佩戴和使用耳蜗植入物的复杂性。集成式机头消除了使线缆穿过衣服或头发的需要以及线缆受阻的可能性。另外地，集成式机头可以更耐用，并且比传统耳蜗植入物系统的处理器在视觉上的突兀性更低。前述描述只用于示意和描述所描述的原理的实施例和示例。本描述并不意于穷举或将这些原理限制于任何公开的精确形式。根据上述公开许多修改和变异是可能的。
权利要求
1.一种耳蜗植入物系统的集成式机头，包括 用于输出音频信号的麦克风；用于处理所述音频信号的信号处理电子部件；以及传送器，用于将从所述电子部件接收的被处理的音频信号传输至植入接收器，所述植入接收器将所述被处理的音频信号发送至植入处理器，所述植入处理器选择性地对具有多个刺激电极的电极阵列供应电能；其中，所述麦克风、所述信号处理电子部件以及所述传送器的所有被置于所述集成式机头的公共刚性外壳内，所述集成式机头被配置成对所述耳蜗植入物系统的操作提供外部功能性的独立的头戴外部部件。
2.根据权利要求1所述的集成式机头，还包括用于将所述机头吸引到所述植入接收器的磁铁上的磁铁。
3.根据权利要求1所述的集成式机头，其中，所述集成式机头还包括电源，所述电源对所述麦克风、所述信号处理电子部件和所述传送器供应电能。
4.根据权利要求3所述的集成式机头，其中，所述电源包括下述中的至少一个锂离子电池、锂聚合物电池和锌空气电池；所述电源被配置成被感应充电。
5.根据权利要求3所述的集成式机头，其中，通过使用所述传送器接收来自外部源的电能，所述电源被感应地再充电。
6.根据权利要求1所述的集成式机头，其中，所述机头进一步被配置成接收助听装置帽，所述助听装置帽被磁性附接至所述机头并且为所述机头提供另外的功能性。
7.根据权利要求1所述的集成式机头，其中，所述传送器的至少一部分延伸到所述集成式机头的主体部分外面，从而在所述传送器的至少一部分和所述集成式机头的主体部分之间形成缝隙。
8.根据权利要求1所述的集成式机头，其中，所述集成式机头是防水的。
9.根据权利要求1所述的集成式机头，其中，所述集成式机头没有外部电触点。
10.根据权利要求1所述的集成式机头，其中，所述集成式机头还包括至少一个视频指不器。
11.根据权利要求1所述的集成式机头，其中，所述集成式机头还包括至少一个外部开关。
12.根据权利要求1所述的集成式机头，其中，所述集成式机头还包括接收器。
13.根据权利要求12所述的集成式机头，其中，所述接收器是下述中的一个蓝牙接收器、无线电频率接收器、WiFi接收器和IEEE 802. 11接收器。
14.根据权利要求12所述的集成式机头，其中，所述接收器被配置成接收来自外部装置的信号；其中，所述外部装置是下述中的至少一个无线麦克风、远程控制装置、移动电话、计算机、音乐播放器和私人数字助理。
15.根据权利要求12所述的集成式机头，其中，所述接收器被配置成接收来自远程控制装置的信号；所述远程控制装置与所述接收器通信以改变所述耳蜗植入物系统的操作参数。
16.根据权利要求1所述的集成式机头，其中，所述集成式机头的麦克风还包括定向麦克风。
17.根据权利要求1所述的集成式机头，其中，所述传送器包括被配置成通过产生遥测磁场而传输遥测信号的感应线圈，所述集成式机头还包括被定位在所述感应线圈和所述信号处理电子部件之间的遥测通量导引件，所述遥测通量导引件被配置成使所述遥测磁场的磁通指向远离所述信号处理电子部件的方向。
18.根据权利要求1所述的集成式机头，还包括保持磁铁，其被配置成产生用于将所述集成式机头固定到患者头部上的保持磁场；和被定位在所述保持磁铁和所述信号处理电子部件之间的保持通量导引件，所述保持通量导引件被配置成使所述保持磁场的磁通指向远离所述信号处理电子部件的方向。
19.一种用于耳蜗植入物系统的集成式机头系统，包括一组多个集成式机头，其中，所述组中的每个机头包括用于输出音频信号的麦克风；用于处理所述音频信号的信号处理电子部件；以及传送器，用于将从所述电子部件接收的被处理的音频信号传输至植入接收器；其中，所述麦克风、所述信号处理电子部件和所述传送器的所有被置于所述集成式机头的公共外壳内。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述组中的每个机头还包括用于将所述机头吸引至所述植入接收器的磁体上的磁铁。
21.根据权利要求19所述的系统，其中，所述组中的其中一个集成式机头包括用于接收来自外部装置的电信号的接收器。
22.根据权利要求19所述的系统，其中，所述组中的其中一个集成式机头包括定向麦克风。
23.根据权利要求19所述的系统，其中，其中一个集成式机头的传送器包括被配置成通过产生遥测磁场而传输遥测信号的感应线圈，所述其中一个集成式机头还包括被定位在所述感应线圈和所述信号处理电子部件之间的遥测通量导引件，所述遥测通量导引件被配置成使所述遥测磁场的磁通指向远离所述信号处理电子部件的方向。
24.根据权利要求19所述的系统，其中，所述组中的其中一个集成式机头还包括保持磁铁，其被配置成产生用于将所述其中一个集成式机头固定到患者头部上的保持磁场；以及被定位在所述保持磁铁和所述信号处理电子部件之间的保持通量导引件，所述保持通量导引件被配置成使所述保持磁场的磁通指向远离所述信号处理电子部件的方向。
全文摘要
一种耳蜗植入物系统的集成式机头包括用于输出音频信号的麦克风；用于处理所述音频信号的信号处理电子部件；以及用于将从所述电子部件接收的被处理的音频信号传输至植入接收器的传送器。所述麦克风、所述信号处理电子部件以及所述传送器的所有被置于所述集成式机头的公共外壳内。机头还可以是可以根据需要可替代地使用的一组机头中的一个，以满足适合的耗电要求或环境条件。
文档编号A61N1/36GK102245262SQ200980149247
公开日2011年11月16日 申请日期2009年11月11日 优先权日2008年11月12日
发明者C·M·伍兹, D·P·林奇, G·A·格里菲斯, S·A·克劳福德 申请人:领先仿生有限公司