專利名稱：具有增強的高頻響應(yīng)的助聽系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及助聽方法和系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及具有提高語音接收閾
值(SRT)并保留和傳送高頻空間定位線索至中耳或內(nèi)耳的增強的高頻響應(yīng)的方法 和系統(tǒng)。這類系統(tǒng)可用來改善正?；蚴軗p聽力的聽音過程。
之前的研究表明當(dāng)語音帶寬經(jīng)低通濾波時，對高于3kHz的帶寬而言語音的可 理解性不會改善(Fletcher 1995)，這就是為什么電話系統(tǒng)被設(shè)置在局限于大約 3.5kHz的帶寬內(nèi)，也是為什么助聽帶寬被限制在低于大約5.7kHz的頻率內(nèi)(Killion 2004)?，F(xiàn)在很明顯的是在高于5kHz的語音中具有很大的能量(Jin等丄Audio Eng.Soc，慕尼黑2002)。此外，聽力受損的患者通過放大的語音使用增大的帶寬 在安靜(Vickers等2001)和噪聲環(huán)境(Bear等2002)下都能得到改善。對于在 高頻下耳蝸中不具有死區(qū)的患者而言尤為如此(Moore， "Loudness perception and intensive resolution" ， Cochlear Hearing Loss, Chapter 4， pp 90-115， Whurr出版 物有限責(zé)任公司，倫敦1998)。因此，佩帶大于5.7kHz帶寬助聽器的患者可望在 安靜和擴散域噪聲狀態(tài)下具有更好的聽力。
許多研究，不管是對人(Shaw 1974)還是對貓(Musicant等1990)已表明 對高于5kHz的頻率而言，耳道入口處的聲壓隨聲源位置變化。這種空間濾波是由 于耳廓對進入聲波的衍射。已達成共識是這些衍射線索有助于空間定位的察覺 (Best等，"The influence of high frequencies on speech localization"文摘981(2003 年2月24日)，來自www.aro.org/abstract/abstracts.html)。由于傳統(tǒng)助聽器帶寬受 限， 一些空間定位線索被從傳遞至中耳或內(nèi)耳的信號中移除。因此，傳統(tǒng)助聽器的 佩帶者經(jīng)常無法準(zhǔn)確地確定說話方，其要求高于5kHz的語音能量。
耳鼓與耳道入口壓力比在大約3.5kHz具有10dB的諧振(Wiener等1996， haw 1974)。這與水平面的聲源位置無關(guān)(Burkhard和Sachs 1975)。該比值是相對于 耳鼓和耳道的大小和所產(chǎn)生的相對聲阻抗的函數(shù)。因此， 一旦衍射的聲波傳播過耳 道的入口，就不再有空間濾波。換句話說，對于空間定位而言，將麥克風(fēng)置于比耳 道入口附近更靠近內(nèi)側(cè)的位置是沒有額外的好處的。大多數(shù)助聽器在麥克風(fēng)輸入后
加入10dB的諧振，因為該增益是不依賴于空間的。
如今已證明對多個談話者空間位置差異的分辨有助于對共存語音的辨別
(Freyman等1999)。與其它研究一致，來自www.aro.org/abstract/abstracts.html 的Carlile等的"Spatialisation of talkers and the segregation of concurrent speech"文 摘1264 (2004年2月24日)示出在兩耳狀態(tài)下當(dāng)兩耳的語音和屏蔽噪聲相同時 一4dB的語音接收閾值(SRT)，和當(dāng)語音屏蔽以30?？臻g分離時-20dB的語音接 收閾值。然耳當(dāng)語音信號被低通濾波至5kHz時，SRT降低至一15dB。盡管前面對 于單個聲道的研究已指出高于5kHz語音中的信息不對語音可理解性產(chǎn)生任何影 響，然而這些數(shù)據(jù)提示相比帶寬實際聽覺模擬上表現(xiàn)出的寬帶寬，由外部感知承擔(dān) 的5dB無屏蔽帶大為減少。SRT的5dB改善大部分是因為中心機制。然而，這里 仍然不清楚通過一個聲道(例如單耳)的聽覺線索能實現(xiàn)多少程度的5dB改善。
最近在P.M.Hofman等人的"relearning sound localization with new ears" 自然 神經(jīng)科學(xué)，巻l，第五頁，1998年9月中記載了聲源定位依賴于對隱含的聲學(xué)線索 的神經(jīng)處理。Hofman等人發(fā)現(xiàn)基于頻譜線索的準(zhǔn)確定位對聲譜構(gòu)成約束，并且需 要將聲音擴展至寬頻帶以形成充分的頻譜信息。然而，對于傳統(tǒng)助聽系統(tǒng)，由于耳 道經(jīng)常是完全堵住的并且傳統(tǒng)助聽系統(tǒng)通常具有低帶寬濾波器，這類傳統(tǒng)系統(tǒng)使用 者無法接收三維定位空間線索。
此外，Wightman和Kistler (1997)發(fā)現(xiàn)當(dāng)聲音只被傳至一只耳朵時收聽者不 能定位聲音的實際聲源。這意味著通過助聽裝置傳遞給一個耳朵的高頻聲譜線索不 一定是有利的。Martin等人(2004)最近指出當(dāng)?shù)竭_一個耳朵的信號被低通濾波 (2.5kHz)并因此保留有關(guān)聲源側(cè)角的雙耳信息時，單耳至另一耳的頻譜線索能正 確地解釋立面和前后的半域線索。這說明假設(shè)對側(cè)的耳朵沒有明顯的低頻聽力損 失，則使用一個寬帶助聽器的患者能通過該助聽器定位聲音，并因此能夠處理耳間 時間差線索。由于由Carlile等人(2004)觀察到的外部確定造成的無屏蔽帶的改 善至少可用單耳放大來實現(xiàn)。未解決的問題是可通過單耳和通過部分屏蔽聽覺耳道 的裝置能實現(xiàn)多少程度的5dB改善。
頭關(guān)聯(lián)傳遞函數(shù)(HRTF)是由于進入聲波通過耳廓的衍射造成的。另一確定 所測得HRTF的因素是耳道本身的開啟度。已發(fā)現(xiàn)在耳道中部分堵塞耳道并因此 改變HRTF的裝置能消除方向依賴的耳廓線索。Burkhard和Sachs (1975)表明當(dāng) 耳道被堵塞時，空間依賴的垂直定位線索被改良但仍然被表現(xiàn)出來。對于新線索需 要某些重新認(rèn)識以從高頻線索獲得利益。Hoffman等(1998)表示這種認(rèn)識在少于
45天的周期上發(fā)生。
目前，多數(shù)傳統(tǒng)助聽系統(tǒng)分為三類聲學(xué)助聽系統(tǒng)、電磁驅(qū)動助聽系統(tǒng)和耳 蝸植入物。聲學(xué)助聽系統(tǒng)依靠聲學(xué)換能器，所述聲學(xué)換能器產(chǎn)生將振動引入到鼓膜 或耳鼓的放大的聲波。面向聽力受損者的電話耳機、無線電、電話和助聽器都是采 用聲學(xué)驅(qū)動機構(gòu)的實例。電話耳機例如將線路上傳輸?shù)男盘栟D(zhuǎn)換成揚聲器中的振動 能量，所述揚聲器產(chǎn)生聲能。這種聲能在耳道中傳播并振動鼓膜。這些具有不同頻 率和振幅的振動導(dǎo)致對聲音的感知。對具有深度聽力損傷的患者，外科植入的耳蝸 植入物電學(xué)模擬聽覺神經(jīng)節(jié)細胞或樹突。
將聽覺信息通過電磁換能器傳遞至耳朵的助聽系統(tǒng)是公知的。這些換能器將 經(jīng)過調(diào)制以含音頻信息的電磁場轉(zhuǎn)換成傳遞至鼓膜或中耳部分的振動。以磁體為代 表的換能器因磁場形成位移以將振動作用于其所附著于的部分，由此這種電磁驅(qū)動 系統(tǒng)的佩帶者產(chǎn)生聲音感知。這種聲音感知方法在質(zhì)量、效率方面具有優(yōu)于聲學(xué)驅(qū) 動系統(tǒng)的一些優(yōu)點，最重要的是明顯減少"反饋"，這個問題對聲學(xué)助聽系統(tǒng)而言 是共同的問題。
當(dāng)一部分聲學(xué)輸出能量返回或"反饋"至輸入換能器(麥克風(fēng))，聲學(xué)助聽 系統(tǒng)中發(fā)生反饋，由此造成自激振蕩。反饋電勢一般正比于系統(tǒng)的放大水平，因此 許多聲學(xué)驅(qū)動系統(tǒng)的輸出增益必須被減小到低于理想水平以防止反饋情形。這種問 題導(dǎo)致輸出增益不足以補償聽力損失，尤其對于嚴(yán)重病例， 一直是聲學(xué)型助聽器的 主要問題。為了最小化到達麥克風(fēng)的反饋，許多聲學(xué)助聽裝置堵住或?qū)Χ捞峁┳?小通風(fēng)。盡管能減少反饋，然而代價是"堵塞"，作為多數(shù)助聽器使用者問題所在 的隧道式聽覺感知。由于驅(qū)動機構(gòu)是機械的而非聲學(xué)的，因此直接驅(qū)動耳鼓能使反 饋最小化。由于以機械方式振動耳鼓，聲音被耦合于耳道并且沿相反方向支持聲波 傳播。然而，機械一聲學(xué)耦合是低效率的并且這種低效率性被用作削弱導(dǎo)致增加的 系統(tǒng)增益的耳道中的聲音。
一個非侵入地將磁體耦合于鼓膜并解決某些上述問題的系統(tǒng)記載于Perkins等 人的5259032號美國專利中，該文獻被援引包含于此。Perkins專利公開一種用于 產(chǎn)生電磁信號的裝置，該裝置具有通過表面粘合劑微弱但充分地附于佩帶者鼓膜的 換能器組合件。同樣原因包含于此的5425104號美國專利公開一種產(chǎn)生電磁信號的 裝置，該裝置具有在個人聲道外的驅(qū)動裝置。然而，由于磁場強度根據(jù)距離平方的 倒數(shù)而減小(1/R2)，因此前述產(chǎn)生音頻承載磁場的方法效率很低并因此不實用。
盡管傳統(tǒng)助聽器在提高聽力方面已相對成功，然而傳統(tǒng)助聽器不能明顯提高高頻空間定位線索的保留。由于這些原因必須提供改進的助聽系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
前面已描述5259032和5425014號美國專利。其它相關(guān)專利包括5,015,225; 5， 276， 910:5,456， 654; 5,797,834; 6,084,975; 6,137,889; 6,277,148; 6'339， 648; 6,354,990; 6,366,863; 6,387,039; 6,432,248; 6， 436， 028; 6,438,244; 6,473, 512; 6， 475， 134; 6， 592'513; 6'603， 860; 6,629,922; 6， 676， 592 和6,695，943。其它相關(guān)出版物包括美國專利出版物No. 2002-0183587， 200 1-0027342;期刊出版物Decraemer等 "A method for determining three-dimensional vibration in the ear, ，， Hearing Res. ， 77:19-37 (1994) ; Puria 等人"Sound-pressure measurements in the cochlear vestibule of human cadaver ears, " J. Acoust. Soc. Am. ， 101 (5) :2754-2770 (1997年5月)；Moore,
"Loudness perception and intensity resolution, ，， Cochlear Hearing Loss, 第4章，90-115頁，Whurr出版物有限公司，倫敦(1998); Puria和Allen
"Measurements and model of the cat middle ear: Evidence of tympanic membrane acoustic delay, " J. Acoust, Soc. Am. ， 104(6) :3463-3481 (1998年 12月)； Hoffman et a!. (1998); Fay et a!.， "Cat eardrum response mechanics, ，， Calladine Festschrift (2002)， Ed. S. Pellegrino， The Netherlands, Kiuwer Academic Publishers; and Hato et a!.，
"Three-dimensional stapes footplate motion in human temporal bones,，， Audiol. NeurootoL, 8:140-152 (2003年1月30日)■ Conference presentation 25 文摘Best等的"The influence of high frequencies on speech localization,，， 文摘981 (2003年2月24日)來自蘭.aro. org/abstracts/abstracts. html， 以及 Carlile等的"Spatialisation of talkers and the segregation of concurrent
speech,"文摘1264 (2004年2月24日)來自麗.aro. org/abstracts/abstracts. Html。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種提高語音接收閾值并保留中耳或內(nèi)耳的高頻空間定位線索的 改善的高頻響應(yīng)的助聽系統(tǒng)和方法。
根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的助聽系統(tǒng)總地包括輸入換能器組合件、發(fā)射器組合
件以及輸出換能器組合件。輸入換能器組合件接收聲音輸入，一般既包括環(huán)境聲(在 用于聽力受損個人的助聽器的情形下)或來自例如電話、蜂窩電話、無線電、數(shù)字 音頻單元或任何一種其它電信和/或娛樂裝置的聲音產(chǎn)生或接收裝置的電子聲音信 號。輸入換能器組合件將信號傳送給發(fā)射器組合件，發(fā)射器組合件處理來自換能器 組合件的信號以產(chǎn)生以某些方法被調(diào)制的處理信號，以呈現(xiàn)或編碼基本上代表由輸 入換能器組合件接收的聲音輸入的聲音信號。已處理輸出信號的準(zhǔn)確性質(zhì)將被選擇 以供輸出換能器組合件使用以提供電源和信號，由此使輸出換能器組合件產(chǎn)生機械 振動、聲音輸出、壓力輸出(或其它輸出)，這些輸出當(dāng)正確地耦合于患者的聽覺 換能路徑時會在患者中產(chǎn)生神經(jīng)脈沖，所述神經(jīng)脈沖可被患者認(rèn)為是原始聲音f俞入 或至少是合理地代表原始聲音輸入的事物。
本發(fā)明的助聽系統(tǒng)的至少一些組合件被放置在位于患者的收聽耳道內(nèi)的殼體 或外殼中。典型地，殼體在第一端和第二端上均具有一個或多個開口以提供開放式
耳道并允許環(huán)境聲(例如低頻和高頻三維定位線索)以高水平被直接傳送至鼓膜。 有利地是，殼體中的開口不堵塞聽覺通道并最小化與正常耳壓的干擾。在一些實施 例中，殼體容納輸入換能器、發(fā)射器組合件和電池。在其它實施例中，發(fā)射器組合
件部分和電池被設(shè)置在耳朵的后面(BTE)，同時輸入換能器被設(shè)置在殼體內(nèi)。
在助聽器的情形下，輸入換能器組合件典型地包括設(shè)置在收聽耳道內(nèi)的外殼 內(nèi)的麥克風(fēng)。合適的麥克風(fēng)在助聽器產(chǎn)業(yè)中是公知的并在專利和技術(shù)文獻中充分描 述。麥克風(fēng)一般產(chǎn)生由發(fā)射器組合件接收的電輸出，發(fā)射器組合件隨后產(chǎn)生已處理 信號。在耳機和其它助聽系統(tǒng)的情形下，至輸入換能器組合件的聲音輸入一般是電 子輸入，例如來自電話、蜂窩電話、便攜娛樂單元等。在這種情形下，輸入換能器 組合件一般具有合適的放大器或其它電子接口，用來接收電子聲音輸入并形成適合 驅(qū)動輸出換能器組合件的過濾的電子輸出。
盡管麥克風(fēng)的位置可以在耳廓后面、在眼鏡的鬢角片中或患者的其它位置上， 然而較佳地將其放置在耳道內(nèi)以使麥克風(fēng)接收和發(fā)射被引入到耳道內(nèi)的較高的頻
率信號并因此提高最終SRT。
本發(fā)明的發(fā)射器組合件典型地包括數(shù)字信號處理器，用來處理來自輸入換能 器的電信號并將信號傳遞給產(chǎn)生驅(qū)動輸出換能器的已處理輸出信號的發(fā)射器組合 件。數(shù)字信號處理器經(jīng)常具有一般大于6kHz的頻率響應(yīng)帶寬的濾波器，更佳地在 大約6kHz和大約20kHz之間，最佳地在大約7kHz個13kHz之間。這樣的發(fā)射器 組合件與現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)射器的不同點在于較高的帶寬導(dǎo)致處于耳道入口或耳道內(nèi)
的麥克風(fēng)對空間定位線索更大程度的保留。
在一個實施例中，與數(shù)字信號處理器通信的發(fā)射器組合件以具有開放內(nèi)腔的 線圈以及尺寸適于配合在線圈的開放內(nèi)腔中的磁心的形式出現(xiàn)。功率源耦合于線圈 以向線圈供電。傳遞給線圈的電流基本對應(yīng)于由數(shù)字信號處理器處理的電信號。一
種可用的基于電磁的組合件記載于共同享有的提交于2004年7月28日的題為 "Improved Transducer for Electromagnetic Hearing Devices"的10/902660 號美國專利申請，其全部內(nèi)容被援引包含于此。
本發(fā)明的輸出換能器組合件可以是能夠從發(fā)射器組合件接收已處理信號的任 何器件。輸出換能器組合件典型地被配置成耦合于患者的聽覺換能路徑中的某個點 以誘發(fā)被患者解釋為聲音的神經(jīng)脈沖。典型地，輸出換能器組合件的一部分耦合于 鼓膜、聽骨鏈中的骨或直接耦合于耳蝸中振動耳蝸內(nèi)流體的位置。具體的附著點記 載于美國在先專利5， 259， 032; 5,456,654; 6, 084， 975和6， 629， 922中，其全
部內(nèi)容被援引包含于此。
在一個實施例中，本發(fā)明提供一種具有可放置于用戶耳道內(nèi)以捕捉進入用戶 耳道的環(huán)境聲的輸入換能器的助聽系統(tǒng)。發(fā)射器組合件從輸入換能器接收電信號。 發(fā)射器組合件包括頻率響應(yīng)帶寬在6.0kHz — 20kHz范圍內(nèi)的信號處理器。發(fā)射器 組合件被配置成將經(jīng)濾波的信號傳遞給位于用戶中耳和內(nèi)耳中的輸出換能器，其中 經(jīng)濾波的信號是由輸入換能器接收的環(huán)境聲的代表。輸入換能器和發(fā)射器組合f^的 配置提供允許環(huán)境聲直接到達用戶中耳的開放式耳道。
在另一實施例中，本發(fā)明提供一種方法。該方法包括將輸入換能器放置在用 戶的耳道內(nèi)并將來自輸入換能器、指示由輸入換能器接收的環(huán)境聲的信號傳送至發(fā) 射器組合件。在發(fā)射器組合件處通過具有大于約6.0kHz帶寬的濾波器的信號處理 器處理(例如濾波)信號。經(jīng)濾波的信號被傳遞至用戶的中耳或內(nèi)耳。輸入換能器 和發(fā)射器組合件的放置提供開放式耳道，這允許未經(jīng)濾波的環(huán)境聲直接到達用戶的 中耳。
如上所述，在較佳實施例中，信號處理器具有在大約6kHz和大約20kHz 之間的帶寬，以保留和傳輸高頻空間定位線索。
盡管下面的討論集中于使用電磁發(fā)射器組合件和輸出換能器的情形，然而 應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不局限于這些發(fā)射組合件，并且各種其它類型的發(fā)射器組合件 可用于本發(fā)明。例如，2004年10月12日提交的未決和共同享有的題為 "'Systems and Methods for Photo-mechanical Hearing
Transduction, " 60/618， 408號美國臨時專利申請(該文獻的全部內(nèi)容被原因包 含于此)中記載的光一機械聽覺換能器組合件可與本發(fā)明的助聽系統(tǒng)一起使用。 此外，其它發(fā)射器組合件，例如光學(xué)發(fā)射器、超聲發(fā)射器、紅外線發(fā)射器、聲學(xué)發(fā) 射器或液壓發(fā)射器等均可利用本發(fā)明的原理。
本發(fā)明的上述方面和其它方面通過參照附圖細閱下面的詳細說明將變得更為 易懂。


圖l是包括外耳、中耳和一部分內(nèi)耳的人耳的橫截面圖。 圖2示出本發(fā)明中換能器耦合于鼓膜的一個實施例。 圖3A和3B示出耦合于錘骨的換能器的其它實施例。
圖4A示意地示出本發(fā)明的提供開放式耳道以使環(huán)境聲/聲學(xué)信號直接到達鼓 膜的助聽系統(tǒng)。
圖4B示出本發(fā)明中線圈沿殼體內(nèi)壁設(shè)置的助聽系統(tǒng)的另一實施例。 圖5示意地示出由本發(fā)明表現(xiàn)的助聽系統(tǒng)。
圖6A示出具有位于耳道殼內(nèi)表面的麥克風(fēng)(輸入換能器)和放置在與耦合于 鼓膜的換能器連通的耳道內(nèi)的發(fā)射器組合件的助聽系統(tǒng)實施例。
圖6B示出本發(fā)明的麥克風(fēng)位于入口附近的耳道殼壁中的另一內(nèi)側(cè)圖。 圖7是示出到達耳鼓的聲學(xué)信號與耳鼓處的有效放大信號以及兩者的組合效 果的曲線圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照圖1，圖中示出外耳IO、中耳12和一部分內(nèi)耳14的橫截面圖。外 耳IO主要包括耳廓15和聽覺耳道17。內(nèi)耳12—側(cè)由鼓膜(耳鼓)16包圍并包含 一組三個相互連結(jié)的微骨錘骨(錘)18、砧骨(砧)20和鐙骨(鐙)22。總言 之，這三塊骨頭被認(rèn)為是聽骨或聽骨鏈。錘骨18連接于鼓膜16而鐙骨22——聽 骨鏈中的最后一塊骨頭——連接于內(nèi)耳的耳蝸。
在正常的聽覺中，經(jīng)過外耳或聽覺耳道17的聲波撞擊鼓膜16并使其振動， 連接于鼓膜16的錘骨18因此也與砧骨20和鐙骨22 —起運動。聽骨鏈中這三塊骨 頭作為一組由鼓膜接收的微機械振動的阻力匹配杠桿起作用。鼓膜16和骨頭作為 傳輸線系統(tǒng)以使聽覺裝置的帶寬最大(Puria和Allen， 1998)。鐙骨振動又在被稱為耳蝸24的螺旋結(jié)構(gòu)的前庭中形成流體壓力(Puria等，1998)。流體壓力導(dǎo)致沿 基膜(未示出)的縱軸線行進的波。皮層組織位于基膜上方，所述基膜包括由一行 內(nèi)毛細胞和三行外毛細胞構(gòu)成的感覺上皮。耳蝸中的內(nèi)毛細胞(未示出)受到基膜 運動的刺激。這里，液壓使內(nèi)耳流體產(chǎn)生位移并且毛細胞中的機械能被轉(zhuǎn)換成電脈 沖，該電脈沖被傳送到神經(jīng)路徑和腦部的聽覺中心(顳葉)，這導(dǎo)致聲音感知。外 毛細胞被認(rèn)為是放大和縮小內(nèi)毛細胞的輸入。當(dāng)存在感官神經(jīng)聽覺損傷時， 一般受 損的是外毛細胞，因此降低到達內(nèi)毛細胞的輸入，這會導(dǎo)致聲音感知度的降低。通 過助聽系統(tǒng)實現(xiàn)的放大可完全或部分地保留其它由外毛細胞提供的正常的放大和 縮小。
輸出換能器組合件目前的較佳耦合點是在鼓膜16的外表面上并如圖2所示。 在所示實施例中，輸出換能器組合件26包括被設(shè)置成與鼓膜10的外表面接觸的換 能器28。換能器28—般包括一高能永磁體。換能器的較佳定位方法是采用包括換 能器28和支承組合件30的接觸換能器組合件。支承組合件30附著于或懸浮在一 部分鼓膜16上。支承組合件是具有足以支承換能器28的表面積的生物適應(yīng)性結(jié)構(gòu) 并且可振動地耦合于鼓膜16。
較佳地，附著于鼓膜的支承組合件30的表面基本與鼓膜的相應(yīng)表面的形狀一 致，尤其是鼓膜凸區(qū)32。在一個實施例中，支承組合件30是其中嵌入有換能器的 圓錐形。在該實施例中，膜可松脫地與鼓膜表面接觸?；蛘?，諸如礦油的表面濕潤 劑被較佳地用來提高支承組合件30的能力以通過表面粘合劑形成與鼓膜16微弱但 充分的附著。 一種已知的接觸換能器組合件記載于5259032號美國專利中，該文獻 被援引包含于此。
圖3A和3B示出換能器置于人的錘骨上的其它實施例。在圖3A中，換能器 磁體40連接于下錘骨柄的內(nèi)側(cè)。較佳地，磁體40被嵌入到鈦或其它生物適應(yīng)材料 中。作為示例，在6084975號美國專利中公開一種將磁體40耦合于錘骨的方法， 該文獻已在前面的內(nèi)容中包含援引于此，通過在下錘骨柄的后骨膜上形成切口，從 錘骨柄抬高骨膜從而在錘骨柄的側(cè)表面和骨膜10之間形成一囊，磁體40被安裝于 錘骨18的錘骨柄44的內(nèi)表面。 一種不銹鋼夾具裝置被放置在囊中，換能器磁體 34與之相連。夾具的內(nèi)部具有合適的尺寸以使夾具現(xiàn)在保持在將磁體置于其內(nèi)側(cè) 面上的錘骨柄上。
或者，圖3B示出其中夾具36在錘骨18的頸部周圍固定于錘骨柄和錘骨的頭 部38之間的實施例。在該實施例中，夾具36延伸以提供使換能器磁體34朝向鼓
膜16和耳道17定向的平臺，以使換能器磁體34處于基本最佳位置以從發(fā)射器組 合件接收信號。
圖4A示出本發(fā)明所圍繞的助聽系統(tǒng)40的較佳實施例。助聽系統(tǒng)40包括安裝 于右耳耳道中并在鼓膜16上相對于磁體換能器28定位的發(fā)射器組合件42 (為清 楚起見用形成橫截面圖的殼體44表示)。在本發(fā)明的較佳實施例中，換能器28 在鼓膜凸區(qū)32抵靠于鼓膜16。換能器還可位于中耳的其它聲學(xué)部分上，包括錘骨 (見圖3A和3B)、砧骨20和鐙骨22。當(dāng)位于鼓膜16的鼓膜凸區(qū)32上時，換能 器28自然地相對于耳道17傾斜。傾斜度根據(jù)情況而不同，但一般相對耳道呈60 °角。
發(fā)射器組合件42具有配置成與人的耳道壁的特性相匹配的殼體44。殼體44 優(yōu)選密合地配入到人耳道中以使發(fā)射器組合件42被重復(fù)地插入或從耳道中移除并 且當(dāng)重新插入到人耳時仍然能夠很好地對準(zhǔn)。在所述實施例中，殼體44也被配置 成支承線圈46和磁心48以當(dāng)發(fā)射器組合件42被正確地安裝于耳道17中時使磁心 48的末端相對換能器28位于正確的距離和方向。磁心48—般包括鐵素體，但可 以是具有高導(dǎo)磁率的任何材料。
在一較佳實施例中，線圈46沿磁心的部分長度或全部長度纏繞在磁心48的 外緣周圍?？偟貋碚f，線圈具有足夠的匝數(shù)以最佳地向換能器28驅(qū)動電磁場。匝 數(shù)的變化取決于線圈直徑、磁心直徑、基于人耳道大小的線圈長度以及線圈和磁心 組合件的可接受直徑。 一般來說，隨著磁心直徑的增加，由磁場作用于磁體上的力 增加，并因此增加系統(tǒng)的效率。然而，這些參數(shù)受到人耳解剖結(jié)構(gòu)的限制。如圖 4A所示，線圈46可僅纏繞磁心的一部分長度，使磁心的末端進一步伸入耳道17, 它一般在到達鼓膜16時收斂。
一種將殼體44匹配于耳道內(nèi)部尺寸的方法是在包括鼓膜的耳道腔中形成壓 痕。然后從陰性的壓痕制造陽性包埋體。隨后從陽性的包埋體形成殼體的外表面， 它重現(xiàn)壓痕的外表面。線圈46和磁心48根據(jù)相對于換能器28凸出定位的理想方 向被放置和安裝在殼體44中，所述理想方向可從耳道和鼓膜的陽性包埋體確定。 在又一實施例中，發(fā)射器組合件42還包括具有微調(diào)能力以定向線圈和磁心組合件 以使磁心相對于殼體和/或線圈定向和定位的安裝平臺(未示出)。在另一實施例 中，對單人進行CT、 MRI或光學(xué)掃描以產(chǎn)生耳道和鼓膜的3D模型。該3D模型 隨后被用來形成殼體44的外表面并安裝磁心和線圈。
如圖4A的實施例所示，發(fā)射機組合件42還包括位于殼體44內(nèi)的數(shù)字信號處
理(DSP)單元和其它元件50以及電池52。殼體44的近端53是開口 54并且具 有位于殼體上的輸入換能器(麥克風(fēng))56以直接接收進入聽覺耳道17的環(huán)境聲。 開放式腔室58為包含于其內(nèi)的殼體44和發(fā)射器組合件42等器件提供入口 。牽引 線60也被包含在殼體44中以使發(fā)射器組合件能容易地從耳道中移去。
在許多實施例中，較為有利地，殼體的聲學(xué)開口 62允許環(huán)境聲進入殼體的開 放式腔室58。這使環(huán)境聲沿發(fā)射器組合件42的內(nèi)部腔室經(jīng)過開放的體積58并經(jīng) 過殼體44遠端處的一個或多個開口 64。因此，環(huán)境聲波可到達并直接振動鼓膜16 并單獨將振動作用于鼓膜。開放式通道設(shè)計提供多個實質(zhì)上的優(yōu)點。首先，開放式 通道17使許多聲學(xué)助聽系統(tǒng)中普遍存在的堵塞耳道的堵塞影響最小化。其次，開 放式通道使高頻空間定位線索直接被傳送至鼓膜17。第三，進入耳道16的自然環(huán) 境聲使電磁驅(qū)動有效的聲級輸出受到限制或者以比堵塞耳道17的助聽系統(tǒng)低得多 的水平截止。最后，完全開放的殼體保留患者的自然耳蝸衍射線索，從而對環(huán)境適 應(yīng)性影響很小，如Hoffman等(1998)中所述那樣。
如圖5所示，在操作中，進入外耳和耳道17的環(huán)境聲由位于開放式耳道17 中的麥克風(fēng)56捕獲。麥克風(fēng)56將聲波轉(zhuǎn)換成模擬電信號以由發(fā)射器組合件42的 DSP單元68處理。DSP單元68可選擇地耦合于輸入放大器(未示出)以放大電 信號。DSP單元68典型地包括將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器66。數(shù) 字信號隨后被任何數(shù)量的數(shù)字信號處理器和濾波器68處理。處理可包括頻率濾波、 多頻帶壓縮、噪聲抑制和降噪算法的任何組合。數(shù)字處理信號隨后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器 70被轉(zhuǎn)換回模擬信號。模擬信號被形成并放大并被送至線圈46，線圈46產(chǎn)生含代 表原始聲音信號的音頻信息的已調(diào)制電磁場并與磁心48 —起將電磁場引導(dǎo)向換能 器磁體28。換能器磁體28響應(yīng)電磁場振動，由此使與之耦合的中耳聲學(xué)部分(例 如圖4A中的鼓膜或圖3A和3B中的錘骨18)振動。
在一個較佳實施例中，發(fā)射器組合件42包括具有一般大于6kHz頻率響應(yīng)帶 寬的濾波器，該頻率更佳地在大約6kHz和20kHz之間，最佳地在大約6kHz和13kHz 之間。這樣的發(fā)射器組合件42與傳統(tǒng)助聽器中存在的傳統(tǒng)發(fā)射器的區(qū)別在于更高 的帶寬導(dǎo)致位于聽覺耳道入口或耳道17內(nèi)的麥克風(fēng)56對空間定位線索更大程度的 保留。麥克風(fēng)56的放置和更高的帶寬濾波器使語音接收閾值提高至較現(xiàn)有對聲源 存在干擾的助聽系統(tǒng)高5dB以上。由于中心機制，這種SRT的明顯提高在有限帶 寬、有限增益和沒有耳廓衍射線索的聲音處理的現(xiàn)有助聽器中是不可能的。
對大多數(shù)聽力受損患者而言，在較高分貝范圍下的聲音再現(xiàn)是不必要的，因
為他們的自然聽力機制仍然能夠接收在那個范圍內(nèi)的聲音。對本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員而 言，通常將其稱之為復(fù)聰現(xiàn)象，即聽力受損患者的高聲感知"正趕上"正常聽力人
員在高聲下的高聲感知力(Moore， 1998)。因此，開放式通道裝置被配置成在自 然聲學(xué)聽覺起作用的水平下切斷或飽和。這樣能大為降低驅(qū)動發(fā)射器組合件所需的 電流，從而實現(xiàn)更小型的電池和/或更長的電池壽命。由于反饋增加并因此限制裝 置的功能性增益，大開口在聲學(xué)助聽器中是不可行的。在本發(fā)明的電池驅(qū)動裝置中， 由于鼓膜直接振動，聲學(xué)反饋明顯減弱。由于鼓膜作為揚聲器椎體，這使振動最終 導(dǎo)致在耳道中產(chǎn)生聲音。然而，所產(chǎn)生的聲能的能級明顯小于在耳道中產(chǎn)生直接聲 能的傳統(tǒng)助聽器中的聲能能級。這導(dǎo)致比傳統(tǒng)聲學(xué)助聽器大得多的開放式耳道電磁 發(fā)射器和換能器的功能性增益。
由于輸入換能器(例如麥克風(fēng))位于耳道內(nèi)，因此麥克風(fēng)能接收和發(fā)送高頻 三維空間線索。如果麥克風(fēng)不位于聽覺耳道內(nèi)(例如如果麥克風(fēng)位于耳后(BTE))， 則到達其麥克風(fēng)的信號不帶有依賴空間的耳廓線索。因此成為空間信息的機會很小。
圖4B示出發(fā)射器組合件42的另一實施例，其中麥克風(fēng)56位于殼體44的耳 道的開口附近并且線圈46位于殼體44的內(nèi)壁上。磁心62位于線圈46的內(nèi)徑中并 且可安裝于殼體44或線圈46。在該實施例中，環(huán)境聲仍然進入耳道并穿過開放式 腔室58和逸出端口 68以直接振動鼓膜16。
現(xiàn)在參照圖6A和6B，圖中示出另一實施例，其中一個或多個DSP單元50 和電池52位于驅(qū)動單元70中的聽覺耳道外。驅(qū)動單元70可經(jīng)由耳鉤鉤在耳廓15 的頂端。這種結(jié)構(gòu)為殼體44的開放式腔室58提供額外的間隙(圖4B)，并允許 引入不另行配合在每個人的耳廓中的器件。在該實施例中，還優(yōu)選使麥克風(fēng)56位 于耳道17的開口內(nèi)或開口處以獲得來自外耳17的高帶寬空間定位線索的利益。如 圖6A和6B所示，進入耳道17的聲音由麥克風(fēng)56捕獲。該信號隨后經(jīng)由連接于 殼體44的插口 76的纜線74中的輸入線被送至位于驅(qū)動單元70中的DSP單元50 以等待處理。 一旦信號由DSP單元50處理，則信號由輸出線通過電纜74回接的 輸出線被傳送至線圈46。
圖7是示出有效輸出聲壓水平(SPL)相比輸入聲壓水平的曲線圖。如圖所示， 由于本發(fā)明的助聽系統(tǒng)40提供開放式聽覺耳道17，因此能直接使環(huán)境聲通過聽覺 耳道并直接傳送到鼓膜17上。如曲線圖所示，標(biāo)有"聲學(xué)"的直線表示通過開放 式耳道直接到達鼓膜的聲學(xué)信號。標(biāo)有"放大"的直線示出通過本發(fā)明的助聽系統(tǒng)
被引向鼓膜的信號。在輸入節(jié)點水平Lk，輸出線性地增加。在輸入飽和層LS上方， 放大的輸出信號受到限制并且不再隨著輸入水平的增加而增加。如圖所示，在輸入
水平Lk和Ls之間，輸出可以被壓縮。標(biāo)有"組合的聲學(xué)+放大"的直線表示聲 學(xué)信號和增大信號的組合效果。要注意盡管放大系統(tǒng)的輸出在Ls上方飽和，然而 由于來自開放式耳道的聲學(xué)輸入，組合效果是有效聲音輸入繼續(xù)增加。
已以示例和闡述為目的對本發(fā)明較佳實施例給出前面的說明。這種說明不是 窮盡性的或者將本發(fā)明限制在所公開的準(zhǔn)確形式。顯然，許多修改和變化對本領(lǐng)域 內(nèi)技術(shù)人員而言都是明顯的。本發(fā)明的范圍由下面的權(quán)利要求書及其等效物限定。
權(quán)利要求
1.一種助聽系統(tǒng)，包括輸入換能器，所述輸入換能器可置于用戶的耳道內(nèi)以捕獲進入用戶耳道的環(huán)境聲；以及發(fā)射器組合件，所述發(fā)射器組合件從所述輸入換能器接收電信號，所述發(fā)射器組合件包括頻率響應(yīng)帶寬在6.0kHz-20kHz范圍內(nèi)的信號處理器，所述發(fā)射器組合件被配置成將經(jīng)濾波的信號傳送給置于用戶的中耳或內(nèi)耳中的輸出換能器；其中所述輸入換能器和所述發(fā)射器組合件的配置提供允許環(huán)境聲直接到達用戶中耳的開放式耳道。
2. 如權(quán)利要求1所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述頻率響應(yīng)帶寬允許在7kHz 一13kHz的范圍內(nèi)將高頻定位線索傳送至用戶的中耳。
3. 如權(quán)利要求l所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，包括具有容納所述輸入換能 器、以及所述發(fā)射器組合件的至少一部分的開放式腔室的殼體，所述殼體的外表面 被配置成與用戶的耳道的特性匹配，所述殼體包括配置為毗鄰耳道入口放置的第一端以及配置為放置于鼓膜附近 的第二端，其中所述第二端包括允許來自耳道入口外部的環(huán)境聲直接到達用戶中耳 的一個或多個開口。
4. 如權(quán)利要求1所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射器組合件包括光學(xué) 發(fā)射器。
5. 如權(quán)利要求l所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射器組合件包括聲學(xué) 發(fā)射器。
6. 如權(quán)利要求l所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射器組合件包括液壓 發(fā)射器。
7. 如權(quán)利要求l所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射器組合件包括電磁 發(fā)射器和從所述信號處理器接收信號的傳送元件，所述電磁發(fā)送器通過所述傳送元 件將經(jīng)濾波的信號傳遞至所述輸出換能器。
8. 如權(quán)利要求7所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理器、電磁發(fā)送 器和傳送元件被設(shè)置在用戶的耳道內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求7所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理器位于用戶的耳廓后面并且所述電磁發(fā)射器和傳送元件位于用戶的耳道內(nèi)。
10. 如權(quán)利要求7所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出換能器耦合于中耳的聲學(xué)部分，所述換能器被配置成從所述傳送元件接收所述經(jīng)濾波的信號。
11. 如權(quán)利要求10所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述經(jīng)濾波的信號是已調(diào)制電磁場的形式。
12. 如權(quán)利要求ll所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述換能器耦合于用戶的鼓膜。
13. 如權(quán)利要求12所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述換能器被嵌入到配置成可松脫地與鼓膜表面接觸的圓錐形膜中。
14. 如權(quán)利要求1O所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述換能器包括永磁體。
15. 如權(quán)利要求3所述的助聽系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入換能器位于所述殼體的第一端。
16. —種方法，包括 將輸入換能器置于用戶的耳道內(nèi)；將指示所述輸入換能器接收到的環(huán)境聲的信號傳送至發(fā)射器組合件； 在所述發(fā)射器組合件處用具有大于大約6.0 kHz的帶寬的信號處理器對所述信號進行濾波；將經(jīng)濾波的信號傳遞給用戶的中耳或內(nèi)耳；以及其中所述輸入換能器和發(fā)射器組合件的放置提供允許未經(jīng)濾波的環(huán)境聲直接到達用戶中耳的開放式耳道。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述信號處理器具有在6 kHz與20 kHz之間的帶寬。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)濾波的信號包括高頻空間定位線索。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射器組合件包括與所述信號處理器通信的電磁發(fā)射器和傳送元件，其中將經(jīng)濾波的信號傳遞至用戶的中耳包括將信號從所述信號處理器引導(dǎo)至所述電磁發(fā)射器；通過所述傳送元件將經(jīng)濾波的電磁信號從所述電磁發(fā)射器傳遞至中耳。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，包括將換能器耦合于用戶的鼓膜，其中通過所述傳送元件將經(jīng)濾波的電磁信號從所述電磁發(fā)射器傳遞至中耳是 通過將所述經(jīng)濾波的電磁信號傳遞給根據(jù)所述濾波的電磁信號機械地振動的換能 器來實現(xiàn)的。
21. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，包括將所述電磁發(fā)射器和所述 發(fā)送元件置于耳道內(nèi)并將所述信號處理器置于耳道外。
22. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，傳遞經(jīng)濾波的信號包括傳遞經(jīng) 濾波的光學(xué)信號。
23. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，傳遞經(jīng)濾波的信號包括傳遞經(jīng) 濾波的聲學(xué)信號。
24. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，包括將所述信號處理器、電磁 發(fā)射器和傳送元件置于耳道內(nèi)。
25. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，提供開放式耳道是通過將所述 輸入換能器、以及所述發(fā)射器組合件的至少一部分置于殼體的開放腔室內(nèi)來實現(xiàn) 的，所述殼體包括允許未經(jīng)濾波的環(huán)境聲直接到達用戶中耳的開口 。
26. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述輸入換能器和發(fā)射器組合 件的放置減少反饋并提供大約3dB —約8dB的信噪比。
27. —種助聽系統(tǒng)，包括 可置于用戶的耳道中的麥克風(fēng)裝置；用于從所述麥克風(fēng)裝置接收電信號的發(fā)射器裝置，所述發(fā)射器裝置包括大于 約6.0kHz的頻率響應(yīng)帶寬，所述發(fā)射器裝置被配置成將經(jīng)濾波的信號傳向用戶的 中耳；以及用于提供允許環(huán)境聲直接到達用戶的中耳的開放式耳道的裝置。
全文摘要
本發(fā)明給出提供增強的高頻響應(yīng)的助聽系統(tǒng)和方法。該高頻響應(yīng)提高助聽系統(tǒng)的信噪比并允許保留和傳輸高頻空間定位線索。
文檔編號H04R25/00GK101208992SQ200680020181
公開日2008年6月25日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月3日
發(fā)明者R·C·帕金斯, S·普拉 申請人:耳鏡股份有限公司