耳机和包括耳机的可植入耳蜗刺激系统的制作方法
【专利摘要】具有改进的天线定位的耳蜗植入物耳机。
【专利说明】
耳机和包括耳机的可植入耳蜗刺激系统
技术领域
[0001 ]本公开总体上涉及可植入耳蜗刺激(或者“ICS”)系统中的耳机。
【背景技术】
[0002]ICS系统用于通过用受控的电流脉冲直接刺激听觉神经来帮助深度耳聋患者感受声音的感觉。通过外戴麦克风拾取环境声压力波并将其转化为电信号。电信号转而通过声音处理器处理被转化为具有变化的脉宽和/或振幅的脉冲序列，并传输至ICS系统的植入的接收器电路。植入的接收器电路连接至插入内耳的耳蜗中的可植入电极阵列，并且施加电刺激电流以改变电极组合，从而产生对声音的感受。在美国专利N0.5,824,022中公开了代表性的ICS系统，其标题为“Cochlear Stimulat1n System Employing Behind-The-EarSound Processor With Remote Control”，并通过引用全文并入本文中。
[0003]如上所述，一些ICS系统包括可植入设备、声音处理器单元和与声音处理器单元通信的麦克风。可植入设备与声音处理器单元通信，并且这样的话，一些ICS系统包括耳机，其与声音处理器单元及可植入设备二者通信。这种耳机由中空壳体和承载在内部空间内的各个部件组成。耳机和可植入设备之间的通信通过承载在耳机壳体内的印刷电路板上的天线和可植入设备内的天线实现。在一种类型的ICS系统中，声音处理器单元佩戴在耳后(“BTE单元”)，而其它类型的ICS系统具有身体佩戴式声音处理器单元(或“身体佩戴单元”)。比BTE单元更大和更重的身体佩戴单元通常佩戴在用户的腰带上或携带于用户的口袋中。商业上可得的ICS声音处理器的示例包括但不限于Advanced B1nics Harmony?的BTE声音处理器和N印tune?的身体佩戴声音处理器。
[0004]本发明人已经确定了与ICS系统关联的一个问题是耳机天线和可植入设备天线之间的通信。特别地，本发明人已经确定了期望的是提供一种耳机，其构造为使得减小耳机天线和皮肤之间的距离，并因此减小耳机天线和可植入设备天线之间的距离。
【发明内容】
[0005]根据本发明的一个实施方式的耳蜗植入物耳机包括:壳体，其包括底壁和内部空间；磁体，其安装至壳体;主电路板，其定位在内部空间内；以及耳机天线，其构造为与耳蜗植入物天线通信，所述耳机天线不定位在主电路板上，并且或是安装在底壁上或是嵌入在底壁内。本发明还包括具有耳蜗植入物和该耳机的耳蜗刺激系统。
[0006]根据本发明的一个实施方式的耳蜗植入物耳机包括:壳体，其包括内部空间和最底面，最底面在使用期间抵靠皮肤的上表面;磁体，其安装至壳体;主电路板，其定位在内部空间内；以及耳机天线，其构造为与耳蜗植入物天线通信，所述耳机天线不定位在主电路板上，并且由壳体承载以使得天线处于最底面上方约0.6mm或更少处。
[0007]具有与该耳机和系统相关联的一些优点。例如，与常用耳机对比，本发明耳机减小了针对给定皮肤厚度的耳机天线和耳蜗植入物天线之间的距离，这产生了更有效的功率传输。本发明耳机也可供具有更大皮肤厚度范围的患者使用。
[0008]随着结合附图考虑时参照以下详细描述使本发明变得更好理解，本发明的上述和许多其它特征将变得明显。
【附图说明】
[0009]将参照附图对示例性实施方式进行详细描述。
[0010]图1是根据本发明一个实施方式的ICS系统的功能性框图。
[0011]图2是根据本发明一个实施方式的耳机的透视图。
[0012]图3是图2中不意的耳机的底视图。
[0013]图4是沿着图3中的线4-4截取的剖视图。
[0014]图5是沿着图3中的线4-4截取的剖视图，其中耳机帽被移除。
[0015]图6是根据本发明一个实施方式的天线印刷电路板的顶视图。
[0016]图7是根据本发明一个实施方式的耳机帽的透视图。
[0017]图8是图7中不意的耳机帽的底视图。
[0018]图9是根据本发明一个实施方式的耳机的透视图。
[0019]图10是图9中不意的耳机的底视图。
[0020]图11是沿着图10中的线11-11截取的剖视图。
[0021]图12是根据本发明一个实施方式的耳机的透视图。
[0022]图13是图12中不意的耳机的底视图。
[0023 ]图14是沿着图13中的线14-14截取的剖视图。
[0024]图15是根据本发明一个实施方式的耳机的透视图
[0025]图16是沿着图15中的线16-16截取的剖视图。
[0026]图17是根据本发明一个实施方式的耳机的前剖视图。
[0027]图18是根据本发明一个实施方式的耳机的透视图。
[0028]图19是图18中不意的耳机的底视图。
【具体实施方式】
[0029]下面是用于执行本发明的当前最佳已知模式的详细描述。该描述不应认为是限制性的，而仅仅是出于示意本发明的一般原理的目的而做出。还应该指出的是，下面描述使用词语“底部”来描述毗邻、面向和/或更加靠近使用者的皮肤的结构，以及使用词语“顶部”来描述背向和/或更加远离使用者皮肤的结构。相比“顶部”，“底部”例如更加靠近使用者的皮肤。
[0030]本发明在将声音(S卩，声音或声音的感觉)提供至听力受损者以及基于情景需要这种系统的其它人的多种系统中应用。这种系统的一个示例是ICS系统，其中外部声音处理器与耳蜗植入物通信，因此，以ICS系统为背景讨论本发明。然而，本发明不限于ICS系统而是可与现有的或有待开发的用于听力受损者的其它系统组合使用。
[0031]ICS系统的一个示例总体由图1中的参考数字10表示。系统10包括耳机100、声音处理器200和耳蜗植入物300。
[0032]示例性耳机100包括壳体102和可移除帽104，以及由壳体承载的各种部件，例如，RF连接器106、麦克风108、天线110和定位磁体组件112。在一些实施方式中可以省略可移除帽104。下面，参照图2至19描述关于耳机100以及耳机10a至10e的其它细节。例如，耳机100可构造为使得天线110更加靠近皮肤，并因此相比传统耳机的情形更加靠近耳蜗植入物天线。
[0033]示例性声音处理器200包括壳体202，在壳体202中和/或上支承各种部件。所述部件可包括但不限于声音处理器电路204、耳机端口 206、用于辅助设备(诸如移动电话或音乐播放器)的辅助设备端口 208、控制面板210(包括例如音量旋钮和程序开关)、欧式插座212(用于诸如与Phonak MLxi FM接收器相关联的欧式插头)、以及用于可移动电池或其它可移动电源220(例如，可充电电池和一次性电池或其它电化学电池)的带有电触头216和218的电源插座214。还可在壳体202上承载电源按钮(未示出)。耳机端口 206和辅助设备端口 208可通过例如信号分路器/组合器(未示出)连接至声音处理器电路204，所述信号分路器/组合器为诸如在来自Advanced B1nics的铀金声音处理器身体佩戴单元中所发现的。
[0034]示例性ICS系统10中的耳机100可通过线缆114连接至耳机端口 206。在至少一些实现方式中，线缆114将被构造用于处于49MHz的正向遥测和功率信号以及处于10.7MHz的反向遥测信号。应该注意的是，在其它实现方式中，在声音处理器与耳机和/或辅助设备之间的通信可通过无线通信技术实现。
[0035]示例性耳蜗植入物300包括壳体302、天线304、内处理器306、带有电极阵列的耳蜗引线308、和定位磁体(或磁性材料)310。天线110和天线304分别配置为与彼此通过电磁感应、射频、或任何其它无线通信技术通信。定位磁体组件112和定位磁体(或磁性材料)310保持耳机天线110的位置覆盖在耳蜗植入物天线304上。
[0036]在使用中，麦克风108从环境拾取声音并将该声音转化为电脉冲，并且声音处理器200过滤和操纵电脉冲并将处理后的电信号通过线缆114发送至天线110。大致按照相同的方式处理从辅助设备接收的电脉冲。天线304从天线110接收信号并将所述信号发送至耳蜗植入物内处理器306，耳蜗植入物内处理器306修改信号并将它们通过耳蜗引线308发送到电极阵列。电极阵列可蜿蜒贯穿耳蜗，并在耳蜗内将电刺激直接提供至听觉神经。这为使用者提供了感觉输入，其是通过麦克风108感测的外部音波的表达。
[0037]使用者可以以多种方式携带示例性声音处理器200。通过示例的方式，但不作为限制，声音处理器200可携带于使用者的口袋中、通过作为壳体106的一部分或分离的携带器的腰带夹固定至腰带、或布置在构造为由小孩佩戴的带子(harness)中。集成在耳机内的声音处理器在下文参考图18和19进行讨论。
[0038]转到图2至5，并且如上所提及，示例性耳机100包括壳体102和可固定至壳体的可移除帽104。壳体102具有顶部116和底部118。示例性壳体顶部116具有顶壁120、用于磁体组件112的孔122、壳体麦克风孔(未示出)、侧壁124、以及其中定位连接器106的连接器管126。示例性底部118具有侧壁128和稍微延伸超过侧壁的底壁130。底壁130是凹进的并包括凹陷部(或凹窝)132，用于固定至底壁130的天线印刷电路板(PCB)134，这将在下面参照图6更详细地描述。凹陷部从底壁130的凹进最底面向上延伸。可以利用粘合剂或任意其他合适的粘合技术。这样布置后，天线110处于底壁130下方。
[0039]壳体顶部116和底部118的配置是使得在壳体102处于组装状态时顶部侧壁124的内表面抵靠底部侧壁128的外表面。壳体102底部118可通过将侧壁124和128例如以诸如超声焊接的技术接合在一起来固定至顶部116。示例性壳体102具有由顶部116和底部118限定的内部空间136，其中布置麦克风108和主PCB 138。在示意的实现方式中，所有电子部件140(除了连接器106、麦克风108、和天线110之外)都被承载在主PCB 138上。部件140包括电容器、电阻器和电感器。连接器106和麦克风108可例如通过焊接至主PCB的连接器线和麦克风线(未示出)连接至主PCB 138。
[0040]这里应该注意的是，选择底壁130的形状以使得匹配耳蜗植入物壳体中定位耳蜗植入物天线的部分的形状，例如，在耳蜗植入物壳体中定位耳蜗植入物天线的部分具有面向皮肤的凸起表面的那些情形中，底壁130的形状将是凹进的。该布置促进了耳机的保持以及皮肤上施力/压力的平均分布。类似地，在耳蜗植入物壳体中定位耳蜗植入物天线的部分具有面向皮肤的平坦表面的那些情形中，耳机天线也将是平坦的(如图17所示)。
[0041]示例性磁体组件112包括磁体壳体142，具有管状构件144和从管状构件径向向外凸出的端壁146，以及位于管状构件内的多个磁体148。管状构件144的底面和底部磁体148彼此对齐。磁体148可通过压配合、粘合剂、或任意其他合适的手段固定至管状构件144。虽然在组件112内具有三个磁体148，该数量可以增加或减少以满足特定应用，如下文参照图15和16所讨论的。端壁146的边缘置于壳体顶部116中的绕孔122的顶端延伸的凹陷部150内，藉此限制磁体组件112的向下运动。向上运动由可移除帽104限制。这样，磁体组件112在帽104固定至壳体102(图4)时保持就位以及在帽104移除时(图5)可从孔122移除。壳体102和磁体组件112还分别构造为使得壳体底壁130的底面、天线PCB 134、底部磁体148、以及管状构件144以所示的方式彼此对齐从而形成耳机100的凹进底面。在一些情形中，薄的生物兼容涂层可施加至底部磁体148的底面。
[0042]转向图6，天线PCB134包括薄的基底152和天线110。在所示意的实现方式中，天线110是连同所需要的附加绝缘层印刷或以其他方式形成在基底152的顶面154上的线圈。天线110的顶面可涂覆有液晶高分子层或其他电绝缘材料层。基底还包括面向使用者皮肤的底面156(图4和5)，藉此提供了天线和皮肤之间、以及内边缘158和外边缘160之间的薄屏障。连接片162从内边缘158向内延伸。引线164和166连接至线圈天线110的自由端至连接片162。引线166通过通路或导体(未示出)连接。在组装过程期间，通过弯曲连接片162、通过壳体底部118内的孔(未示出)将片162插入内部空间136内、以及随后将引线164和166焊接至主PCB 138，天线110连接至主PCB 138。
[0043]天线PCB134也具有与壳体102的底部形状对应的形状，如图4和5中能够看出的。在所示意实施方式中，天线PCB 134具有截头圆锥形状并可通过热成形或其他合适工艺成形。
[0044]用于基底152的合适材料包括但不限于液晶聚合物、密封的聚酰亚胺、和其他生物兼容材料。基底的厚度可处于从约0.1mm至约0.5mm的范围，以及在所示意示例中约0.15mm。如本文在天线PCB的上下文中所使用的，术语“约”指代+/-0.05_。应该指出的是，本发明的天线不限制于天线PCB。还可以利用其他天线组件，诸如包括远离基底生产的天线并随后安装于基底上的那些天线组件。在任意情形中，凹陷部132的深度可等于天线PCB 134或其他天线组件的厚度，从而使得由壳体102的底面、磁体组件112和天线PCB 134限定的耳机100底面是光滑凹进面。
[0045]具有与配置耳机以使得天线和皮肤之间的距离缩减至薄基底的厚度相关的一些优点。例如，耳机天线和耳蜗植入物天线之间的距离被缩短，这产生更加有效的功率传输。另外，耳机天线与皮肤表面间隔的减少使得耳机能够用于更宽范围的皮肤厚度。特别地，耳机和植入物天线(以及相关电路)可分别配置(或“调谐”)为在特定皮肤厚度处(例如，5.0mm，其比通常皮肤厚度厚1.0mm)最有效，并可在高于特定厚度的厚度范围内操作。减少耳机天线和皮肤表面之间的距离增加了高于特定皮肤厚度的可接受皮肤厚度的范围，藉此允许耳机用于更广泛的患者。
[0046]例如，耳蜗植入物天线通常位于皮肤外表面下方4.0mm，而一些传统的耳机在耳机处于头上时将耳机天线定位在高于皮肤外表面2.0mm，这导致耳机天线和耳蜗植入物天线之间6.0mm的距离。另一方面，在耳机定位在头上时，本发明的耳机天线110距皮肤表面仅
0.15mm，因此，距耳蜗植入物天线4.15mm。与上述的传统耳机位置相比，这代表在天线与天线间隔上30%的缩减，以及耳机天线和皮肤表面之间间隔上90%的缩减。这些数字在耳机与皮肤表面之间具有头发时的那些情形中将稍微改变。将天线集成在壳体102的底壁130内而不增加其厚度还使得缩减了耳机的整体高度。
[0047]所示意实施方式中的可移除帽104可连接至壳体102和随后从壳体102移除，S卩，帽可移除地连接至壳体。参照图7和8，示例性帽104包括具有声音端口 170的顶壁168(声音端口 170与壳体102内的麦克风孔(未示出)对齐)、具有多个闩锁174的侧壁172和具有一对闩锁178的连接器罩176。壳体102和帽104的对应构造允许帽卡扣配合到壳体上和从壳体移除。特别地，当壳体102和帽104按照图2和3中所示意的方式定向时，帽R锁174将与壳体闩锁凹陷部(未示出)对齐。在罩闩锁166的内表面之间的距离小于连接器管126的直径，并且在罩176之间的距离大于连接器管的直径。帽104也稍微有点柔性。因此，随着帽104被压到壳体102上，随着闩锁174和178沿着壳体侧壁124和连接器盖126滑动，帽侧壁172和罩176将向外弯曲。当帽104到达图2和3所示意的位置时，帽的弹性将迫使闩锁174进入闩锁凹槽，并且罩闩锁178顶靠着连接器盖126的表面，藉此将帽闩锁至壳体102。可通过在罩176的自由端牵拉帽而移除帽104。
[0048]在图9至11中，另一示例性耳机总体由参照数字10a表示。耳机10a基本类似于耳机100并且相似元件由相似参照数字表示。然而，这里天线PCB 134(其包括基底152和天线110)嵌入在壳体102a的底部118a的底壁130a内。换言之，底壁130a内的空间132a被天线PCB134占据。底部118a可例如通过注射成型工艺包覆成型在天线PCB 134上。耳机10a的凹进底面因此由磁体组件112的底面和底壁130a限定。
[0049]当耳机10a定位在头上时，天线110将距皮肤表面约0.4mm。尽管嵌入天线PCB 134导致耳机天线110和所植入天线之间的距离相比耳机100的稍微增加，但该距离相比如上所述的传统耳机相关的距离极大地减少，同时该嵌入改进了耐用性并促进了非生物兼容材料的使用。
[0050]在图12至14中，另一示例性耳机总体由参照数字10b表示。耳机10b基本类似于耳机100并且相似元件由相似参照数字表示。然而，这里天线PCB 134(其包括基底152和天线110)在壳体102b的内部空间136内定位在主PCB 138下方。更加具体而言，天线PCB 134定位在、或结合在底壁130b的顶面131上。耳机10b的凹进底面因此由磁体组件112的底面和底壁130b限定。底壁顶面132具有倾斜的、或截头圆锥形状以使得天线PCB 134(以及天线110)以还在图5和11中示意的相同方式成形。
[0051 ]当耳机10b定位在头上时，天线110将距皮肤表面约0.6mm。尽管将天线PCB 134固定至底壁顶面导致了耳机天线110和所植入天线之间的距离相比耳机100的稍微增加，但该距离相比如上所述的传统耳机相关的距离极大地减小，同时内部空间136内的位置改进了耐用性、促进了非生物兼容材料的使用、以及简化了制造。
[0052]正如上面提到的，本发明耳机中磁体的数量可以根据需要增加或减少。例如，图4和5中所示意的磁体组件112中磁体148中的一个可以移除并以非磁体垫片取代。在上述实施方式中任一个中磁体的数量可以例如通过重新构造帽和磁体壳体来增加。耳机的其他方面可保持不变。为此，在图15和16中总体由参照数字10c表示的示例性耳机基本类似于耳机100并且相似元件由相似参照数字表示。然而，这里在磁体组件112c中具有四个磁体148，并且磁体壳体142c增大(与磁体壳体142相比)以容纳附加的磁体。管状构件144c也足够的长用于四个磁体，这导致端壁146c高于壳体顶部116中的凹陷部150。定位在管状构件144c外表面上的环形片180置于凹陷部150内。帽104c具有升高部分182用于磁体组件112c的上端。
[0053]尽管耳机100至10c的底面是凹进的，在每种情形中也可以应用平坦底面。例如，图17中所示意的示例性耳机10d基本类似于耳机100并且相似元件由相似参照数字表示。然而，这里壳体102d包括底部118d，该底部具有平坦底壁130d。天线组件134及其天线和基底也是平坦的，凹陷部132d也是如此。
[0054]本发明还可应用于包括耳蜗植入系统的所有外部部件的耳机。除了前述耳机天线线圈和麦克风之外，该耳机还包括声音处理器和电源。通过示例，但非限制性的，图18和19中示意的耳机10e与美国专利公开号N0.2010/0046778中示意和描述的耳机中的一个除了耳机天线的位置和相关修改之外基本相同，其通过参照并入本文。耳机包括壳体102e，其中布置诸如声音处理器、电源和麦克风的部件(未示出)。壳体102e的平坦底面130e包括凹窝132e用于平坦天线组件134e。壳体102e还配置为容纳磁体组件112或类似磁体布置。天线组件也可以上述参照图11和14所述的方式重新定位。底面130e也可重新构造为使得包括用于凹进天线组件的凹进区域。具有耳蜗植入系统的所有外部部件并可修改以体现本发明的耳机的其他示例包括美国专利公开N0.2010/0046778中示意和描述的其他耳机以及美国专利公开N0.2010/0046779中示意和描述的耳机，其通过参照并入本文。
[0055]虽然已经就以上优选实施方式描述了本文公开的本发明，但是对上述优选实施方式的许多修改和/或增加对本领域技术人员来说将是明显的。通过示例的方式，但不作为限制，本发明包括说明书中公开的未描述的各种类型和实施方式的元件的任意组合。本发明还包括系统，其包括根据以上说明书和以下权利要求书的耳机与声音处理器和/或耳蜗植入物的结合。本发明的范围意图延伸到所有这种修改和/或增加，以及本发明的范围仅由下面阐述的权利要求书限定。
【主权项】
1.一种耳蜗植入物耳机，其用于与具有天线的耳蜗植入物一起使用，所述耳蜗植入物耳机包括: 壳体，其包括底壁和内部空间； 磁体，其安装至壳体； 主电路板，其定位在内部空间内；以及 耳机天线，其构造为与耳蜗植入物天线通信，所述耳机天线不定位在主电路板上，并且或是安装在底壁上或是嵌入在底壁内。2.如权利要求1中所述的耳蜗植入物耳机，其特征在于: 所述底壁限定一底面；以及 所述耳机天线与该底面关联。3.如权利要求2中所述的耳蜗植入物耳机，其特征在于: 所述底壁的底面包括凹陷部；以及 所述耳机天线位于所述凹陷部内。4.如权利要求1中所述的耳蜗植入物耳机，其特征在于: 所述耳机天线嵌入在底壁内。5.如权利要求1中所述的耳蜗植入物耳机，其特征在于: 所述底壁限定一顶面；以及 所述耳机天线与该顶面关联。6.如权利要求1至5中任一项所述的耳蜗植入物耳机，还包括: 基底，其上定位所述耳机天线。7.如权利要求6中所述的耳蜗植入物耳机，其特征在于: 所述耳机限定一底面；以及 所述壳体底壁和基底限定耳机底面的相应部分。8.如权利要求1至7中任一项所述的耳蜗植入物耳机，其特征在于: 其中壳体限定平坦底部。9.如权利要求1至7中任一项所述的耳蜗植入物耳机，其特征在于: 其中壳体限定凹进底部。10.如权利要求1至9中任一项所述的耳蜗植入物耳机，还包括: 帽，其由壳体承载。11.如权利要求1至10中任一项所述的耳蜗植入物耳机，还包括: 壳体内的声音处理器。12.—种耳蜗植入物耳机，其用于与具有天线的耳蜗植入物一起使用，所述天线位于具有上表面的皮肤下方，所述耳蜗植入物耳机包括: 壳体，其包括内部空间和最底面，最底面在使用期间抵靠皮肤的上表面； 磁体，其安装至壳体； 主电路板，其定位在内部空间内；以及 耳机天线，其构造为与耳蜗植入物天线通信，所述耳机天线不定位在主电路板上，并且由壳体承载以使得该天线处于最底面上方约0.6_或更少处。13.如权利要求12中所述的耳蜗植入物耳机，其特征在于:所述耳机天线位于最底面上方约0.15mm处。14.如权利要求13中所述的耳蜗植入物耳机，还包括:基底，其约0.15mm厚，耳机天线定位在基底上。15.如权利要求12至14中任一项所述的耳蜗植入物耳机，其特征在于:所述最底面是凹进的。16.如权利要求12至14中任一项所述的耳蜗植入物耳机，其特征在于:所述最底面是平坦的。17.一种耳蜗植入物系统，其包括:如权利要求1至16中任一项所述的耳机；以及耳蜗植入物，其包括耳蜗植入物天线。
【文档编号】A61N1/372GK105848712SQ201380079810
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2013年10月31日
【发明人】M·赫尔莱恩, S·克劳福德, D·尼伯格
【申请人】领先仿生公司