JP5586467B2 - オープンイヤー骨伝導聴取デバイス - Google Patents

Description

本発明は、口内および／またはその周囲の歯または骨構造を通して、振動を伝達するための方法および装置に関する。

ヒトの耳は、概して、外耳と、中耳と、内耳との３つの領域に分類可能である。外耳は、概して、外側の耳介と、音を中耳に到達させる管状路である外耳道とを備える。外耳は、鼓膜（太鼓状の膜）によって、中耳と隔てられる。中耳は、概して、鼓膜から内耳への機械的導体を形成する、耳小骨として知られる３つの小骨を備える。最後に、内耳は、聴覚神経に接続される多数の繊細な感覚有毛細胞を含む体液によって満たされた構造である、蝸牛を含む。

発話行為は、肺、声帯、頭蓋骨内の反響、および顔面筋を使用して、口および鼻から放出される音響信号を発生させる。話者は、２つの方法で本音を聴取する。１つ目は、「気導聴取」と呼ばれるものであって、外耳（太鼓状の膜）の振動によって開始され、順に、中耳（耳小骨）への信号伝達に続いて、内耳（蝸牛）が聴覚神経内で信号を発生させ、最終的に脳によって復号され、音として解釈される。聴取の２つ目の方法は、「骨伝導聴取」であって、音の振動が顎／頭蓋骨から内耳へと直接伝達される際に生じるものであって、したがって、外耳および中耳を迂回する。本骨伝導聴取の効果の結果として、外耳道を完全に塞ぐ際でも、自身の声を聴くことが可能である。これは、発話行為が、体骨、特に、頭蓋骨内で振動を誘発するためである。骨伝導によって発生する音の知覚される質は、気導からの音と同等ではないが、骨伝導信号は、発話された情報を再現するために十分である以上の情報を伝える。

米国特許出願第２００４／０２０２３４４号に記載されるように、骨伝導を使用し、頭皮、外耳道、乳様突起（耳の後）、喉、頬骨、およびこめかみ等の場所において、骨と間接的に接触するように外部装着される、市販のいくつかのマイクロホンが存在する。それらはすべて、骨とセンサとの間の皮膚の存在のため、情報の損失を考慮する必要がある。例えば、Ｔｅｍｃｏ ｖｏｉｃｅｄｕｃｅｒは、耳内および頭皮上に搭載されるのに対し、Ｒａｄｉｏｅａｒ Ｂｏｎｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｄｓｅｔは、頬および顎骨上に搭載される。同様に、喉に搭載される骨伝導マイクロホンが開発されている。ヒトの喉に搭載するマイクロホンは、マイクロホンを開口部内に固定された状態に保持し、マイクロホンがヒトの喉に接触し骨伝導を使用するように成形および配列される開口部を伴う、プレートを含む。外耳道内に装着される骨伝導マイクロホンは、外側の外耳道からの振動信号を捕捉する。頭皮、顎、および頬骨上に搭載されるマイクロホンは、それぞれの場所において、頭蓋骨の振動を捕捉する。上述のデバイスは、市場化に成功しているが、多くの欠点が存在する。第１に、センサと骨との間に皮膚が存在するため、信号が減衰され、雑音信号によって劣化される場合がある。本制限を克服するために、多くのそのようなデバイスは、骨とセンサとの間の良好な接触をもたらすために、センサ上に印加される何らかの形態の圧力を必要とする。本圧力は、マイクロホンの装着者に不快感をもたらす。さらに、一部のユーザにとっては、耳感染（耳用マイクロホンの場合）および頭痛（頭皮および顎骨用マイクロホンの場合）につながる可能性がある。

いくつかの口腔内骨伝導マイクロホンが報告されている。公知の事例の１つでは、マイクロホンは、ユーザがセンサ上に圧縮力を印加することによって、上下顎間に保持される磁歪材料から成る。歯振動が、センサによって捕捉され、電気信号に変換される。センサ全体が、スキューバダイバーのマウスピースの一部である。

米国特許出願第２００４０２０２３４４号は、口内の少なくとも１つの歯と接触する音変換器要素を含む、ヒトの口内に装着される歯用マイクロホン装置を開示する。変換器は、発話に応答して、電気信号を生成し、音変換器からの電気信号は、外部装置に伝達される。音変換器は、ＭＥＭＳ加速度計であることが可能であって、ＭＥＭＳ加速度計は、信号調整のための信号調整回路に連結可能である。信号調整回路は、送信機にさらに連結可能である。送信機は、任意の種類のＲＦ送信機、光送信機、あるいはＢｌｕｅｔｏｏｔｈデバイスまたはＷｉ−Ｆｉネットワークに送信するデバイス等の任意の他の種類の送信機であることが可能である。

第１の側面では、ユーザの骨を通して音声信号を伝達するためのシステムおよび方法は、入口または第１の外耳道内に位置付けられる第１のマイクロホンから音声信号を受信するステップと、第１の変換器を振動させ、骨を通して、音声信号を可聴的に伝達するステップとを含む。

第２の側面では、聴取デバイスは、入口または第１の外耳道内に位置付けられる第１のマイクロホンと、第１のマイクロホンに連結される第１の変換器であって、第１のマイクロホンからの信号に従って振動し、骨を通して、音声信号を可聴的に伝達する、第１の変換器とを含む。

別の側面では、骨伝導補聴デバイスは、外耳道の入口またはその中に配置される二重外部設置マイクロホンと、互いに通信する二重変換器を含む口腔器具とを含む。

さらに別の側面では、骨伝導補聴デバイスは、外耳道の入口またはその中に配置される二重外部設置マイクロホンと、互いに通信する二重変換器を含む口腔器具とを含む。デバイスによって、ユーザは、音が、生の信号と「位相シフト」信号を使用して、蝸牛に伝達され、指向性を患者に適用する際、最適音局所化（および、指向性）のために、耳介を利用するマイクロホンの位置のため、最も自然な音入力を享受することが可能となる。

さらに別の側面では、骨伝導補聴デバイスは、外耳道の入口またはその中に配置される二重外部設置マイクロホンを含み、マイクロホンは、耳（耳介）のそれぞれの後、上、または襞内に設置される独立筐体内に位置付けられる信号プロセッサ、電源、送信機、およびアンテナ等の回路に連結される。マイクロホンによって受信される音響信号は、信号プロセッサによって、増幅および／または処理され、処理された信号は、口腔器具内で電子的に連結される１つまたは二重の変換器を含む、口腔器具に無線で連結される。

上述の側面の実装は、以下の１つ以上を含み得る。信号プロセッサ、電源、送信機、およびアンテナ等のマイクロホンに連結される回路は、筐体内に位置付け可能である。回路は、耳の後または耳介の１つ以上の襞内の筐体内に設置可能である。第２のマイクロホンは、第２の外耳道の入口またはその中に位置付け可能である。マイクロホンは、第１および第２の耳からの音信号を受信し、それぞれ、第１および第２の変換器と無線で連結され、振動する。音は、本質的に、指向性であるため、第１の耳でマイクロホンによって感知される音レベルは、音レベルがより高く、第１のマイクロホンに最初に到達する場合がある。自然的頭影効果および第１の耳における第１のマイクロホンと第２の耳における第２のマイクロホンとの間の距離に及ぶ音の飛行時間は、第１のマイクロホンによって感知される音と比較して、第２の耳における第２のマイクロホンで受信される音信号の音量を低くし、数ミリ秒遅延させる場合がある。二重変換器口腔器具の場合、第１の変換器は、第１のマイクロホンに付随する回路からの高音レベルを受信し、第２の変換器は、第２のマイクロホンに付随する回路からのより低く、若干遅延した音レベルを受信する。これによって、第２の変換器において、振幅差および位相シフト信号を発生させることになるであろう。第１の変換器は、高音レベルを受信し、第２の変換器は、位相シフトされた低音を受信し、高音および位相シフト低音が、蝸牛内でユーザに指向性の知覚をもたらす。デバイスは、少なくとも、第１の周波数範囲および第２の周波数範囲に音声信号をフィルタリングするために、第１のマイクロホンに連結される回路と、ユーザの骨を通して、第１の周波数範囲を伝達する第１の変換器と、第２の外耳道の入口またはその中に位置付けられる第２のマイクロホンと、第２のマイクロホンに連結され、第２の周波数範囲の音声信号を調節する回路と、ユーザの骨を通して、第２の周波数範囲を伝達するための第２の変換器とを含むことが可能である。第２のマイクロホンに連結される第２の回路は、付加的位相シフト回路を含み、音声信号レベル差および／または第１の音声信号に対する第２の音声信号の時間遅延（位相シフト）の規模を増減し、頭影効果およびマイクロホンの物理的分離により生じる自然減衰ならびに時間遅延によってもたらされる以上の程度まで、指向性の知覚を向上させ得る。

電子機器および変換器デバイスは、可撤性歯科または口腔器具内または上に着設、接着、または別様に埋入され、補聴アセンブリを形成する、あるいは歯または上下顎骨に直接着設され得る。そのような可撤性口腔器具は、従来の歯科印象方法によって取得される歯科構造の複製モデルを利用して、熱形成プロセスから加工される特注デバイスであり得る。電子機器および変換器アセンブリは、直接、または信号を処理および増幅するための受信機を通して、着信音を受信し、歯、あるいは上顎骨、下顎骨、もしくは口蓋骨構造等の他の骨構造に連結される振動変換器要素を介して、処理された音を伝達し得る。

少なくとも１つの歯を介して振動を伝達するためのアセンブリは、概して、一変形例では、少なくとも１つの歯の少なくとも一部と適合可能な形状を有する筐体と、筐体内または上に配置され、少なくとも１つの歯の表面と振動連通する作動可能変換器とを備えてもよい。さらに、変換器自体は、電子機器と別個のアセンブリであってもよく、歯の別の表面に沿って位置付けられ得る。

複数の構成要素を利用する他の変形例では、概して、第１の構成要素は、永久または半永久接着剤を使用して、歯または複数の歯に着設され得る一方、第２の可撤性構成要素は、第１の構成要素に着設、接着、または別様に添着され得る。第１の構成要素を歯または複数の歯に着設するための接着剤の実施例は、医療提供者によって塗布および／または除去されることが意図される、セメントおよびエポキシ樹脂を含み得る。典型的歯科用セメントの実施例は、酸化亜鉛ユージノール、リン酸亜鉛、ケイリン酸亜鉛、ポリアクリル酸亜鉛、ポリカルボン酸亜鉛、グラスアイオノマー、樹脂系、ケイ酸系セメント等を含むが、それらに限定されない。

第１の構成要素は、機構および／または電子機器（例えば、アクチュエータ、プロセッサ、受信機等）の一部または全部を含むか、あるいは全く含まないことも可能である一方、第１の構成要素に着設可能な第２の構成要素もまた、バッテリ等の機構および／または電子機器の任意の組み合わせを含むことが可能である。これらの２つの構成要素は、種々の機構、例えば、電磁気的、機械的、化学的アタッチメント、あるいはこれらの連結機構の一部または全部の組み合わせを利用して、一時的に連結され得る。

一実施例では、電子機器および／または変換器アセンブリは、歯表面に直接接着される光硬化アクリル系合成材料、あるいは歯に直接着設される、または口腔器具の一部として統合される、金属ブラケット（例えば、ステンレス鋼、ニッケルチタン、ニッケル、セラミック、合成物等）を備え得る、対応する歯科用アンカもしくはブラケットに係合するための表面に沿って、チャネルまたは溝を画定し得る。歯科用アンカは、２つが嵌合係合するように相互嵌めされ得るように、チャネルまたは溝の形状に対応する形状に構成され得る。このように、変換器は、歯科用アンカに対して直接振動してもよく、次いで、これらの信号は、歯に直接伝達され得る。電子機器および／または変換器アセンブリの密閉は、特別に適合されたリテーナまたはブラケット上に搭載され得る電子機器封入体のための単一サイズを利用することによって、そのようなデバイスの製造を促進し得る。

さらに別の変形例では、ブラケットは、強磁性または電磁性であって、同様に磁気構成要素に連結するための補助的磁気構成要素を含み得る筐体に、磁力によって可撤性に連結され得る。ブラケットの磁気部分は、封入されてもよく、またはブラケット全体が、磁気であり得る。１つ以上のアライメント部材、またはブラケットに沿って画定されるアームは、アライメントステップに伴って整列することによって、筐体とのブラケットのアライメントを促進し得る。

代替ブラケットは、ユーザの口内に快適に適合するように十分に定寸される円筒形構成に構成され得る。例えば、そのようなブラケットの好適な寸法は、直径５乃至１０ｍｍおよび長さ１０乃至１５ｍｍの範囲であり得る。代替として、ブラケットは、例えば、卵形、キュービクル等、様々に成形され得る。ネジ山で構成される外表面を有する電子機器および／または変換器アセンブリは、アセンブリをブラケット内に回転させ、振動連結のための固定着設を達成することによって、ブラケット内に螺入され得る。

ブラケットを利用する他の変形例は、電子機器および／または変換器アセンブリが、保持タブを介して、位置付けおよび固定され得る、受容チャネルを画定し得る。さらに他の変形例は、２つの構成要素を互いに固定するための突起停止部材、または連結のための他の機械的機構を利用し得る。

機械的連結機構に加えて、また、化学的アタッチメントが利用され得る。電子機器および／または変換器アセンブリは、非永久接着剤、例えば、ユージノールおよび非ユージノールセメントを介して、ブラケットに接着され得る。ユージノール仮セメントの実施例は、Ｔｅｍｒｅｘ（Ｆｒｅｅｐｏｒｔ、ＮＹ）から市販の酸化亜鉛ユージノール、またはＺｅｎｉｔｈ Ｄｅｎｔａｌ（Ｅｎｇｌｅｗｏｏｄ、ＮＪ）から市販のＴｅｍｐｏＣｅｍ（登録商標）を含むが、それらに限定されない。非ユージノール仮セメントの他の実施例は、ＰＲＯＶＩＳＣＥＬＬ^ＴＭ（Ｓｅｐｔｏｄｏｎｔ， Ｉｎｃ．、Ｏｎｔａｒｉｏ、Ｃａｎａｄａ）ならびにＮＯＭＩＸ^ＴＭＣｅｎｔｒｉｘ， Ｉｎｃ．、Ｓｈｅｌｔｏｎ、ＣＴ）等、市販のセメントを含むが、それらに限定されない。

システムの利点は、以下の１つ以上を含み得る。システムによって、ユーザは、音が、生の信号および「位相シフト」信号を使用して、蝸牛に伝達され、指向性を患者に適用する際、最適音局所化（および、指向性）のために、耳介を利用するマイクロホンの位置のため、最も自然な音入力を享受可能となる。付加的利点は、第１の耳における第１のマイクロホンおよび第２の耳における第２のマイクロホンが、指向性音源に対して、音レベルおよび位相差を感知し、これらの信号の差異が調整され、骨伝導を通して、器具装着者の２つの蝸牛にこれらの音の差異を送達する二重骨伝導変換器に伝達される際、マイクロホンのそれぞれの位置の物理的分離によってもたらされる。高音質入力は、患者に、耳介の音反射性ならびにマイクロホン配置のため向上された音指向性を使用可能にするであろう、外耳道内またはその入口にマイクロホンを配置することによって捕捉される。本配列は、気導補聴器において必要されるように、マイクロホンとスピーカを分離して、ハウリングの機会を低減する必要性を回避し、耳介の音反射性を利用するためのマイクロホンの配置を可能にする。また、システムは、互いに電気接触する２つの骨伝導変換器のため、より優れた音指向性を可能にする。変換器に送信される前の信号の処理と、互いに通信可能な変換器とによって、システムは、２つの別個のマイクロホンによって感知される音レベルおよび音の位相シフトが、口腔器具内に含まれる骨伝導変換器を介して、音の送達中に保持されることを確実にすることによって、可能な最善の音局所化をもたらす。また、システムは、歯骨振動を活用して、無線口腔内マイクロホンを構成する、コンパクト、快適、経済的、かつ実践的方法を提供する。

装着者にとって有利な本発明の別の側面は、外耳道内にマイクロホンを設置し、一時的に固定する、マイクロホンのための筐体である。筐体は、少なくとも１つ、恐らくは、複数の開口部を含み、外部から、筐体を通して、鼓膜へと音を通過させるであろう。本開口部は、装着者が、その非補助可聴範囲内で適度に大きな音を知覚可能なように、少なくとも低周波数音、恐らくは、高周波数音の通過を可能にするであろう。これによって、装着者は、完全なシステムによっても増幅されないことがある適度に大きな音を知覚可能となるであろう。加えて、本デバイスの装着者が発話する際、骨伝導は、口から内耳および中耳へと音を運び、鼓膜を振動させる。外耳道は、マイクロホンを含む筐体によって完全に閉塞される場合、装着者は、その声音を通常よりも大きく知覚するであろう（閉塞として知られる効果）。筐体内の開口部は、鼓膜から発せられる音を妨げなく筐体に通過させ、閉塞効果を低減させるであろう。本聴取システムの増幅変換器は、ある種類の音響補聴器に典型的なように、外耳道内ではなく、口腔器具内に設置されるため、本筐体内の開口部は、増幅された音の送達に干渉せず、音響補聴器内のマイクロホンと同じ外耳道内に設置されるスピーカとの間のハウリングは、従って低減されるであろう。
本発明は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
ユーザの骨を通して音声信号を伝達する方法であって、
入口または第１の外耳道内に位置付けられる第１のマイクロホンから音声信号を受信するステップと、
第１の変換器を振動させ、該骨を通して、該音声信号を可聴的に伝達するステップと
を包含する、方法。
（項目２）
マイクロホン筐体内のマイクロホンのための回路を位置付けるステップを包含する、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記回路は、信号プロセッサと、電源と、送信機と、アンテナとを備える、項目２に記載の方法。
（項目４）
前記回路は、耳の後に設置される、項目２に記載の方法。
（項目５）
耳介の１つ以上の襞内に前記回路を位置付けるステップを包含する、項目２に記載の方法。
（項目６）
前記マイクロホン筐体は、音を通過させるための１つ以上の開口部を備える、項目２に記載の方法。
（項目７）
第２の外耳道の入口またはその中に位置付けられる第２のマイクロホンから、第２の音声信号を受信するステップを包含する、項目１に記載の方法。
（項目８）
第１および第２の耳から音信号を受信し、それぞれ、第１および第２のマイクロホンを振動させるステップを包含する、項目１に記載の方法。
（項目９）
前記第１のマイクロホンは、高音レベルを受信し、前記第２のマイクロホンは、低音レベルを受信する、項目８に記載の方法。
（項目１０）
前記第１および第２のマイクロホンは、頭影効果および該マイクロホンの物理的分離のため、レベルおよび位相が異なる音を捕捉する、項目８に記載の方法。
（項目１１）
前記第１のマイクロホンは、高音レベルを受信し、前記第２のマイクロホンは、位相シフトされた低音レベルを受信し、該高音レベルおよび該位相シフト低音レベルは、前記ユーザに指向性の知覚を提供する、項目１に記載の方法。
（項目１２）
少なくとも、第１の周波数範囲および第２の周波数範囲に前記音声信号をフィルタリングするステップと、
前記第１の変換器を振動させ、前記ユーザの骨を通して、該第１の周波数範囲を伝達するステップと、
第２の変換器を振動させ、該ユーザの骨を通して、該第２の周波数範囲を伝達し、該ユーザに指向性を提供するステップと
を備える、項目１に記載の方法。
（項目１３）
聴取デバイスであって、
入口または第１の外耳道内に位置付けられる第１のマイクロホンと、
該第１のマイクロホンに連結される第１の変換器であって、該第１のマイクロホンからの信号に従って振動し、骨を通して、音声信号を可聴的に伝達する、第１の変換器と
を備える、デバイス。
（項目１４）
マイクロホン筐体内のマイクロホンに連結される回路を備える、項目１３に記載のデバイス。
（項目１５）
前記回路は、信号プロセッサと、電源と、送信機と、アンテナとを備える、項目１４に記載のデバイス。
（項目１６）
前記回路は、耳の後に設置される、項目１４に記載のデバイス。
（項目１７）
前記回路は、耳介の１つ以上の襞内に位置付けられる、項目１４に記載のデバイス。
（項目１８）
第２の外耳道の入口またはその中に位置付けられる、第２のマイクロホンを備える、項目１３に記載のデバイス。
（項目１９）
前記マイクロホンは、第１および第２の耳からの音信号を受信し、それぞれ、第１および第２の変換器を振動させる、項目１８に記載のデバイス。
（項目２０）
前記第１のマイクロホンは、高音レベルを受信し、前記第２のマイクロホンは、低音レベルを受信する、項目１９に記載のデバイス。
（項目２１）
前記第１のマイクロホンは、高音レベルを受信し、前記第２のマイクロホンは、位相シフトされた低音を受信し、該高音レベルおよび該位相シフト低音は、指向性の知覚を前記ユーザに提供することになる、項目１３に記載のデバイス。
（項目２２）
前記第１のマイクロホンに連結され、少なくとも、第１の周波数範囲および第２の周波数範囲に前記音声信号をフィルタリングする回路であって、前記第１の変換器は、ユーザの骨を通して、前記第１の周波数範囲を伝達する、フィルタリングする回路と、
入口または第２の外耳道内に位置付けられる、第２のマイクロホンと、
該第２のマイクロホンに連結され、該第２の周波数範囲の該音声信号を調節する、位相シフト回路と、
該ユーザの骨を通して、該第２の周波数範囲を伝達するための第２の変換器と、
を備える、項目１３に記載のデバイス。

図１は、例示的外耳道に搭載される聴取システムを示す。 図２−３は、図１の聴取システムの一例示的搭載を示す。 図２−３は、図１の聴取システムの一例示的搭載を示す。 図４は、概して、音を受信するためのものであって、聴覚信号を処理するためのプロセッサに電気的に接続される、少なくとも１つのマイクロホンを備え得る、受信変換器を利用する補聴アセンブリの一変形例の概略図を示す。 図５は、患者の口の外側に設置され、処理し、無線信号を介して、患者の口内に位置付けられる電子機器および／または変換器アセンブリに伝達するための聴覚信号を受信する、頬外送信機アセンブリを示す。 図６は、アンテナを介して、外部音発生デバイスおよび種々のパラメータを修正するための制御装置から信号を受信するためのプロセッサの概略図を示す。 図７は、骨内に予め移植されたインプラント支柱上に固定され得る、特注歯科用インプラント、例えば、永久歯冠内に埋入またはそのように構成される、補聴アセンブリを示す。 図８は、別個の筐体に埋入または着設されるのではなく、１つ以上の歯の表面に直接結合あるいは別様に接着される、電子機器および変換器アセンブリを示す。

図１は、例示的外耳道に搭載される聴取サブシステム１および２を示す。図１のシステムは、２つのマイクロホン７のそれぞれからの音信号を処理する。マイクロホン７は、開口部またはユーザの外耳道内に直接設置される。システム１−２はそれぞれ、バッテリ３と、信号プロセッサ４と、送信機５とを含み、すべて、耳介と頭蓋骨との間の耳の後に静置する、耳にクリップする筐体内に位置付け可能であるか、または代替として、耳の甲介内に位置付け可能である。送信機５は、順に、マイクロホン７に接続される、ワイヤ／アンテナ６に接続される。

各送信機５は、バッテリ１０によって駆動される変換器９を活性化する受信機８に、情報を送信する。頭部の両側は、１セットの受信機８と、変換器９と、バッテリ１０とを有することが可能である。本実施形態は、外耳道の入口またはその中に配置される二重外部設置マイクロホンと、互いに通信する二重変換器を含む口腔器具とを伴う、骨伝導補聴デバイスを提供する。デバイスによって、ユーザは、最適音局所化（および、指向性）のために耳介を利用する、マイクロホンの位置のため、最も自然な音入力を享受可能となるであろう。

別の実施形態では、マイクロホン７は、頭部の両側から音信号を受信し、それらの信号を処理し、頭部の片側の変換器に信号を送信し、音は、より高音レベルでマイクロホン７によって知覚される。位相シフト信号は、頭部の反対側の変換器９に送信される。次いで、これらの音は、音がより高い蝸牛内に「付与」され、反対の蝸牛で「相殺」され、ユーザに音の指向性の知覚をもたらすであろう。

さらに別の実施形態では、第１の耳におけるマイクロホン７は、頭部の第１の側から音信号を受信し、それらの信号を処理し、口腔器具の同一または第１の側上の変換器９に信号を送信する。第２の耳における第２のマイクロホン７は、マイクロホン７の頭影効果および物理的分離のため、第１のマイクロホンによって感知される音に対して、より振幅が小さく、遅延された音信号を受信し、口腔器具の第２の側上の第２の変換器９に対応する信号を送信する。変換器９からの音信号は、振幅および位相が異なるように、頭部の両側の各蝸牛によって知覚され、ユーザによる指向性の知覚をもたらすであろう。

図２−３は、ユーザの外耳道内のマイクロホン７を伴う、聴取システム１の一例示的搭載をより詳細に示す。そこに示されるように、バッテリ３、信号プロセッサ４、および送信機５等の構成要素は、耳の後または耳介の襞内に設置可能である。ヒトの耳介は、ほぼ未発達であって、通常、密接に接着した皮膚によって覆われる黄色線維軟骨の薄いプレートを伴う、頭部の側面に近接して存在する不動の貝殻状である。軟骨は、明確に画定された凹窩、隆起、および溝に成形され、不整形の浅い漏斗状を形成する。外耳道、すなわち、耳道に直接つながる最深凹みは、甲介と呼ばれる。それは、２つの小突起（前の舌状の耳珠および後の対珠）によって、部分的に覆われる。耳珠の上方には、顕著な隆起（耳輪）が、甲介底から生じ、耳介の上部の内側に湾曲した縁として連続する。内側の同心隆起（対耳輪）は、甲介を囲み、溝（耳輪の窩とも呼ばれる舟状窩）によって、耳輪と隔てられる。耳朶（肉厚の耳介の下部）は、軟骨を含まない外耳の唯一の領域である。また、耳介は、それを頭蓋骨および頭皮に固定するいくつかの未発達の小筋肉を有する。ほとんどの人において、これらの筋肉は、機能しないが、一部の人は、自発的に、限定的動きを発生させるように活性化することが可能である。外耳道は、若干湾曲した管であって、介底から内側に延在し、鼓膜で行き止まりとなって終端する。その外側の３分の１は、軟骨、その内側の３分の２は、骨から成る、管壁である。対耳輪（対耳輪）は、耳の襞状の「Ｙ」形状部分である。対珠は、耳の肉厚の耳朶の直上の甲介の椀の下方の軟骨性の縁である。

図３に最も良く示されるように、マイクロホン７は、外耳道内に位置付けられる。マイクロホン７は、ワイヤおよびアンテナ６を通して、送信機５と接続される。外耳道内のマイクロホン７の配置は、音が、直線信号および「位相シフト」信号を使用して、蝸牛に伝達され、指向性を患者に適用する際、最適音局所化（および、指向性）のために、耳介を利用するマイクロホンの位置のため、最も自然な音入力をユーザにもたらす。高音質入力は、患者に、耳介の音反射性ならびにマイクロホン配置のため向上された音指向性を使用可能にするであろう、外耳道内またはその入口にマイクロホンを配置することによって捕捉される。本配列は、マイクロホンとスピーカを分離して、ハウリングの機会を低減する必要性を回避し、耳介の音反射性を利用するためのマイクロホンの配置を可能にする。また、システムは、互いに電気接触する２つの骨伝導変換器のため、より優れた音指向性を可能にする。変換器に送信される前の信号の処理と、互いに通信可能な変換器とによって、システムは、可能な最善の音局所化をもたらす。

図３に概略的に示されるマイクロホン７は、外耳道内にマイクロホンを設置および固定するであろう筐体を含む。一実施形態では、筐体は、筐体は、少なくとも１つ、恐らくは、複数の開口部を含み、耳の外部から鼓膜へと音を通過させるであろう。筐体内の開口部は、音が、増幅せずに、その可聴範囲内にある場合、ユーザによる潜在的知覚のために、鼓膜へと妨げなく音を通過させるであろう。これは、骨伝導システムによる増幅の必要なく、装着者による大きな音の知覚を可能にするであろう。加えて、装着者の発話によって発生される骨伝導の連結を通した鼓膜の振動は、鼓膜における音の発生をもたらすであろう。本発生音は、鼓膜から、図３のマイクロホン７を含むマイクロホン筐体内の１つ以上の開口部を通して広がり、装着者が、発話の間に発生される異常に大きな音を知覚しないように、外耳道の閉塞効果を低減させる。

頭影効果およびマイクロホンの物理的分離のため、信号は、２つの異なるマイクロホンに到達するため、必然的にレベルおよび位相が異なるであろう。システムは、本効果を利用する。さらに、一実施形態では、信号処理回路を使用して、これらの差異を増幅させ、指向性の知覚を向上させることが可能である。

脳は、２つの蝸牛のそれぞれにおける異なる知覚を合わせる。換言すると、一方の蝸牛は、高音を受信し、他方の蝸牛は、第１の信号と比較して、若干遅延される、より低い音を受信する。システムは、本両耳間レベル差および位相シフトを保持し、第１の蝸牛への変換器の近接性のため、第１の信号を第１の蝸牛に送達する。また、システムは、その近接性のため、第２の信号を第２の蝸牛に送達し、脳は、情報を合わせ、例えば、左側が、右側と比較して、最初に、より高い信号を受信し、指向性信号として、脳に知覚されたことをユーザに知覚させる。

図４は、概して、音を受信するためのものであって、聴覚信号を処理するためのプロセッサ３２に電気的に接続される、マイクロホンを含み得る受信変換器３０を利用する、補聴アセンブリ１４の一変形例の概略図を示す。プロセッサ３２は、無線通信信号、例えば、外部遠隔制御装置３６および／または他の外部音発生デバイス、例えば、携帯電話、電話、ステレオ、ＭＰ３プレイヤ、ならびに他のメディアプレイヤからの入力制御信号を受信するために、アンテナ３４に電気的に接続され得る。マイクロホン３０およびプロセッサ３２は、任意の実践可能範囲の聴覚信号を検出および処理するように構成され得るが、一変形例では、例えば、２５０ヘルツ乃至２０，０００ヘルツの範囲の聴覚信号を検出するように構成され得る。検出および処理された信号は、患者の歯または複数の歯１２等の隣接または別様に連結される骨構造への変換器４０による振動伝達のための出力レベルを増加させる、増幅器４４を介して増幅され得る。

マイクロホン３０に関して、種々のマイクロホンシステムが利用され得る。例えば、マイクロホン３０は、デジタル、アナログ、圧電、および／または指向性型マイクロホンであり得る。そのような種々の種類のマイクロホンは、所望に応じて、アセンブリと併用されるように互換可能に構成され得る。

電源４２は、プロセッサ３２および変換器４０等の構成要素のそれぞれに接続され、それらに電力を提供し得る。アンテナ３４によって受信される制御または他の音発生信号は、アセンブリ１６への伝達のために、とりわけ、例えば、高周波、超音波、マイクロ波、Ｂｌｕｅ Ｔｏｏｔｈ（登録商標）を利用する任意の無線形態であり得る。外部遠隔制御装置３６は、ユーザが、例えば、音響集束、音量制御、フィルタリング、ミューティング、周波数の最適化、音調節、および音程調節等、電子機器および／または変換器アセンブリ１６の種々の音響パラメータを調節するために操作し得るように利用され得る。

送信される信号は、受信信号の付加的処理のために、内部プロセッサに接続され得る受信機を介して、電子機器および／または変換器アセンブリ１６によって受信され得る。受信信号は、変換器４０に通信されてもよく、歯の表面に対して、相応じて振動し、歯および骨を通して、その後、中耳へと振動信号を伝達し、ユーザの聴取を促進し得る。変換器４０は、任意の数の異なる振動機構として構成され得る。例えば、一変形例では、変換器４０は、電磁的に作動される変換器であり得る。他の変形例では、変換器４０は、例えば、２５０乃至２０，０００Ｈｚの振動周波数の範囲を有する圧電性結晶の形態であり得る。

電源４２は、交換可能または永久的な単純バッテリであり得るが、他の変形例は、外部充電器を介して、インダクタンスによって充電される、電源４２を含み得る。加えて、電源４２は、代替として、交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）源への直接連結４８を介して、充電され得る。他の変形例は、例えば、顎の運動および／または機械的運動を電源４２を充電するための貯蔵電気エネルギーに変換するための動作を介して作動される、当該分野において公知の内部振り子または摺動可能電気インダクタンス充電器等の機械的機構４６を介して充電される、電源４２を含み得る。

一変形例では、歯上に位置付けられるアセンブリ１４とともに、図５に示されるように、患者の口の外側に設置される頬外送信機アセンブリ２２を利用して、処理し、無線信号２４を介して、患者の口内に位置付けられる電子機器および／または変換器アセンブリ１６に伝達するための聴覚信号を受信してもよく、次いで、処理し、振動伝導を介して、下の歯と、結果として、患者の内耳に処理された聴覚信号を伝達し得る。

以下にさらに詳述されるように、送信機アセンブリ２２は、マイクロホンアセンブリならびに送信機アセンブリを含み得、時計、ネックレス、折り襟、電話、ベルト搭載デバイス等、ユーザによって装着される任意の数の形状および形態に構成され得る。

そのような変形例では、図６に概略的に示されるように、プロセッサ３２は、アンテナ３４を通して、外部音発生デバイス３８（上述のように、例えば、携帯電話、電話、ステレオ、ＭＰ３プレイヤ、および他のメディアプレイヤ）から、ならびに処理し、補聴アセンブリ１４に伝達する受信変換器３０から受信した他の着信音から、信号を受信し得る。上述のように、バッテリ４２によって駆動される間、制御装置３６を使用して、受信した音の種々のパラメータを修正し得る。

別の変形例では、補聴アセンブリは、図７に示されるように、患者の骨５２、例えば、顎骨内に予め移植されたインプラント支柱５０上に固定され得る、特注歯科用インプラント５４（例えば、永久歯冠）内に埋入される、またはそのように構成され得る。歯科用インプラント５４は、インプラント５４内に画定される受容チャネル５６を介して、支柱５０に固定または連結され得る。変換器アセンブリならびに付随電子機器および電源は、インプラント５４が、ユーザへの伝導のための信号を受信すると、変換器が、インプラント５４内で振動し、支柱５０を通して、ユーザ内に振動を伝達し得るように、インプラント５４内に含まれ得る。

さらに別の変形例では、電子機器および変換器アセンブリ１６は、図８に示されるように、別個の筐体に埋入または着設されるのではなく、１つ以上の歯１２の表面に結合あるいは別様に直接接着され得る。

さらに他の変形例では、振動は、ユーザの歯または複数の歯を通して、直接伝達するのではなく、下の骨または組織構造内に直接伝達され得る。口腔器具は、ユーザの歯、本実施例では、歯の上列に沿って位置する臼歯上に位置付け可能である。電子機器および／または変換器アセンブリは、歯の頬側表面に沿って設置可能である。歯表面に接触する変換器を利用するのではなく、硬いまたは固い金属部材等の伝導伝達部材は、アセンブリ内の変換器に連結され、口腔器具から上顎骨等の下の骨内に直接移植される支柱またはネジへと延在し得る。伝達部材の遠位端は、支柱またはネジに直接連結されるため、変換器によって発生される振動は、伝達部材を通して、支柱またはネジ内に直接伝達され、順に、ユーザの内耳への伝達のために、骨内および骨を通して、直接振動を伝達し得る。

上述のシステムによって、患者に、耳介の音反射性ならびにマイクロホン配置のため向上された音指向性を使用可能にするであろう、外耳道内またはその入口にマイクロホンを配置することによって、患者は、最高音質入力を利用可能となる。ほとんどの他の補聴デバイスは、ハウリングの機会を低減するために、マイクロホンおよびスピーカの分離を必要とする。したがって、ほとんどの補聴デバイス（具体的には、耳掛型ＢＴＥと比較して）は、耳介の音反射性を利用しない、耳の上部およびその後にマイクロホンを配置する。また、システムは、互いに電気接触する２つの骨伝導変換器のため、より優れた音指向性を可能にする。変換器に送信される前の信号の処理と、互いに通信可能な変換器とによって、本デバイスによる最善の音局所化が可能である。

これらのアルゴリズムのさらなる実施例は、すべて２００７年２月７日出願の米国特許出願第１１／６７２，２３９号、第１１／６７２，２５０号、第１１／６７２，２６４号、および第１１／６７２，２７１号（それぞれ、参照することによって、全体として、本明細書に組み込まれる）に詳細に図示および説明される。

当業者は理解するように、上述の通信デバイスは、１つ以上の集積回路を使用して実装され得る。例えば、ホストデバイスは、１つの集積回路上に実装されてもよく、ベースバンド処理モジュールは、第２の集積回路に実装されてもよく、アンテナを除いた無線通信の残りの構成要素は、第３の集積回路上に実装され得る。代替実施例として、無線通信は、単一集積回路回路上に実装され得る。さらに別の実施例として、ホストデバイスの処理モジュールおよびベースバンド処理モジュールは、単一集積回路回路上に実装される共通処理デバイスであり得る。

「コンピュータ可読媒体」は、クライアント／サーバデバイスによってアクセス可能な任意の利用可能メディアであることが可能である。制限ではなく、一例として、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を備えてもよい。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータ等、情報の記憶のための任意の方法あるいは技術で実装される、揮発性および不揮発性の可撤性および非可撤性媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光学式記憶、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶、または他の磁気記憶デバイス、あるいは所望の情報を格納するために使用可能であって、クライアント／サーバデバイスによってアクセス可能な任意の他の媒体を含むが、それらに限定されない。通信媒体は、典型的には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、あるいは搬送波または他の伝送機構等の変調データ信号における他のデータを具現化し、任意の情報送達媒体を含む。

本明細書に引用される特許出願および刊行物を含む、あらゆる参照は、各個々の刊行物、または特許、あるいは特許出願が、具体的かつ個々に示され、あらゆる目的のために、参照することによって、全体として、本明細書に組み込まれるように、参照することによって、全体として、本明細書に組み込まれる。本発明の多くの修正例および変形例は、当業者には明白となるように、その精神および範囲から逸脱することなく、成されることが可能である。

本明細書に記載される特定の実施形態は、一例としてのみ提供されるものである。上述のデバイスおよび方法の用途は、難聴の治療に限定されるものではなく、任意の数のさらなる治療用途を含み得る。さらに、そのようなデバイスおよび方法は、身体内の他の治療部位に適用され得る。本発明を実行するための上述のアセンブリおよび方法の修正例、実践可能な異なる変形例間の組み合わせ、ならびに当業者に明白な本発明の側面の変形例は、請求の範囲内であることが意図される。

Claims (20)

1. ユーザの骨を通して音声信号を伝達する方法であって、
   該方法は、
   第１の外耳道の入口に近接して位置付けられるかまたは該第１の外耳道内に位置付けられる第１のマイクロホンから音声信号を受信することであって、該第１のマイクロホンのための回路は、該第１の外耳道から離れて配置される、ことと、
   １つ以上の歯に固定される筐体に該音声信号を伝達することであって、該筐体は、該１つ以上の歯の少なくとも２つの表面に固定され、咬合面が開いたままであるように該１つ以上の歯の側面に適合可能であり、該筐体は、該１つ以上の歯と振動接触する少なくとも１つの変換器を含む、ことと、
   該少なくとも１つの変換器を振動させ、該１つ以上の歯を通して、該音声信号を可聴的に伝達することと
   を包含し、該第１のマイクロホンは、該第１の外耳道の外側と内側との間の音通路を可能にする開口部を生成するように構成される、方法。
2. マイクロホン筐体内の前記第１のマイクロホンのための回路を位置付けることを包含する、請求項１に記載の方法。
3. 前記回路は、信号プロセッサと、電源と、送信機と、アンテナとを備える、請求項２に記載の方法。
4. 前記マイクロホン筐体は、音を通過させるための１つ以上の開口部を備える、請求項２に記載の方法。
5. 第２の外耳道の入口に位置付けられるかまたは該第２の外耳道内に位置付けられる第２のマイクロホンから、第２の音声信号を受信することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１のマイクロホンおよび第２のマイクロホンから前記音声信号を受信することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
7. 前記第１のマイクロホンは、高音レベルを受信し、前記第２のマイクロホンは、低音レベルを受信する、請求項６に記載の方法。
8. 前記第１および第２のマイクロホンは、レベルおよび位相が異なる音を捕捉する、請求項６に記載の方法。
9. 前記第１のマイクロホンは、高音レベルを受信し、前記第２のマイクロホンは、位相シフトされた低音レベルを受信し、該高音レベルおよび該位相シフトされた低音レベルは、前記ユーザに指向性の知覚を提供する、請求項６に記載の方法。
10. 少なくとも、第１の周波数範囲および第２の周波数範囲に前記音声信号をフィルタリングすることと、
    前記少なくとも１つの変換器を振動させ、前記ユーザの前記１つ以上の歯を通して、該第１の周波数範囲を伝達することと、
    第２の変換器を振動させ、該ユーザの該１つ以上の歯を通して、該第２の周波数範囲を伝達し、該ユーザに指向性を提供することと
    を包含する、請求項１に記載の方法。
11. 聴取デバイスであって、
    該デバイスは、
    第１の外耳道の入口に近接して位置付けられるかまたは該第１の外耳道内に位置付けられる第１のマイクロホンであって、該第１のマイクロホンのための回路は、該第１の外耳道から離れて配置される、第１のマイクロホンと、
    １つ以上の歯に係合するように構成される第１の筐体と、
    少なくとも１つの変換器と
    を備え、
    該少なくとも１つの変換器は、該変換器が該１つ以上の歯と振動接触するように該第１の筐体に連結され、該デバイスは、該１つ以上の歯の少なくとも２つの表面に固定され、咬合面が開いたままであるように該１つ以上の歯の側面に適合可能であり、
    該少なくとも１つの変換器は、該第１のマイクロホンと通信し、該少なくとも１つの変換器は、該第１のマイクロホンからの信号に従って振動し、該１つ以上の歯を通して、音声信号を伝導し、該第１のマイクロホンは、該第１の外耳道の外側と内側との間の音通路を可能にする開口部を生成するように構成される、デバイス。
12. マイクロホン筐体内の前記第１のマイクロホンに連結される回路を備える、請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記回路は、信号プロセッサと、電源と、送信機と、アンテナとを備える、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記回路は、耳の後に設置される、請求項１２に記載のデバイス。
15. 前記回路は、耳介の１つ以上の襞内に位置付けられる、請求項１２に記載のデバイス。
16. 第２の外耳道の入口に近接して位置付けられる第２のマイクロホンをさらに備える、請求項１１に記載のデバイス。
17. 前記第１のマイクロホンおよび前記第２のマイクロホンは、前記音声信号を受信する、請求項１６に記載のデバイス。
18. 前記第１のマイクロホンは、高音レベルを受信するように構成され、前記第２のマイクロホンは、低音レベルを受信するように構成される、請求項１７に記載のデバイス。
19. 前記第１のマイクロホンは、高音レベルを受信するように構成され、前記第２のマイクロホンは、位相シフトされた低音を受信するように構成され、該高音および該位相シフトされた低音は、指向性の知覚を前記ユーザに提供することになる、請求項１６に記載のデバイス。
20. 前記第１のマイクロホンに連結される回路であって、該回路は、少なくとも、第１の周波数範囲および第２の周波数範囲に前記音声信号をフィルタリングするように構成され、前記少なくとも１つの変換器は、ユーザの前記１つ以上の歯を通して、前記第１の周波数範囲を伝達する、回路と、
    第２の外耳道の入口に近接して位置付けられるかまたは該第２の外耳道内に位置付けられる第２のマイクロホンと、
    第２のマイクロホンに連結され、該第２のマイクロホンによって受信された該音声信号を調節する位相シフト回路と、
    該ユーザの該１つ以上の歯を通して、該第２の周波数範囲を伝導するように構成される第２の変換器と
    を備える、請求項１１に記載のデバイス。

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