CN102598713A - 用于听力系统的耳膜可植入装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种可植入装置被配置成布置在耳膜中以向使用者传输音频信号。该装置可以被配置成改善包括光能的电磁信号从位于耳膜侧面上的输入组件至位于耳膜内侧上的(例如至少部分地位于使用者的中耳中)的输出组件的传输。输出组件可以例如包括被配置为刺激耳蜗的换能器或至少两个电极。该装置可以包括开口以传输光信号、或包括光学元件以传输光信号。备选地，该装置可以被配置成当该装置被植入耳膜中时利用耳膜支撑输出组件的换能器，从而耳膜响应于电磁信号而振动。电磁信号可以包括针对磁场的光能。

Description

用于听力系统的耳膜可植入装置及方法
相关申请的交叉引用
本申请是2009年6月18日提交的、名称为“Eardrum ImplantableDevices for Hearing Systems and Methods”的美国申请序列号61/218,380(律师签号026166-003000US)的非临时申请，该申请的全部内容通过引用并入于此。
技术领域
本发明涉及听力系统、装置及方法。尽管已对助听器系统进行了具体参考，但是本发明的实施例可以用于其中使用信号刺激耳朵的许多应用中。
背景技术
人们喜欢聆听。听力允许人聆听并且理解他人。自然听力可以包括允许使用者即使当存在背景噪音时仍听到说话者的空间提示信息。人们也喜欢例如利用手机与那些在远处的人们交流。
可以与通信系统一起使用听力装置以帮助听力受损的人并且帮助人们与那些在远处的人们交流。听力受损主体需要助听器以与他们周围的人语言交流。已证明开放式耳道助听器在市场上获得成功，这是因为其增强的舒适度和改进的装饰外观。开放式耳道助听器可以流行的另一个原因在于减少了耳道的闭塞。闭塞可以导致不自然、隧道似的听力效果，这可以由阻塞了耳道的较大助听器造成。至少在某些情况下，当使用者说话时，他或她可以注意到闭塞，并且在说话期间闭塞导致不自然的声音。然而，开放式耳道助听器可能发生的一个问题是反馈。该反馈可能是由话筒太靠近说话者布置或者放大的声音太大而导致的。因此，反馈可以限制助听器可以提供的声音的放大程度。尽管可以通过将话筒布置在耳道外侧来最小化反馈，但该布置可以导致该装置提供缺乏自然听力具有的空间定位信息的不自然声音。
在某些情况下，可以通过使用刺激自然听力传导路径的非声学装置来减少反馈，例如刺激鼓膜、小骨链的骨头和/或耳蜗。输出换能器可以布置在耳膜、中耳中的小骨或耳蜗上以刺激听力路径。然而，可能需要外科手术以将听力装置布置在小骨或耳蜗上，并且这种手术可以涉及精密并且复杂的移动以定位植入物并且至少在某些情况下可能多少是侵入性的，例如采用骨头的切割和钻孔。骨头的切割和/或钻孔可以延迟愈合和康复时间，从而在中耳中植入至少某些现有装置可能至少在某些情况下不适于至少某些患者。位于小骨或耳蜗上的至少某些现有植入物可以至少在某些情况下导致闭塞，并且至少在某些情况下可以感知声音的失真。
一种有潜力的方法在于在耳膜上布置磁体并且利用远离耳膜的线圈来驱动该磁体。可以利用线圈电磁地驱动磁体以在听力传导路径中产生运动，从而引起了导致听力感受的神经脉冲。永磁体可以通过使用流体以及表面张力而耦合至耳膜，例如如在美国专利号5,259,032和6,084,975中所述的。尽管该方法可以导致减少的反馈并且显示了潜力，但是仍有改进的空间。磁体可以利用支撑体和诸如油之类的耦合液体定位于耳膜上，并且与本发明的实施例相关的工作表明，至少在某些情况下，使用者可能需要在耳中布置用于磁体以及支撑体的液滴(drops)以维持与耳膜的耦合，因此至少在某些情况下支撑体可以从耳膜去耦合(decouple)。此外，至少在某些情况下，位于耳中的磁体可能对于外部电磁场敏感，这可以导致可察觉的噪音，例如在至少某些情况下的蜂鸣声。
另一种有潜力的方法在于光学地耦合听力装置，从而可以减少来自电磁干扰的噪音。然而，至少在某些情况下，将光传输至换能器的现有系统可以导致可察觉的噪音以及光学传输的信号的失真，从而这些装置的声音质量至少在某些情况下可以比理想情况差。例如，至少某些光学系统可能包括非线性，该非线性可以导致信号失真，并且至少在某些情况下可以导致使用者可察觉的失真。与本发明的实施例相关的工作也表明了通过耳膜至光电探测器的光传输可以在某些情况下促成失真。
对于上述原因，期望的是，提供至少减小或甚至消除现有听力装置的至少某些上述限制的听力系统。例如，存在对以下的需求，即提供一种舒适的听力装置，其提供具有自然品质的听力(例如具有空间信息提示)并且允许使用者以比现有装置更少的闭塞、失真和反馈来聆听。
发明内容
本发明的实施例提供了克服了现有装置的至少某些上述限制的改进的听力装置、系统和方法。可植入装置被配置成布置在耳膜中以向使用者传输音频信号。可以以许多方式配置该装置以向使用者传输音频信号。例如，该装置可以被配置成改善包括光能的电磁信号从耳膜侧面上的输入组件至位于耳膜内侧上，例如至少部分地在使用者中耳中的输出组件的传输。输出组件例如可以包括被配置成刺激耳蜗的换能器或至少两个电极。该装置可以包括开口以传输光信号或包括光学元件以传输光信号。备选地，该装置可以被配置成当该装置被植入耳膜中时利用耳膜支撑输出组件的换能器，从而耳膜响应于电磁信号而振动。信号可能包括来自位于耳道中的线圈的磁场，并且由植入装置支撑的换能器可以包括磁体。备选地，电磁信号可以包括光能。该装置可以包括被配置为响应于光能使组件振动的光电探测器。
在第一方面，本发明的实施例提供了一种将声音传输至具有耳膜的使用者的装置。至少一个光源被配置成产生光能。至少一个光电探测器对于光能敏感，并且被配置为布置在中耳中。包括结构的可植入装置被配置成至少部分地布置在耳膜中，其中可植入装置被配置成将光能从至少一个光源传输向光电探测器。
在许多实施例中，耳膜可植入装置包括被配置为传输光能的开口。
在许多实施例中，耳膜可植入装置可以包括被配置为传输光能的光传输材料。耳膜可植入装置可以包括被配置为传输光能的光学元件。光学元件可以包括以下各项中的至少一个：会聚透镜、发散透镜、衍射光学元件、菲涅耳透镜、光漫射光学元件、棱镜或透明窗口。光学透明材料包括模制的生物相容材料。
在许多实施例中，耳膜可植入装置包括由模制的光传输材料构成的单个元件。
在许多实施例中，该结构包括在第一侧上的第一凸缘以及在第二侧上的第二凸缘，第一凸缘与第二凸缘相对布置。第一凸缘和第二凸缘可以分开分离距离，该分离距离的尺寸被定制成接收耳膜的一部分。第一凸缘可以包括第一最大跨距，并且第二凸缘可以包括第二最大跨距，并且第二跨距可以比第一跨距小，从而第二凸缘的尺寸被定制成穿过耳膜中的孔并且第一凸缘的尺寸被定制成与限定耳膜中孔的组织接触。
在许多实施例中，锚被配置成从该结构延伸至耳膜的鼓膜凸以将该结构锚定至耳膜。锚可以被配置成当该结构被从耳膜移除时从鼓膜凸断开连接。锚可以包括伸长的柔性结构，其被配置为至少部分地围绕鼓膜凸延伸。例如，锚可以包括钩，钩的尺寸被定制成至少部分地围绕鼓膜凸延伸。
在许多实施例中，结构被配置成将锚与该结构的远端耦合。例如，该结构的远端可以包括凸缘，并且该凸缘可以包括孔，该孔的尺寸被定制成接收锚。
在许多实施例中，锚固定至凸缘。
在许多实施例中，输入组件包括配置用于布置的至少一个光源以及输出组件包括至少一个光电探测器，输入换能器组件配置用于至少部分地布置在使用者的耳道内或耳廓后，输出组件被配置用于布置在使用者中耳中以将输出组件与输入组件耦合。
在另一方面，本发明的实施例提供了一种将声音传输至具有耳膜的使用者的装置。结构被配置成布置在耳膜中，并且换能器利用该结构支撑并且其被配置成使耳膜振动。
在许多实施例中，换能器包括以下各项中的至少一个：磁体、线圈、线圈和磁体换能器、压电换能器、平衡电枢换能器、光致伸缩换能器或磁致伸缩换能器。例如，换能器可以包括磁体，并且磁体固定至该结构以响应于位于使用者的耳道中的线圈而使耳膜振动。
在许多实施例中，线圈或至少一个光电探测器的至少一个由该结构支撑并且耦合至换能器，并且线圈或至少一个光电探测器的至少一个被配置成接收电磁能并且响应于音频信号而使换能器振动，从而使用者感知声音。
在许多实施例中，换能器包括相对的磁体配对，其被布置在线圈内以便响应于音频信号使耳膜振动。
在许多实施例中，锚被配置成将该结构锚定至耳膜。
在另一方面，本发明的实施例提供了一种将声音传输至使用者的方法。光能被传输至包括至少部分地布置在使用者的耳膜中的结构的装置。
在许多实施例中，光能通过该装置传输至位于结构内侧的光电探测器。
在许多实施例中，利用该结构支撑换能器并且换能器振动，从而使用者感知声音。
在另一方面，本发明的实施例提供了一种为具有耳膜的使用者提供听力的方法。提供了一种被配置用于布置在耳膜中的听力装置，并且该听力装置至少部分地布置在耳膜中。
在许多实施例中，至少一个光电探测器位于使用者的中耳中并且该结构被配置成传输光。
在许多实施例中，该结构被配置成支撑被配置为使耳膜振动的换能器。
在许多实施例中，锚附接至使用者的锤骨以将该结构锚定在耳膜中。锚可以在该结构的内侧耦合至该结构。耳膜可以被切割以在耳膜的内侧上形成瓣片(flap)，并且当锚附接至锤骨时瓣片可以至少部分地位于锚上方。该结构可以至少部分地位于耳膜的下端(inferior)并且至少部分地位于耳膜前端(anterior)部分处。
附图说明
图1A显示了依照实施例的光学耦合植入物系统，其包括输入组件、输出组件、以及包括植入在使用者的耳膜中的保持结构的耳膜可植入装置；
图1A1显示了依照各个实施的、包括耳道模块的光学耦合系统；
图1B显示了包括以将该装置保持在耳膜中的结构以及配置用于与如图1A和1A1的系统一起使用的孔的可植入装置；
图1B1显示了适于布置在如图1B中的孔中的光学元件；
图1B2显示了依照实施例的可植入装置，其包括被配置用于布置在使用者的耳膜中的光传输材料；
图1C显示了依照实施例的、位于使用者的耳膜中的可植入装置；
图1C1显示了依照实施例的、在适于与锚连接的鼓膜凸处连接至耳膜TM的使用者的锤骨；
图1C2显示了如图1C1中的耳膜和锤骨，其中利用耳膜TM中的切口形成组织的瓣片；
图1C3显示了连接至鼓膜凸的锚以及可植入装置，从而使如图1C2中的瓣片被配置成布置在锚上方；
图2A显示了依照实施例的耳膜可植入装置，其包括被配置为使耳膜振动的换能器；
图2B显示了如图2A中的装置的侧剖视图；
图2B1显示了依照实施例的组件和换能器，其中磁体包括相对的磁体配对；以及
图2C显示了如图2A、图2B和图2B1中的装置位于使用者耳膜TM中。
具体实施方式
本文使用的光包括红外光、可见光和紫外光。
图1A显示了光学耦合植入物系统10，其包括输入组件20、输出组件30以及植入在使用者耳膜中的耳膜可植入装置30D。耳膜可植入装置30包括保持结构30S，以将耳膜可植入装置保持在使用者的耳膜TM中。输入组件20可以包括耳后单元(以下简称“BTE”)。BTE单元可以位于使用者的耳廓P后方，以便减小BTE单元的可见性。BTE单元可以容纳用于处理和输入信号的电子元件。输入组件10的输入换能器(例如话筒22)耦合至BTE单元并且可以传输音频信号至BTE单元。BTE可以将输入信号转换为电磁信号EM。电磁信号可以包括由例如激光器的至少一个光学源产生的光学信号或者包括来自线圈产生的电磁信号。例如支撑体可以延伸进入耳道并且支撑线圈，如在2008年10月2日提交的、名称为“Energy Delivery andMicrophone Placement Methods for Improved Comfort in an OpenCanal Hearing Aid”的美国申请号12/244,266中描述的，该申请的全部内容通过引用并入于此，并且依照本发明的实施例可以适于组合。备选地，BTE单元可以耦合至光学传输结构12以发射包括光学信号λs的电磁信号EM。光传输结构12可以从BTE延伸进入耳道EC。光传输结构12可以支撑话筒22。
输入组件20的输入可以来自耦合至例如手机、计算机等的电子装置的许多源，例如话筒、第二话筒或无线电。话筒22可以位于许多位置，例如位于耳道内或位于耳道开口附近以探测声音定位提示信息。输入换能器可以包括位于BTE单元上的第二话筒以消除噪音。到组件的声音输入可以例如包括来自蓝牙连接的声音，并且BTE可以包括电路以与例如手机耦合。例如，输入换能器组件可以基本上位于耳道内，如在美国公开号2006/0251278中所述的，该申请的全部内容通过引用并入于此。输入换能器组件可以包括蓝牙连接以耦合至手机，并且可以包括例如商业上可获得的来自加利福尼亚州Palo Alto的Sound ID公司的Sound ID300的部件。
输出组件30被配置成至少部分地布置在使用者的中耳中，并且在某些实施例中可以延伸进入内耳，例如利用耳蜗植入物。输出组件30包括被配置为接收光学信号λs的至少一个探测器34。输出组件可以包括耦合至至少一个探测器34以便刺激组织的输出换能器或至少两个电极，例如利用换能器的振动或者利用电流响应于光学信号λs刺激耳蜗。输出组件30可以包括许多种类的换能器以使听觉系统振动，从而使用者感知声音。例如，换能器可以包括以下各项中的至少一个：磁体、线圈、线圈和磁体换能器、压电换能器、平衡电枢换能器、光致伸缩换能器和磁致伸缩换能器。备选地，至少一个光电探测器可以耦合至例如电极阵列的至少两个电极，以便将至少一个光电探测器耦合至至少两个电极。
在系统10减少的干扰下，听力系统10可以使得使用者的自然听力路径基本保持功能和原样无损。外耳的皮肤SK可以支撑输入组件。耳廓P可以将声音朝向耳道EC聚焦，从而可以通过话筒22探测到声音定位提示信息。耳膜TM耦合至小骨OS以便将声音传导至耳蜗CO，在耳蜗处使用者将振动感知为声音。小骨包括锤骨ML、砧骨IN和镫骨ST。镫骨ST利用卵圆窗OW耦合至耳蜗。圆窗可以沿着耳蜗通道与卵圆窗相对地布置，从而圆窗RW响应于声音而振动。圆窗可以位于圆窗龛(niche)NI中。耳膜TM可以包括环带TMA。切口可以形成在耳膜TM中并且可选地形成在环带TMA中，以将部件输出组件插入在中耳ME中。
图1A 1显示了系统10的输入组件20，其包括耳道模块(以下简称“ECM”)。ECM可以包括BTE单元的许多部件，并且反之亦然。ECM可以由使用者耳道EC的模具而成形。电路CR可以耦合至话筒22。该电路可以包括声音处理器。ECM可以包括被配置为存储电能的能量存储装置PS。该存储装置可以包括许多已知的存储装置，例如以下各项中的至少一个：电池、可再充电电池、电容器、超级电容器和电化学双层电容器(EDLC)。例如为了再充电或者当使用者睡眠时，可以移除ECM。ECM可以包括通道29以使空气流通以便减少闭塞。尽管空气流过通道29，但是由于换能器或电极阵列与组织的直接耦合，可以减少反馈。
能量存储装置PS可以包括可以以许多方式再充电的可再充电能量存储装置。例如，可以采用耦合至用于快速充电的超级电容器的连接器中的插头来对能量存储装置充电。备选地，可以采用感应线圈或者光电探测器PV来对能量存储装置充电。光电探测器PV可以位于ECM的近端上，从而光电探测器暴露于进入耳道EC的光。光电探测器PV可以耦合至能量存储装置PS，以便对能量存储装置PS充电。光电探测器可以包括许多探测器，例如如上所述的黑硅树脂。可以仅为了方便而提供可再充电能量存储装置，这是因为能量存储装置PS可以包括当ECM被从耳道移除时使用者可以替换的那些电池。
光电探测器PV可以包括至少一种光伏材料，例如晶体硅、非晶硅、微晶硅、黑硅、碲化镉、铜铟镓硒(copper indium gallium selenide)等等。在一些实施例中，光电探测器PV可以包括黑硅，例如如在美国专利号7,354,792和7,390,689中所述的并且可以从马萨诸塞州的贝弗莉的SiOnyx公司获得。黑硅可以包括利用半导体工艺制造的浅结光子元件，其中该半导体工艺利用了在由高强度激光照射的材料中发生的原子层改变，高强度激光例如将目标半导体暴露于短至10-15秒的高强度脉冲的飞秒激光，。经受这些剧烈局部能量事件的晶体材料可以发生形变，从而原子结构瞬间无序，并且当衬底重结晶时“锁定”了新的化合物。当应用至硅时，结果可以是高掺杂的、光学不透明的浅结界面，其对于光的灵敏度是传统半导体材料的数倍。用于听力装置的光伏换能器也在名称为“OpticalElectro-Mechanical Hearing Devices With Combined Power and SignalArchitectures”的美国专利申请号61/073,271(律师签号026166-001800US)以及名称为“Optical Electro-Mechanical HearingDevices with Separate Power and Signal”的美国专利申请号61/073,281(律师签号206166-001900US)中详细描述，以上申请的全部内容先前已通过以用并入于此，并且依照在此所述的一些实施例可以适于组合。
BTE可以包括ECM的许多部件，例如如上所述的光电探测器PV、能量存储装置PS、处理器以及电路。
图1B显示了耳膜可植入装置30D，其包括将装置保持在耳膜TM中的结构30S。耳膜可植入装置可以被配置成与图1A和图1A1中的系统一起使用。耳膜可植入装置30D可以包括孔30SAP。备选地或者组合的，耳膜可植入装置可以包括光学元件、光传输材料、换能器或许多它们的组合。耳膜可植入装置可以由许多生物相容材料构成。例如，装置30D可以包括柔软和柔性材料以便抑制对耳膜TM的刺痛。装置30TM可以包括模制材料的单个元件。例如，装置30D可以包括模制的生物相容硅树脂高弹体(elastomer)材料的单个元件。生物相容材料可以包括光传输材料，例如透明的光传输材料。
可以以许多方式配置保持结构30S以将装置保持在耳膜TM中。例如，保持结构30S可以包括例如第一环带凸缘的第一延伸部30SE1，以及例如第二环带凸缘的第二延伸部30SE2。例如，可以使用许多额外的或备选的延伸部，例如径向延伸轮辐、环和螺旋。第一延伸部和第二延伸部可以分开分离距离，该分离距离的尺寸可以被定制成耳膜TM的厚度，从而该保持结构的尺寸被定制成在第一延伸部和第二延伸部之间接收耳膜TM。第一延伸部30SE1可以对应于装置的远端，并且第二延伸部30SE2可以包括该装置的近端。第一延伸部30SE1可以包括最大跨距(例如直径)，并且第二延伸部30SE2可以包括最大跨距(例如直径)。远端处的第一跨距可以小于近端处的第二跨距，从而第一端的尺寸被定制成穿过耳膜TM中的开口。孔30SAP可以包括由装置30S的环带部分限定的圆柱形。例如，装置30S可以包括fir。
图1B 1显示了适于布置在图1B中的孔中的光学元件。该光学元件可以包括与孔AP类似的尺寸，从而该光学元件在组装期间可以被布置在该孔中。该光学元件可以包括以下各项中的至少一个：会聚透镜、发散透镜、衍射光学元件、菲涅耳透镜、光漫射光学元件、棱镜或透明窗口。光学元件可以被配置成将光能从位于耳膜TM侧面的源传输至位于耳膜TM内侧的至少一个探测器。例如，该光学元件可以包括被配置为发散光能的漫射元件，从而当耳膜移动时，例如响应于声音振动时，从源至至少一个探测器的光能耦合基本保持恒定。该光学元件可以包括窗，例如从而光可以从源传输到探测器以便保持所传输的光的特性，例如光信号的相干性(coherence)。
图1B2显示了可植入装置30D，其包括被配置成布置在使用者耳膜中的光传输材料30STR。光传输材料可以包括例如非透明散射材料。备选地或者组合的，光传输材料30STR可以包括在第一端和第二端具有平滑表面的透明材料，从而透明材料包括窗。包括光传输材料30STR的可植入装置30D可以包括模制的光传输材料的单个元件。
图1C显示了位于使用者的耳膜中的可植入装置30D。装置30D可以位于使用者的耳膜TM中的许多位置处。与实施例相关的工作表明，在耳膜中前端-下端位置的布置可以减少植入装置的迁移，这可以与上皮细胞从耳膜的内部位置朝向耳膜的外部位置的向心迁移有关。耳膜植入物的迁移量可以与该植入物在耳膜中的持续时间和位置有关。
与实施例相关的工作表明，锚30A可以有助于将可植入装置30D保持在耳膜TM中的预期位置处。本领域技术人员可以基于在此所述的教导进行实验，以确定锚是否有益。
锚30A可以连接至植入物且例如在锤骨的鼓膜凸UM处连接至锤骨ML。因为锤骨在鼓膜凸处与耳膜相连，将锤骨连接至鼓膜凸的组织可以提供合适的定位以将锚连接至锤骨。
装置30D可以被植入在耳膜的许多位置处。例如装置30D可以被植入在备选的位置30SL2处，即，位于鼓膜凸UM的下端，并且利用锚30A将其保持在适当位置。
图1C1显示了在适于与锚连接的鼓膜凸处连接至耳膜TM的使用者的锤骨。耳膜TM在鼓膜凸UM处包括的厚度大于在耳膜TM边缘部分的厚度。锚可以采用内侧通路耦合至鼓膜凸UM，从而耳膜可以基本保持屏障和保护功能以便保护中耳和内耳。
图1C2显示了如图1C1中的耳膜和锤骨，其中利用耳膜TM中的切口形成了组织的瓣片。瓣片可以从组织的床部分离，从而从鼓膜凸延伸至可植入装置30D的耳膜的侧面保持完整。组织的瓣片可以利用靠近鼓膜凸的切口而至少部分地从耳膜TM切除。当锚被定位以便有利于相对于已移除了瓣片的床部再定位瓣片时，瓣片可以保持连接到耳膜TM。可以内侧地移除瓣片。
图1C3显示了连接至鼓膜凸和可植入装置的锚，从而如图1C2中的瓣片被配置为布置在锚上方。锚可以至少部分地围绕鼓膜凸延伸以便利用鼓膜凸保持锚和植入物。锚可以延伸至瓣片中的开口30A1，例如孔。备选地，锚可以固定至瓣片。锚可以包括许多已知的生物相容材料，例如生物相容金属和生物相容塑料以及许多它们的组合。当锚至少部分地围绕鼓膜凸定位并且连接至可植入装置30D时，瓣片可以定位于将瓣片从其移除的床的上方。所定位的瓣片可以基本上从鼓膜凸延伸至装置30D以便促进组织的床的愈合。
图2A和图2B显示了耳膜可植入输出换能器组件100的等角视图和侧剖视图，其中耳膜可植入装置30D包括输出组件30。如上所述，输出组件30可以包括被配置为使耳膜振动的至少一个换能器。该至少一个换能器可以包括位于耳膜可植入装置30D内并且耦合至线圈的磁体，线圈例如如上所述的位于耳道内的外部线圈。该至少一个换能器可以包括被配置为响应于光学信号而使耳膜振动的光电探测器。例如，该至少一个换能器可以包括被配置为响应于由光致伸缩材料吸收的光能而振动的光致伸缩换能器。该至少一个换能器可以包括被配置为接收例如光能的电磁能的第一换能器以及耦合至第一换能器的第二移动换能器，从而该第二换能器被配置成响应于由第一换能器接收的电磁能而使耳膜振动。第一换能器可以包括至少一个光电探测器，并且第二换能器可以包括以下各项中的至少一个：磁体、线圈、线圈和磁体换能器、压电换能器、平衡电枢换能器或磁致伸缩换能器。输出换能器组件100可以包括耦合至至少一个光电探测器110并且被配置为利用耳膜支撑的电路，如在2009年5月11日提交的、名称为“Optical Electro-Mechanical Hearing DevicesWith Combined Power and Signal Architectures”的美国申请61/177,047以及2008年12月12日提交的、名称为“OpticalElectro-Mechanical Hearing Devices with Separate Power”的美国申请61/139,520中描述的，以上申请的全部内容通过以用并入于此，并且依照本发明的实施例可适于组合。输入组件可以被配置成产生光输出信号以便传输音频信号。例如，来自输入组件的光输出可以包括第一输出信号以及第二输出信号。
装置100可以被配置成响应于光学信号而振动。换能器120可以包括线圈122和磁体124。线圈122可以电耦合至至少一个探测器110。由至少一个探测器110吸收的光可以在线圈122中产生电流，从而磁体和线圈被沿相反方向激励。例如，线圈和磁体可以沿第一方向132驱动磁体，并且将与耳膜接触的凸缘和线圈沿与第一方向相反的第二方向134激励。例如，换能器可以包括并且耦合相反的物体以便诱导耳膜的振动，如在2008年9月22日提交的题为“用Transducer Devices and Methods for Hearing”的美国申请61/099,087中描述的，该申请的全部内容通过引用并入于此并且依照本发明的实施例适于组合。尽管已对于线圈和磁体进行了参考，但是换能器130可以包括如上所述的许多换能器中的一个或多个。
光信号可以包括第一光输出信号和第二光输出信号以便分别沿第一方向132和第二方向134驱动移动换能器120。位于组件上的两个探测器的截面尺寸可以对应于一个探测器的截面尺寸。第一探测器112可以对于包括约1um的至少一个波长的光敏感，并且第二探测器114可以对于包括约1.5um的至少一个波长的光敏感。第一探测器112可以包括硅(以下简称“Si”)探测器，其被配置成基本上吸收具有从约700nm至约1000nm波长的光，并且被配置成基本上传输具有从约1400nm至约1700nm波长的光，例如从约1500nm至约1600nm。例如，第一探测器112可以被配置成基本上吸收904nm处的光。第二探测器114可以包括砷化铟镓(以下简称“InGaAs”)探测器，其被配置成吸收传输通过第一探测器112并且具有从约1400nm至约1700nm波长的光，例如从约1500nm至1600nm，例如1550nm。在特定示例中，第二探测器可以被配置成吸收约1310nm处的光。探测器的截面面积可以约为4mm2，例如对于每个探测器为2mm乘2mm的正方形，因此8mm2的总探测面积超过了耳道中探测器的4mm2的截面面积。探测器可以包括圆形探测器区域，例如直径2mm的圆形探测器区域。
第一光电探测器112和第二光电探测器114可以包括至少一种光伏材料，例如晶体硅、非晶硅、微晶硅、黑硅、碲化镉、铜铟硒镓等等。在一些实施例中，光电探测器132或光电探测器134的至少一个可以包括黑硅，例如如在美国专利号7,354,792和7,390,689中所述的并且可以从马萨诸塞州的贝弗莉的SiOnyx公司获得的。黑硅可以包括利用半导体工艺制造的浅结光子元件，其中该半导体工艺利用了在由高强度激光照射的材料中发生的原子层改变，高强度激光例如将目标半导体以短至10-15秒的时间暴露于高强度脉冲的飞秒激光。经受这些剧烈局部能量事件的晶体材料可以发生形变，从而原子结构瞬间无序，并且当衬底重结晶时“锁定”了新的化合物。当应用至硅时，结果可以是高掺杂的、光学不透明的浅结界面，其对于光的灵敏度是传统半导体材料的数倍。用于听力装置的光电换能器也在名称为“Optical Electro-Mechanical Hearing Devices WithCombined Power and Signal Architectures”的美国专利申请号61/073,271(律师签号026166-001800US)以及名称为“OpticalElectro-Mechanical Hearing Devices with Separate Power and Signal”的美国专利申请号61/073,281(律师签号206166-001900US)中详细描述，以上申请的全部内容先前已通过引用并入于此并且依照在此所述的一些实施例可以适于组合。
传输通过耳膜TM至组件100的电磁信号可以包括许多种类信号的一个或多个。例如，传输通过耳膜TM的信号可以包括脉冲宽度调制信号。脉冲宽度调制信号可以包括来自第一光源的至少一个第一光波长的第一脉冲宽度调制信号以及来自第二光源的至少一个第二光波长的第二脉冲宽度调制信号。第一探测器可以接收第一至少一个光波长，并且第二探测器可以接收第二至少一个光波长。
图2B1显示了组件100和换能器120，其中磁体124包括相对的磁体配对。换能器120可以沿着轴线120A延伸，从而线圈122与磁体124按轴线120A对准。线圈122可以布置在外层环形外壳中并且围绕包括磁体124的内层圆柱部分延伸。磁体124可以包括相对的磁体配对。相对的磁体配对可以包括沿轴线120A对准的第一磁体124A和第二磁体124B。第一磁体和第二磁体可以沿轴线120A布置，从而第一磁体的磁场与第二磁体的磁场相反。相对的磁体配对可以提高了换能器的效率并且可以提供了对外部磁场的减小的灵敏度，外部磁场例如是可以为噪声源以及例如MRI机器产生的外部磁场。
图2C显示了如图2A、图2B和图2B1中的装置位于使用者的耳膜TM中。组件被配置成响应于第一光输出信号的第一至少一个波长λ1沿第一方向132移动耳膜TM，并且响应于第二光输出信号的第二至少一个波长λ2沿第二方向134移动耳膜TM。
尽管上述为本发明优选实施例的完整描述，但是可以使用各种替换、修改和等价物。因此，上述描述不被应视作限定了本发明的范围，而是本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (35)

1.一种将声音传输至具有耳膜的使用者的设备，所述设备包括：
至少一个光源，被配置成产生光能；
至少一个光电探测器，其对所述光能敏感，并且被配置成布置在中耳中；以及
被配置成至少部分地布置在所述耳膜中的装置，所述装置包括保持结构并且被配置成将来自所述至少一个光源的所述光能传输至所述光电探测器。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述装置包括被配置成传输所述光能的开口。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述可植入装置包括被配置成传输所述光能的光传输材料。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述可植入装置包括被配置成传输所述光能的光学元件。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述光学元件包括以下各项中的至少一个：会聚透镜、发散透镜、衍射光学元件、菲涅耳透镜、光漫射光学元件、棱镜或透明窗。
6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述光学透明材料包括模制的生物相容材料。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述可植入装置包括由模制的光传输材料构成的单个元件。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述结构包括在第一侧上的第一凸缘以及在第二侧上的第二凸缘，所述第一凸缘与所述第二凸缘相对布置。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一凸缘和所述第二凸缘分开分离距离，所述分离距离的尺寸被定制成接收所述耳膜的一部分。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一凸缘包括第一最大跨距而所述第二凸缘包括第二最大跨距，所述第二跨距小于所述第一跨距，从而所述第二凸缘的尺寸被定制成穿过所述耳膜中的孔并且所述第一凸缘的尺寸被定制成与限定所述耳膜中的所述孔的组织接触。
11.根据权利要求1所述的设备，进一步包括锚，所述锚被配置成从所述结构延伸至所述耳膜的鼓膜凸以将所述结构锚定至所述耳膜。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述锚被配置成当所述结构被从所述耳膜移除时从所述鼓膜凸断开连接。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述锚包括被配置成至少部分地围绕所述鼓膜凸延伸的伸长的柔性结构。
14.根据权利要求12所述的设备，其中，所述锚包括钩，所述钩的尺寸被定制成至少部分地围绕所述鼓膜凸延伸。
15.根据权利要求11所述的设备，其中，所述结构被配置成利用所述结构的远端耦合至所述锚。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述结构的远端包括凸缘。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述凸缘包括孔，所述孔的尺寸被定制成接收所述锚。
18.根据权利要求16所述的设备，其中，所述锚固定至所述凸缘。
19.根据权利要求1所述的设备，进一步包括输入组件以及输出组件，所述输入组件包括配置用于布置的至少一个光源，并且所述输出组件包括至少一个光电探测器，所述输入换能器组件被配置成至少部分地布置在所述使用者的耳道内或耳廓后方，所述输出组件被配置成至少部分地布置在所述使用者的中耳中以将所述输出组件与所述输入组件耦合。
20.一种将声音传输至具有耳膜的使用者的装置，所述装置包括：
被配置成布置在所述耳膜中的结构；以及
换能器，其由所述结构支撑并且被配置成使所述耳膜振动。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述换能器包括以下各项中的至少一个：磁体、线圈、线圈和磁体换能器、压电换能器、平衡电枢换能器、光致伸缩换能器或磁致伸缩换能器。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述换能器包括所述磁体，并且其中所述磁体被配置成响应于位于所述使用者的耳道中的线圈使所述耳膜振动。
23.根据权利要求20所述的装置，进一步包括由所述结构支撑并且耦合至所述换能器的至少一个线圈或至少一个光电探测器，所述至少一个光电探测器被配置成接收电磁能并且响应于所述音频信号使所述换能器振动，从而所述使用者感知所述声音。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述换能器包括布置在所述线圈内的相对的磁体配对，以便响应于所述音频信号使所述耳膜振动。
25.根据权利要求20所述的装置，进一步包括锚，所述锚被配置成将所述结构锚定至所述耳膜。
26.一种将声音传输至使用者的方法，所述方法包括：
将光能传输至包括至少部分地布置在所述使用者的耳膜中的结构的装置。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述光能通过所述结构传输至位于所述结构的内侧的光电探测器。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，所述结构支撑换能器，并且其中所述换能器振动，从而所述使用者感知所述声音。
29.一种为具有耳膜的使用者提供听力的方法，所述方法包括：
提供听力装置，所述听力装置被配置成布置在所述耳膜中；以及
将所述听力装置布置在所述耳膜中。
30.根据权利要求29所述的方法，进一步包括将至少一个光电探测器布置在所述使用者的中耳中，并且其中所述结构被配置成传输光。
31.根据权利要求29所述的方法，其中，所述结构被配置成支撑被配置为使所述耳膜振动的换能器。
32.根据权利要求29所述的方法，进一步包括将锚附接至所述使用者的锤骨以将所述结构锚定在所述耳膜中。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述锚在所述结构的内侧耦合至所述结构。
34.根据权利要求29所述的方法，其中，所述耳膜被切割以在所述耳膜的内侧上形成瓣片，并且其中当所述锚被附接至所述锤骨时所述瓣片至少部分地位于所述锚的上方。
35.根据权利要求29所述的方法，其中，所述结构至少部分地位于所述耳膜的下端部分中并且至少部分地位于所述耳膜的前端部分中。
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