具有特定內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)的電磁換能器的制造方法
【專利說明】具有特定內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)的電磁換能器
相關(guān)申請的交叉引用
[0001]本專利申請要求2013年3月15于USPTO提交的、定名Marcus Andersson博士為發(fā)明人的美國專利申請第13/837，060號的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容以其整體通過引用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0002]可能由于許多不同的原因的聽力損失通常具有兩種類型:傳導性的和感覺神經(jīng)性的。感覺神經(jīng)性聽力損失是由于將聲音信號轉(zhuǎn)換為神經(jīng)脈沖的耳蝸中的毛細胞的缺失或者損傷。在市場上可以獲得各種聽力假體，用于向患有感覺神經(jīng)性聽力損失的個人提供感知聲音的能力。例如，耳蝸植入物使用植入接受者的耳蝸中的電極陣列來旁路耳朵的機制。更具體地，經(jīng)由電極陣列向聽覺神經(jīng)提供電刺激，由此引起聽力感知。
[0003]當例如由于聽骨鏈或耳道損壞，向耳蝸中的毛細胞提供聲音的正常機械路徑受到阻礙時，會發(fā)生傳導性聽力損失?；加袀鲗月犃p失的個人可能保留某種形式的殘余聽力，因為耳蝸中的毛細胞可能保持完好無損。
[0004]患有傳導性聽力損失的個人一般接收聲學助聽器。助聽器依靠空氣傳導原理將聲學信號傳輸至耳蝸。特別地，助聽器一般使用位于接受者的耳道中或者外耳上的布置來放大由接受者的外耳接收到的聲音。該放大的聲音到達耳蝸，引起外淋巴運動和聽覺神經(jīng)刺激。
[0005]相對于主要依靠空氣傳導原理的助聽器，通常稱為骨傳導設(shè)備的某些類型的聽力假體將接收到的聲音轉(zhuǎn)換為振動。振動通過顱骨傳遞到耳蝸，引起神經(jīng)脈沖的產(chǎn)生，這使得感知接收到的聲音。骨傳導設(shè)備適合于治療多種類型的聽力損失，并且可以適合于無法從聲學助聽器、耳蝸植入物等得到足夠的益處的個人或者患有口吃問題的個人。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)一個方面，存在一種設(shè)備，包括:電磁換能器，包括在其中具有空間的線軸；以固定的關(guān)系與所述線軸的連接裝置，被配置為直接或間接向或從所述電磁換能器中的至少一個傳遞振動能量；以及從所述空間到所述連接裝置的通道。
[0007]根據(jù)另一方面，存在一種方法，包括:通過延伸通過電磁換能器的空間傳輸力，由此進行分別向所述電磁換能器固定部件或者從所述電磁部件拆除部件中的至少一個。
[0008]根據(jù)另一方面，存在一種設(shè)備，包括:與固定部件振動連通的電磁換能器，其中，所述電磁換能器經(jīng)由延伸通過所述電磁換能器的機械連接在位置上固定到所述固定部件。
[0009]根據(jù)另一方面，存在一種轉(zhuǎn)換振動的方法，包括:向或從經(jīng)皮下植入患者并且與單點固定系統(tǒng)振動連通的電磁換能器傳輸振動，所述單點固定系統(tǒng)在單個點處將所述電磁換能器固定到所述接受者的骨頭。
[0010]根據(jù)另一方面，存在一種設(shè)備，包括:電磁換能器，所述電磁換能器包括線軸，動態(tài)磁通流動通過所述線軸，其中，所述線軸的至少一部分形成磁芯，所述磁芯具有所述動態(tài)磁通在該位置的穿透深度的大約10倍或更小的壁厚度。
【附圖說明】
[0011]下面，參考附圖描述一些實施例，其中:
[0012]圖1A是其中可以實現(xiàn)至少一些實施例的示例性骨傳導設(shè)備的透視圖；
[0013]圖1B是其中可以實現(xiàn)至少一些實施例的備選示例性骨傳導設(shè)備的透視圖；
[0014]圖2是概念性地圖示根據(jù)至少一些示例性實施例的透皮骨傳導設(shè)備的可移除部件的不意圖；
[0015]圖3是概念性地圖示根據(jù)至少一些示例性實施例的無源透皮骨傳導設(shè)備的示意圖；
[0016]圖4是概念性地圖示根據(jù)至少一些示例性實施例的有源透皮骨傳導設(shè)備的示意圖；
[0017]圖5是圖2的骨傳導設(shè)備的振動電磁致動器-耦合組件的示例的截面圖；
[0018]圖6是圖示圖5的振動電磁致動器-耦合組件與植入的抵接件的連接的示意圖；
[0019]圖7A-7C是圖示與從圖5的組件中移除部件相關(guān)聯(lián)的過程動作的截面圖；
[0020]圖8A和8B是圖4的實施例的振動裝置的示例的截面圖；
[0021]圖8C是圖3的實施例的外部部件的示例的截面圖；
[0022]圖9描繪了示例性電磁換能器中的靜態(tài)磁通；
[0023]圖10描繪了圖9的示例性電磁換能器的具體部件。
[0024]圖11描繪了根據(jù)備選實施例的示例性電磁換能器；
[0025]圖12A-C概念性地描繪了根據(jù)在本文中詳細描述的各個實施例和/或其變型的各種電磁換能器中的渦流；
[0026]圖13描繪了根據(jù)另一實施例的示例性電磁換能器的截面圖；
[0027]圖14描繪了根據(jù)備選實施例的示例性電磁換能器；以及
[0028]圖15描繪了根據(jù)另一實施例的示例性電磁換能器的截面圖。
【具體實施方式】
[0029]圖1A是其中可以實現(xiàn)實施例的骨傳導設(shè)備100A的透視圖。如圖所示，接受者具有外耳101、中耳102和內(nèi)耳103。下面描述外耳101、中耳102和內(nèi)耳103的元素，之后描述骨傳導設(shè)備100。
[0030]在功能齊全的人類聽力解剖結(jié)構(gòu)中，外耳101包括耳廓105和耳道106。聲波或者聲壓107由耳廓105收集并且被引導進入并通過耳道106。橫跨耳道106的遠端布置有響應于聲波107振動的鼓膜104。該振動通過包括錘骨112、砧骨113和鐙骨114的、統(tǒng)稱為聽小骨111的中耳102的3個骨頭耦合到橢圓窗或者卵圓窗210。中耳102的聽小骨111用于對聲波107進行過濾和放大，從而使橢圓窗210振動。這種振動在耳蝸139內(nèi)建立流體運動的波。這種流體運動繼而激活排列在耳蝸139內(nèi)部的毛細胞(未示出)。毛細胞的激活產(chǎn)生適當?shù)纳窠?jīng)刺激，通過螺旋神經(jīng)節(jié)細胞和聽覺神經(jīng)116傳遞到大腦(未示出)，在那里它們作為聲音被感知到。
[0031]圖1A還示出了骨傳導設(shè)備100A相對于設(shè)備100的接受者的外耳101、中耳102和內(nèi)耳103的定位。如圖所示，骨傳導設(shè)備100被定位在接受者的外耳101后面，并且包括用于接收聲音信號的聲音輸入元件126A。聲音輸入元件可以包括例如麥克風、拾音線圈等。在示例性實施例中，聲音輸入元件126A可以被定位在例如骨傳導設(shè)備100A上或中或者從骨傳導設(shè)備100A延伸的線纜上。
[0032]在示例性實施例中，骨傳導設(shè)備100A包括在操作上可移動的部件和骨傳導植入物。在操作上可移動的部件在操作上可釋放地耦合到骨傳導植入物。在操作上可釋放地耦合意為以在骨傳導設(shè)備100A的正常使用期間，接受者能夠相對容易地附接和移除在操作上可移動的部件的方式可釋放。這種可釋放的耦合經(jīng)由下面將詳細描述的在操作上可移動的部件的耦合組件和骨傳導植入物的對應的配合裝置來實現(xiàn)。作為與骨傳導植入物如何附接到顱骨的對比，這也將在下面詳細描述。在操作上可移動的部件包括聲音處理器(未示出)、振動電磁致動器和/或振動壓電致動器和/或其它類型的致動器(未示出，在本文中有時將它們稱為一個種屬的振動器)和/或諸如聲音輸入設(shè)備126A的各種其它操作部件。在這方面，在本文中有時將在操作上可移動的部件稱為振動器單元。更特別地，聲音輸入設(shè)備126A(例如麥克風)將接收到的聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號。這些電信號由聲音處理器進行處理。聲音處理器生成使致動器振動的控制信號。換句話說，致動器將電信號轉(zhuǎn)換為機械運動，以將振動傳遞到接受者的顱骨。
[0033]如圖所示，骨傳導設(shè)備100A的在操作上可移動的部件還包括耦合組件240，耦合組件240被配置為將在操作上可移動的部件在操作上可移動地附接到植入接受者中的骨傳導植入物(也稱為錨定系統(tǒng)和/或固定系統(tǒng))。在圖1的實施例中，耦合組件240以下面針對骨傳導植入物的示例性實施例進一步詳細描述的方式，耦合到植入接受者中的骨傳導植入物(未示出)。簡言之，示例性骨傳導植入物可以包括經(jīng)由螺接附接到骨固定裝置的透皮抵接件，骨固定裝置被固定到接受者的顱骨136。抵接件從擰入顱骨136中的骨固定裝置延伸通過肌肉134、脂肪128和皮膚232，從而耦合組件可以附接到其上。這種透皮抵接件為耦合組件提供附接位置，這方便了機械力的有效傳輸。
[0034]注意，雖然針對透皮骨傳導設(shè)備描述在本文中呈現(xiàn)的實施例的許多細節(jié)，但是在經(jīng)皮骨傳導設(shè)備和/或使用振動電磁致動器的其它設(shè)備中可以使用在本文中公開的教導中的一些或者全部。例如，實施例包括使用在本文中公開的電磁致動器和其振動的有源經(jīng)皮骨傳導系統(tǒng)，其中至少一個有源部件(例如電磁致動器)被植入皮膚下面。實施例還包括使用在本文中公開的電磁致動器和其振動的無源經(jīng)皮骨傳導系統(tǒng)，其中沒有有源部件(例如電磁致動器)被植入皮膚下面(其代而位于外部設(shè)備中)，而可植入的部件例如是磁壓力板。無源經(jīng)皮骨傳導系統(tǒng)的一些實施例被配置為在通過抵著接受者的皮膚按壓振動器，使包含電磁致動器的振動器(位于外部設(shè)備中)保持就位的情況下使用。在示例性實施例中，將被配置為抵著接受者的皮膚按壓骨傳導設(shè)備的可植入保持組件植入接受者中。在其它實施例中，經(jīng)由磁耦合抵著皮膚保持振動器(將磁性材料和/或磁體植入接受者中，并且振動器具有磁體和/或磁性材料，以完成磁性電路，由此將振動器耦合到接受者)。
[0035]更具體地，圖1B是可以實現(xiàn)實施例的經(jīng)皮骨傳導設(shè)備100B的透視圖。
[0036]圖1A也示出了骨傳導設(shè)備100B相對于設(shè)備100的接受者的外耳101、中耳102和內(nèi)耳103的定位。如圖所示，骨傳導設(shè)備100被定位在接受者的外耳101后面。骨傳導設(shè)備100B包括外部部件140B和可植入部件150。骨傳導設(shè)備100B包括用于接收聲音信號的聲音輸入元件126B。與聲音輸入元件126A相同，聲音輸入元件126B例如可以包括麥克風、拾音線圈等。在示例性實施例中，聲音輸入元件126B例如可以被定位在骨傳導設(shè)備10B上或中、在從骨傳導設(shè)備100B延伸的線纜或管上等。備選地，聲音輸入元件126B可以經(jīng)皮下植入接受者中或者定位在接受者的耳朵中。聲音輸入元件126B也可以是接收諸如例如來自外部音頻設(shè)備的指示聲音的電子信號的部件。例如，聲音輸入元件126B可以接收來自電子地連接到聲音輸入元件126B的MP3播放器的電信號形式的聲音信號。
[0037]骨傳導設(shè)備100B包括聲音處理器(未示出)、致動器(也未示出)和/或各種其它操作部件。在操作中，聲音輸入設(shè)備126B將接收到的聲音轉(zhuǎn)換為電信號。這些電信號由聲音處理器使用，以生成使致動器振動的控制信號。換句話說，致動器將電信號轉(zhuǎn)換為機械振動，以遞送到接受者的顱骨。
[0038]根據(jù)一些實施例，可以使用固定系統(tǒng)162將可植入部件150固定到顱骨136。如下面所描述的，固定系統(tǒng)162可以是固定到顱骨136并且也可以附接到可植入部件150的骨螺釘。
[0039]在圖1B的一個布置中，骨傳導設(shè)備100B可以是無源經(jīng)皮骨傳導設(shè)備。也就是說，沒有諸如致動器的有源部件被植入在接受者的皮膚132下面。如將在下面更詳細地討論的，在這種布置中，有源致動器位于外部部件140B中，并且可植入部件150包括磁性板?？芍踩氩考?50的磁性板響應于通過皮膚、機械地和/或經(jīng)由外部磁性板產(chǎn)生的磁場傳輸?shù)恼駝佣駝印?br>[0040]在圖1B的另一個布置中，骨傳導設(shè)備100B可以是有源經(jīng)皮骨傳導設(shè)備，其中諸如致動器的至少一個有源部件被植入在接受者的皮膚132下面，因此其是可植入部件150的一部分。如下面所描述的，在這種布置中，外部部件140B可以包括聲音處理器和發(fā)送器，而可植入部件150可以包括信號接收器和/或各種其它電子電路/設(shè)備。
[0041]圖2是根據(jù)與圖1A的實施例相對應的實施例的骨傳導設(shè)備200的實施例，其圖示了透皮骨傳導設(shè)備的使用。例如與圖1A的元件100A相對應的骨傳導設(shè)備200包括殼體242、振動電磁致動器250、從殼體242延伸并且機械地鏈接到振動電磁致動器250的耦合組件240。振動電磁致動器250和耦合組件240共同形成振動電磁致動器-耦合組件280。振動電磁致動器-耦合組件280由彈簧244懸掛在殼體242中。在示例性實施例中，彈簧244連接到耦合組件240，并且振動電磁致動器250由耦合組件240支持。注意，雖然在本文中詳細描述了使用彈簧的實施例，但是備選實施例可以使用其它類型的彈性元件。相應地，除非另外指出，否則本文中彈簧的公開還包括可以用來實踐相應的實施例和/或其變型的任意其它類型的彈性元件的公開。
[0042]圖3描繪了根據(jù)實施例的經(jīng)皮骨傳導設(shè)備300的示例性實施例，經(jīng)皮骨傳導設(shè)備300包括外部設(shè)備340 (例如對應于圖1B的元件140B)和可植入部件350 (例如對應于圖1B的元件150)。圖3的經(jīng)皮骨傳導設(shè)備300是無源經(jīng)皮骨傳導設(shè)備，因為振動電磁致動器342位于外部設(shè)備340中。振動電磁致動器342位于外部部件的殼體344中并且耦合到板346。板346可以米用永磁體的形式和/或米用產(chǎn)生磁場和/或?qū)Υ艌鲇蟹磻牧硪环N形式，或者另外允許在外部設(shè)備340和可植入部件350之間建立足以抵著接受者的皮膚保持外部設(shè)備340的磁引力。
[0043]在示例性實施例中，振動電磁致動器342是將電信號轉(zhuǎn)換為振動的設(shè)備。在操作中，聲音輸入元件126將聲音轉(zhuǎn)換為電信號。具體地，經(jīng)皮骨傳導設(shè)備300向振動電磁致動器342提供這些電信號，或者向?qū)﹄娦盘栠M行處理的聲音處理器(未示出)提供這些電信號，然后向振動電磁致動器342提供那些處理后的信號。振動電磁致動器342將(處理后的或者未處理的)電信號轉(zhuǎn)換為振動。因為振動電磁致動器342機械地耦合到板346，因此振動從振動電磁致動器342傳遞到板346。植入的板組件352是可植入部件350的一部分，其由可以采用永磁體的形式的鐵磁材料制成，產(chǎn)生磁場和/或?qū)Υ艌鲇蟹磻?，或者另外允許在外部設(shè)備340和可植入部件350之間建立足以抵著接受者的皮膚保持外部設(shè)備340的磁引力。相應地，由外部設(shè)備340的振動電磁致動器342產(chǎn)生的振動從板346跨越皮膚傳遞到板組件352的板355。這可以作為由外部設(shè)備340與皮膚直接接觸和/或由兩個板之間的磁場產(chǎn)生的振動通過皮膚的機械傳導的結(jié)果來實現(xiàn)。這些振動在不使用如在本文中針對透皮骨傳導設(shè)備詳細描述的諸如抵接件的固體物體穿經(jīng)皮膚的情況下傳遞。
[0044]如可以看到，在該實施例中，植入的板組件352基本上剛性地附接到骨固定裝置
341。使用板螺釘356將板組件352固定到骨固定裝置341。與骨固定裝置341進行接口的板螺釘356的各部分基本上對應于下面在一些附加細節(jié)中討論的止動螺釘，因此允許板螺釘356容易地配合到在透皮骨傳導設(shè)備中使用的已有骨固定裝置中。在示例性實施例中，板螺釘356被配置為可以使用相同的用來安裝和/或從骨固定裝置341移除止動螺釘(下面描述)的工具和過程，來安裝和/或從骨固定裝置341 (并且因此從板組件352)移除板螺釘356。
[0045]圖4描繪了根據(jù)另一實施例的經(jīng)皮骨傳導設(shè)備400的示例性實施例，經(jīng)皮骨傳導設(shè)備400包括外部設(shè)備440 (例如對應于圖1B的元件140B)和可植入部件450 (例如對應于圖1B的元件150)。圖4的經(jīng)皮骨傳導設(shè)備400是有源經(jīng)皮骨傳導設(shè)備，因為振動電磁致動器452位于可植入部件450中。具體地，振動電磁致動器452形式的振動元件位于可植入部件450的殼體454中。在示例性實施例中，更像上面針對經(jīng)皮骨傳導設(shè)備300所描述的振動電磁致動器342，振動電磁致動器452是將電信號轉(zhuǎn)換為振動的設(shè)備。
[0046]外部部件440包括將聲音轉(zhuǎn)換為電信號的聲音輸入元件126。具體地，經(jīng)皮骨傳導設(shè)備400向振動電磁致動器452提供這些電信號，或者向?qū)﹄娦盘栠M行處理的聲音處理器(未示出)提供這些電信號，然后經(jīng)由磁感應鏈接通過接受者的皮膚向可植入部件450提供那些處理后的信號。在這方面，外部部件440的發(fā)送器線圈442向位于可植入部件450的殼體458中的植入的接收器線圈456發(fā)送這些信號。然后，殼體458中的部件(未示出)、諸如例如信號發(fā)生器或者植入的聲音處理器產(chǎn)生電信號，以經(jīng)由電引導組件460遞送到振動電磁致動器452。振動電磁致動器452將電信號轉(zhuǎn)換為振動。
[0047]振動電磁致動器452機械地親合到殼體454。殼體454和振動電磁致動器452共同形成振動裝置453。殼體454基本上剛性地附接到骨固定裝置341。
[0048]注意，針對圖2-圖4的實施例，每個實施例具有固定部件。針對圖2，固定部件是以耦合組件240的形式耦合的接受者。針對圖3，固定部件是壓力板346的部件(細節(jié)未具體示出)。針對圖4，固定部件包括骨固定裝置341。
[0049]如下面將進一步詳細描述的，在本文中詳細描述的各種教導和/或其變型可以適用于圖2-圖4的各個實施例和/或其變型。在示例性實施例中，在本文中詳細描述的各種教導和/或其變型可以應用于圖2-圖4的各個實施例，以獲得聽力假體，其中，振動電磁致動器與固定部件振動連通，使得振動電磁致動器響應于各個實施例的聲音捕獲設(shè)備捕獲的聲音而產(chǎn)生的振動最終以至少有效地喚起聽力感知的方式傳輸?shù)浇邮苷叩墓穷^?！坝行У貑酒鹇犃Ω兄币鉃檎駝邮沟镁哂薪邮者@種振動的功能完備的耳蝸的18歲和40歲之間的普通人在振動傳送語音的情況下，將能夠以足以進行對話的方式，理解那些振動傳送的語音，假設(shè)這些成人能講流利的形成語音的基礎(chǔ)的語言。這就是說，應注意，實施例還可以在比18歲小和比40歲老的人中和/或在沒有功能完備的耳蝸的人的情況下和/或在不能完全流利地講形成語音的基礎(chǔ)的語言的人中有效地喚