具有特定内部几何结构的电磁换能器的制造方法
【专利说明】具有特定内部几何结构的电磁换能器
相关申请的交叉引用
[0001]本专利申请要求2013年3月15于USPTO提交的、定名Marcus Andersson博士为发明人的美国专利申请第13/837，060号的优先权，该申请的全部内容以其整体通过引用并入本文。
【背景技术】
[0002]可能由于许多不同的原因的听力损失通常具有两种类型:传导性的和感觉神经性的。感觉神经性听力损失是由于将声音信号转换为神经脉冲的耳蜗中的毛细胞的缺失或者损伤。在市场上可以获得各种听力假体，用于向患有感觉神经性听力损失的个人提供感知声音的能力。例如，耳蜗植入物使用植入接受者的耳蜗中的电极阵列来旁路耳朵的机制。更具体地，经由电极阵列向听觉神经提供电刺激，由此引起听力感知。
[0003]当例如由于听骨链或耳道损坏，向耳蜗中的毛细胞提供声音的正常机械路径受到阻碍时，会发生传导性听力损失。患有传导性听力损失的个人可能保留某种形式的残余听力，因为耳蜗中的毛细胞可能保持完好无损。
[0004]患有传导性听力损失的个人一般接收声学助听器。助听器依靠空气传导原理将声学信号传输至耳蜗。特别地，助听器一般使用位于接受者的耳道中或者外耳上的布置来放大由接受者的外耳接收到的声音。该放大的声音到达耳蜗，引起外淋巴运动和听觉神经刺激。
[0005]相对于主要依靠空气传导原理的助听器，通常称为骨传导设备的某些类型的听力假体将接收到的声音转换为振动。振动通过颅骨传递到耳蜗，引起神经脉冲的产生，这使得感知接收到的声音。骨传导设备适合于治疗多种类型的听力损失，并且可以适合于无法从声学助听器、耳蜗植入物等得到足够的益处的个人或者患有口吃问题的个人。
【发明内容】
[0006]根据一个方面，存在一种设备，包括:电磁换能器，包括在其中具有空间的线轴；以固定的关系与所述线轴的连接装置，被配置为直接或间接向或从所述电磁换能器中的至少一个传递振动能量；以及从所述空间到所述连接装置的通道。
[0007]根据另一方面，存在一种方法，包括:通过延伸通过电磁换能器的空间传输力，由此进行分别向所述电磁换能器固定部件或者从所述电磁部件拆除部件中的至少一个。
[0008]根据另一方面，存在一种设备，包括:与固定部件振动连通的电磁换能器，其中，所述电磁换能器经由延伸通过所述电磁换能器的机械连接在位置上固定到所述固定部件。
[0009]根据另一方面，存在一种转换振动的方法，包括:向或从经皮下植入患者并且与单点固定系统振动连通的电磁换能器传输振动，所述单点固定系统在单个点处将所述电磁换能器固定到所述接受者的骨头。
[0010]根据另一方面，存在一种设备，包括:电磁换能器，所述电磁换能器包括线轴，动态磁通流动通过所述线轴，其中，所述线轴的至少一部分形成磁芯，所述磁芯具有所述动态磁通在该位置的穿透深度的大约10倍或更小的壁厚度。
【附图说明】
[0011]下面，参考附图描述一些实施例，其中:
[0012]图1A是其中可以实现至少一些实施例的示例性骨传导设备的透视图；
[0013]图1B是其中可以实现至少一些实施例的备选示例性骨传导设备的透视图；
[0014]图2是概念性地图示根据至少一些示例性实施例的透皮骨传导设备的可移除部件的不意图；
[0015]图3是概念性地图示根据至少一些示例性实施例的无源透皮骨传导设备的示意图；
[0016]图4是概念性地图示根据至少一些示例性实施例的有源透皮骨传导设备的示意图；
[0017]图5是图2的骨传导设备的振动电磁致动器-耦合组件的示例的截面图；
[0018]图6是图示图5的振动电磁致动器-耦合组件与植入的抵接件的连接的示意图；
[0019]图7A-7C是图示与从图5的组件中移除部件相关联的过程动作的截面图；
[0020]图8A和8B是图4的实施例的振动装置的示例的截面图；
[0021]图8C是图3的实施例的外部部件的示例的截面图；
[0022]图9描绘了示例性电磁换能器中的静态磁通；
[0023]图10描绘了图9的示例性电磁换能器的具体部件。
[0024]图11描绘了根据备选实施例的示例性电磁换能器；
[0025]图12A-C概念性地描绘了根据在本文中详细描述的各个实施例和/或其变型的各种电磁换能器中的涡流；
[0026]图13描绘了根据另一实施例的示例性电磁换能器的截面图；
[0027]图14描绘了根据备选实施例的示例性电磁换能器；以及
[0028]图15描绘了根据另一实施例的示例性电磁换能器的截面图。
【具体实施方式】
[0029]图1A是其中可以实现实施例的骨传导设备100A的透视图。如图所示，接受者具有外耳101、中耳102和内耳103。下面描述外耳101、中耳102和内耳103的元素，之后描述骨传导设备100。
[0030]在功能齐全的人类听力解剖结构中，外耳101包括耳廓105和耳道106。声波或者声压107由耳廓105收集并且被引导进入并通过耳道106。横跨耳道106的远端布置有响应于声波107振动的鼓膜104。该振动通过包括锤骨112、砧骨113和镫骨114的、统称为听小骨111的中耳102的3个骨头耦合到椭圆窗或者卵圆窗210。中耳102的听小骨111用于对声波107进行过滤和放大，从而使椭圆窗210振动。这种振动在耳蜗139内建立流体运动的波。这种流体运动继而激活排列在耳蜗139内部的毛细胞(未示出)。毛细胞的激活产生适当的神经刺激，通过螺旋神经节细胞和听觉神经116传递到大脑(未示出)，在那里它们作为声音被感知到。
[0031]图1A还示出了骨传导设备100A相对于设备100的接受者的外耳101、中耳102和内耳103的定位。如图所示，骨传导设备100被定位在接受者的外耳101后面，并且包括用于接收声音信号的声音输入元件126A。声音输入元件可以包括例如麦克风、拾音线圈等。在示例性实施例中，声音输入元件126A可以被定位在例如骨传导设备100A上或中或者从骨传导设备100A延伸的线缆上。
[0032]在示例性实施例中，骨传导设备100A包括在操作上可移动的部件和骨传导植入物。在操作上可移动的部件在操作上可释放地耦合到骨传导植入物。在操作上可释放地耦合意为以在骨传导设备100A的正常使用期间，接受者能够相对容易地附接和移除在操作上可移动的部件的方式可释放。这种可释放的耦合经由下面将详细描述的在操作上可移动的部件的耦合组件和骨传导植入物的对应的配合装置来实现。作为与骨传导植入物如何附接到颅骨的对比，这也将在下面详细描述。在操作上可移动的部件包括声音处理器(未示出)、振动电磁致动器和/或振动压电致动器和/或其它类型的致动器(未示出，在本文中有时将它们称为一个种属的振动器)和/或诸如声音输入设备126A的各种其它操作部件。在这方面，在本文中有时将在操作上可移动的部件称为振动器单元。更特别地，声音输入设备126A(例如麦克风)将接收到的声音信号转换为电信号。这些电信号由声音处理器进行处理。声音处理器生成使致动器振动的控制信号。换句话说，致动器将电信号转换为机械运动，以将振动传递到接受者的颅骨。
[0033]如图所示，骨传导设备100A的在操作上可移动的部件还包括耦合组件240，耦合组件240被配置为将在操作上可移动的部件在操作上可移动地附接到植入接受者中的骨传导植入物(也称为锚定系统和/或固定系统)。在图1的实施例中，耦合组件240以下面针对骨传导植入物的示例性实施例进一步详细描述的方式，耦合到植入接受者中的骨传导植入物(未示出)。简言之，示例性骨传导植入物可以包括经由螺接附接到骨固定装置的透皮抵接件，骨固定装置被固定到接受者的颅骨136。抵接件从拧入颅骨136中的骨固定装置延伸通过肌肉134、脂肪128和皮肤232，从而耦合组件可以附接到其上。这种透皮抵接件为耦合组件提供附接位置，这方便了机械力的有效传输。
[0034]注意，虽然针对透皮骨传导设备描述在本文中呈现的实施例的许多细节，但是在经皮骨传导设备和/或使用振动电磁致动器的其它设备中可以使用在本文中公开的教导中的一些或者全部。例如，实施例包括使用在本文中公开的电磁致动器和其振动的有源经皮骨传导系统，其中至少一个有源部件(例如电磁致动器)被植入皮肤下面。实施例还包括使用在本文中公开的电磁致动器和其振动的无源经皮骨传导系统，其中没有有源部件(例如电磁致动器)被植入皮肤下面(其代而位于外部设备中)，而可植入的部件例如是磁压力板。无源经皮骨传导系统的一些实施例被配置为在通过抵着接受者的皮肤按压振动器，使包含电磁致动器的振动器(位于外部设备中)保持就位的情况下使用。在示例性实施例中，将被配置为抵着接受者的皮肤按压骨传导设备的可植入保持组件植入接受者中。在其它实施例中，经由磁耦合抵着皮肤保持振动器(将磁性材料和/或磁体植入接受者中，并且振动器具有磁体和/或磁性材料，以完成磁性电路，由此将振动器耦合到接受者)。
[0035]更具体地，图1B是可以实现实施例的经皮骨传导设备100B的透视图。
[0036]图1A也示出了骨传导设备100B相对于设备100的接受者的外耳101、中耳102和内耳103的定位。如图所示，骨传导设备100被定位在接受者的外耳101后面。骨传导设备100B包括外部部件140B和可植入部件150。骨传导设备100B包括用于接收声音信号的声音输入元件126B。与声音输入元件126A相同，声音输入元件126B例如可以包括麦克风、拾音线圈等。在示例性实施例中，声音输入元件126B例如可以被定位在骨传导设备10B上或中、在从骨传导设备100B延伸的线缆或管上等。备选地，声音输入元件126B可以经皮下植入接受者中或者定位在接受者的耳朵中。声音输入元件126B也可以是接收诸如例如来自外部音频设备的指示声音的电子信号的部件。例如，声音输入元件126B可以接收来自电子地连接到声音输入元件126B的MP3播放器的电信号形式的声音信号。
[0037]骨传导设备100B包括声音处理器(未示出)、致动器(也未示出)和/或各种其它操作部件。在操作中，声音输入设备126B将接收到的声音转换为电信号。这些电信号由声音处理器使用，以生成使致动器振动的控制信号。换句话说，致动器将电信号转换为机械振动，以递送到接受者的颅骨。
[0038]根据一些实施例，可以使用固定系统162将可植入部件150固定到颅骨136。如下面所描述的，固定系统162可以是固定到颅骨136并且也可以附接到可植入部件150的骨螺钉。
[0039]在图1B的一个布置中，骨传导设备100B可以是无源经皮骨传导设备。也就是说，没有诸如致动器的有源部件被植入在接受者的皮肤132下面。如将在下面更详细地讨论的，在这种布置中，有源致动器位于外部部件140B中，并且可植入部件150包括磁性板。可植入部件150的磁性板响应于通过皮肤、机械地和/或经由外部磁性板产生的磁场传输的振动而振动。
[0040]在图1B的另一个布置中，骨传导设备100B可以是有源经皮骨传导设备，其中诸如致动器的至少一个有源部件被植入在接受者的皮肤132下面，因此其是可植入部件150的一部分。如下面所描述的，在这种布置中，外部部件140B可以包括声音处理器和发送器，而可植入部件150可以包括信号接收器和/或各种其它电子电路/设备。
[0041]图2是根据与图1A的实施例相对应的实施例的骨传导设备200的实施例，其图示了透皮骨传导设备的使用。例如与图1A的元件100A相对应的骨传导设备200包括壳体242、振动电磁致动器250、从壳体242延伸并且机械地链接到振动电磁致动器250的耦合组件240。振动电磁致动器250和耦合组件240共同形成振动电磁致动器-耦合组件280。振动电磁致动器-耦合组件280由弹簧244悬挂在壳体242中。在示例性实施例中，弹簧244连接到耦合组件240，并且振动电磁致动器250由耦合组件240支持。注意，虽然在本文中详细描述了使用弹簧的实施例，但是备选实施例可以使用其它类型的弹性元件。相应地，除非另外指出，否则本文中弹簧的公开还包括可以用来实践相应的实施例和/或其变型的任意其它类型的弹性元件的公开。
[0042]图3描绘了根据实施例的经皮骨传导设备300的示例性实施例，经皮骨传导设备300包括外部设备340 (例如对应于图1B的元件140B)和可植入部件350 (例如对应于图1B的元件150)。图3的经皮骨传导设备300是无源经皮骨传导设备，因为振动电磁致动器342位于外部设备340中。振动电磁致动器342位于外部部件的壳体344中并且耦合到板346。板346可以米用永磁体的形式和/或米用产生磁场和/或对磁场有反应的另一种形式，或者另外允许在外部设备340和可植入部件350之间建立足以抵着接受者的皮肤保持外部设备340的磁引力。
[0043]在示例性实施例中，振动电磁致动器342是将电信号转换为振动的设备。在操作中，声音输入元件126将声音转换为电信号。具体地，经皮骨传导设备300向振动电磁致动器342提供这些电信号，或者向对电信号进行处理的声音处理器(未示出)提供这些电信号，然后向振动电磁致动器342提供那些处理后的信号。振动电磁致动器342将(处理后的或者未处理的)电信号转换为振动。因为振动电磁致动器342机械地耦合到板346，因此振动从振动电磁致动器342传递到板346。植入的板组件352是可植入部件350的一部分，其由可以采用永磁体的形式的铁磁材料制成，产生磁场和/或对磁场有反应，或者另外允许在外部设备340和可植入部件350之间建立足以抵着接受者的皮肤保持外部设备340的磁引力。相应地，由外部设备340的振动电磁致动器342产生的振动从板346跨越皮肤传递到板组件352的板355。这可以作为由外部设备340与皮肤直接接触和/或由两个板之间的磁场产生的振动通过皮肤的机械传导的结果来实现。这些振动在不使用如在本文中针对透皮骨传导设备详细描述的诸如抵接件的固体物体穿经皮肤的情况下传递。
[0044]如可以看到，在该实施例中，植入的板组件352基本上刚性地附接到骨固定装置
341。使用板螺钉356将板组件352固定到骨固定装置341。与骨固定装置341进行接口的板螺钉356的各部分基本上对应于下面在一些附加细节中讨论的止动螺钉，因此允许板螺钉356容易地配合到在透皮骨传导设备中使用的已有骨固定装置中。在示例性实施例中，板螺钉356被配置为可以使用相同的用来安装和/或从骨固定装置341移除止动螺钉(下面描述)的工具和过程，来安装和/或从骨固定装置341 (并且因此从板组件352)移除板螺钉356。
[0045]图4描绘了根据另一实施例的经皮骨传导设备400的示例性实施例，经皮骨传导设备400包括外部设备440 (例如对应于图1B的元件140B)和可植入部件450 (例如对应于图1B的元件150)。图4的经皮骨传导设备400是有源经皮骨传导设备，因为振动电磁致动器452位于可植入部件450中。具体地，振动电磁致动器452形式的振动元件位于可植入部件450的壳体454中。在示例性实施例中，更像上面针对经皮骨传导设备300所描述的振动电磁致动器342，振动电磁致动器452是将电信号转换为振动的设备。
[0046]外部部件440包括将声音转换为电信号的声音输入元件126。具体地，经皮骨传导设备400向振动电磁致动器452提供这些电信号，或者向对电信号进行处理的声音处理器(未示出)提供这些电信号，然后经由磁感应链接通过接受者的皮肤向可植入部件450提供那些处理后的信号。在这方面，外部部件440的发送器线圈442向位于可植入部件450的壳体458中的植入的接收器线圈456发送这些信号。然后，壳体458中的部件(未示出)、诸如例如信号发生器或者植入的声音处理器产生电信号，以经由电引导组件460递送到振动电磁致动器452。振动电磁致动器452将电信号转换为振动。
[0047]振动电磁致动器452机械地親合到壳体454。壳体454和振动电磁致动器452共同形成振动装置453。壳体454基本上刚性地附接到骨固定装置341。
[0048]注意，针对图2-图4的实施例，每个实施例具有固定部件。针对图2，固定部件是以耦合组件240的形式耦合的接受者。针对图3，固定部件是压力板346的部件(细节未具体示出)。针对图4，固定部件包括骨固定装置341。
[0049]如下面将进一步详细描述的，在本文中详细描述的各种教导和/或其变型可以适用于图2-图4的各个实施例和/或其变型。在示例性实施例中，在本文中详细描述的各种教导和/或其变型可以应用于图2-图4的各个实施例，以获得听力假体，其中，振动电磁致动器与固定部件振动连通，使得振动电磁致动器响应于各个实施例的声音捕获设备捕获的声音而产生的振动最终以至少有效地唤起听力感知的方式传输到接受者的骨头。“有效地唤起听力感知”意为振动使得具有接收这种振动的功能完备的耳蜗的18岁和40岁之间的普通人在振动传送语音的情况下，将能够以足以进行对话的方式，理解那些振动传送的语音，假设这些成人能讲流利的形成语音的基础的语言。这就是说，应注意，实施例还可以在比18岁小和比40岁老的人中和/或在没有功能完备的耳蜗的人的情况下和/或在不能完全流利地讲形成语音的基础的语言的人中有效地唤