專利名稱：具有分離式電源和信號部件的光機電聽覺裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聽覺系統(tǒng)、裝置和方法。雖然是為助聽系統(tǒng)定做的，但是本發(fā)明的實施 方式可以用于利用振動或電流中至少一種來刺激組織的多種應(yīng)用，例如無線通信、神經(jīng)障 礙(例如帕金森綜合癥)的治療以及人工耳蝸。人們愿意聽。聽覺裝置可利用通信系統(tǒng)和輔助器以有助于聽覺障礙。聽覺障礙的 主體需要助聽器以與周圍的人進行口頭交流。因為提高了舒適度并改進了外觀，開放式溝 道助聽器已經(jīng)被證明在市場是成功的。開放式溝道助聽器受歡迎的另一個原因是減少了耳 道的阻塞。阻塞可導(dǎo)致不自然，阻塞耳道的大型助聽器可導(dǎo)致隧道式的聽覺效果。然而，開 放式溝道助聽器的可能出現(xiàn)回饋(feedback)問題。傳聲器的位置距離揚聲器太近或放大 的聲音太大可導(dǎo)致回饋。因此，回饋限制了助聽器能夠提供的擴音度。在某些情況下，通過 使用刺激自然聽覺傳播路徑(例如刺激鼓膜和/或聽骨鏈的骨頭)的非傳音器件可減小回 饋?？蓪⒂来朋w或多個磁體與耳膜或中耳的聽小骨耦接以刺激聽覺路徑。這些永磁體可以 被磁性地驅(qū)動以引起聽覺傳播路徑中的運動，從而引起導(dǎo)致感受到聽覺的神經(jīng)沖動。通過 利用液體和表面張力可將永磁體與耳膜耦接，例如第5，259，032和6，084，975號美國專利 中所描述的。然而，與本發(fā)明相關(guān)的工作提出磁性地驅(qū)動聽覺傳播路徑可能有局限。為了驅(qū)動 附接的磁體而生成的磁場的強度可隨著從發(fā)電機磁場線圈至永磁體的距離而迅速降低。對 于植入到聽小骨的磁體而言，可能需要入侵性的手術(shù)。將磁體耦接至耳膜可避免入侵性手 術(shù)的需求。然而，需要將驅(qū)動器線圈與永磁體對準(zhǔn)，并且至少在某些情況下，鄰近磁體的驅(qū) 動器線圈的設(shè)置可使用戶不舒服。一個可選的方式是光力學(xué)系統(tǒng)，例如，聽覺裝置可將光用作媒介來傳輸聲音信號。在第7，289, 639號美國專利和公開號為2006/0189841的美國專利申請中描述了這樣的系 統(tǒng)。將光輸出信號傳送至與耳膜或聽小骨耦接的輸出轉(zhuǎn)換器。雖然光系統(tǒng)可能改進患者的 舒適度，但是與本發(fā)明相關(guān)的工作提出這樣的系統(tǒng)可能導(dǎo)致信號至少部分失真，從而在一 些場合下患者感覺到的聲音至少在某些情況下可能不理想。雖然脈寬調(diào)制可用于利用光信號傳輸音頻信號，但是與本發(fā)明實施方式相關(guān)的工 作提出，至少某些已知的脈寬調(diào)制方案利用現(xiàn)有的聽覺裝置至少在某些情況下可能不能很 好地工作?？梢杂蓴?shù)字脈沖序列來表示數(shù)字信號輸出。脈沖可具有隨著預(yù)期模擬振幅電 平而變化的負載周期(工作時間與整體階段的比值)?？梢詫γ}沖進行積分以得到預(yù)期 音頻信號，預(yù)期音頻信號的幅度等于負載周期乘以脈沖幅度。當(dāng)預(yù)期音頻信號的幅度降低 時，可降低負載周期從而使積分的音頻信號的幅度成比例地下降。相反地，當(dāng)預(yù)期音頻信號 的幅度增加時，可以增加負載周期從而使幅度成比例地上升。模擬音頻信號可以從0正向 或負向變化。至少某些已知的脈沖寬度調(diào)制方案可使用由50%負載周期表示的靜態(tài)電平 (quiescent level)、或零音頻電平(zero audio level)。負載周期中從靜態(tài)電平的下降可 對應(yīng)于負音頻信號幅度，而負載周期中的增長可對應(yīng)于正音頻信號幅度。因為該靜態(tài)電平 是持續(xù)的，因此至少在某些情況下消耗了大量電源。雖然對于大型信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來說這種 大量電源的使用并不是問題，但是對優(yōu)選是小型的并使用理想地不經(jīng)常更換的小型電池的 聽覺裝置而言，至少某些情況下這種電源的使用可能造成問題。由于以上原因，期望提供一種聽覺系統(tǒng)，其至少減少甚至避免上述電流聽覺裝置 中的至少部分缺陷。例如，需要提供一種比電流裝置失真少且回饋少的舒適聽覺裝置。2.
背景技術(shù)：
相關(guān)的專利包括第3, 585,416 號、3，764，748 號、5，142，186 554, 096 號、 5，624，376 號、5，795，287 號、5，800，336 號、5，825，122 號、5，857，958 號、5，859，916 號、 5,888，187 號、5，897，486 號、5，913，815 號、5，949，895 號、6，093，144 號、6，139，488 號、 6，174，278 號、6，190，305 號、6，208，445 號、6，217，508 號、6，222，302 號、6，422，991 號、 6, 475, 134 號、6，519，376 號、6，626，822 號、6，676，592 號、6，728，024 號、6，735，318 號、 6, 900, 926 號、6，920，340 號、7，072，475 號、7，095，981 號、7，239，069 號、7，289，639 號、 D512，979號以及EP 1845919號美國專利。相關(guān)的專利公開包括第WO 03/063542號、 WO 2006/075175 號 PCT 公開，第 2002/0086715 號、2003/0142841 號、2004/0234092 號、 2006/0107744 號、2006/0233398 號、2006/075175 號、2008/0021518 號、以及 2008/01079292 號美國公開。相關(guān)的還可以包括以下共有的美國專利第5，259，032號(代理律 師案卷號 026166-000500US)、5，276，910 號(代理律師案卷號 026166-000600US)、 5,425, 104號(代理律師案卷號擬6166-000700US)、5，804，109號(代理律師案卷號 026166-000200US)、6，084，975 號(代理律師案卷號 026166-000300US)、6，554，761 號(代 理律師案卷號 026166-001700US)、6，629，922 號(代理律師案卷號 026166-001600US)， 第 2006/0023908 號(代理律師案卷號 026166-000100US) ,2006/0189841 號(代理律師 案卷號 026166-000820US) ,2006/0251278 號(代理律師案卷號 026166-000900US)以及 2007/0100197號(代理律師案卷號026166-001 100US)美國公開，以上公開的全部內(nèi)容 根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式通過引用和適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合并入本文，并要求其權(quán)利。潛在相關(guān)的 期干丨J發(fā)布包括Ayatollahi 等人的 “Design and Modeling of Micromachines CondenserMEMS Loudspeaker using Permanent Magnet Neodymium-Iron-Boron(Nd-Fe-B)(使用 永磁釹鐵硼(Nd-Fe-B)的微型機械冷凝器的設(shè)計與建模)”，ISC E，Kuala Lampur, 2006 ； Birch 等人的“Microengineered Systems for the Hearing Impaired(聽力喪失的微 工禾呈系統(tǒng))，，，IEE, London, 1996 ；Cheng ^AW "A silicon microspeaker for hearing instruments (用于助聽器的娃微揚聲器)”，J. Micromech. Microeng.，14 (2004) 859-866 ； Yi 等人的"Piezoelectric microspeaker with compressive nitride diaphragm(具有 可壓縮氮化隔膜的壓電微揚聲器)，，，IEEE, 2006 ；以及Zhigang Wang等人的“!Preliminary Assessment of Remote Photoelectric Excitation of an Actuator for a Hearing Implant (用于聽覺植入的激勵器的遠程光電勵磁的初步評估)”，IEEE Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference,Shanghai,China,September 1—4，2005。 其他相關(guān)的發(fā)表包括Gennum GA3280 Preliminary Data Sheet, "Voyager TD . Open Platform DSP System for Ultra Low Power Audio Processing (Voyager TD 。用于超低 功耗音頻處理的開放平臺DSP系統(tǒng))”和National Semiconductor LM4673 Data Sheet, "LM4673 Filterless,2. 65W, Mono, Class D audio Power Amplifier(LM4673 % }M M., 2. 65W，單聲道，D類音頻功率放大器)”；以及Lee等人的"The Optimal Magnetic Force For A Novel Actuator Coupled to the Tympanic Membrane :A Finite Element Analysis(用 于耦接至鼓膜的新穎激勵器的最佳磁力有限元分析)，，Biomedical Engineering Applications, Basis and Communications, Vol. 19, No.3 (171-177),2007。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及聽覺系統(tǒng)、裝置和方法。本發(fā)明的實施方式可提供至少克服了現(xiàn)有系 統(tǒng)的至少某些缺陷的改進的音頻信號傳輸。本文描述的系統(tǒng)、裝置和方法可應(yīng)用于聽覺裝 置，例如開放式耳道助聽器。轉(zhuǎn)換器由耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支撐并使其振動。 由光信號供電的有源電路響應(yīng)于該光信號來驅(qū)動該轉(zhuǎn)換器，以便為用戶提供高質(zhì)量聲音。 因此，用戶可獲得光學(xué)耦接的舒適感和有源電路的高質(zhì)量聲音。在第一方案中，本發(fā)明的實施方式提供一種傳輸音頻信號的裝置。至少一個光源， 利用至少一個波長的光傳輸所述音頻信號。至少一個檢測器，響應(yīng)于所述至少一個波長的 光檢測所述音頻信號并生成至少一個電信號。轉(zhuǎn)換器，由耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個 支撐并使所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個振動。有源電路，與至少一個檢測器和所述 轉(zhuǎn)換器連接，以響應(yīng)于所述電信號驅(qū)動所述轉(zhuǎn)換器。在多個實施方式中，功率存儲裝置，與所述至少一個檢測器和所述有源電路耦接， 以利用來自所述至少一個檢測器的能量為所述有源電路供電。功率存儲裝置以及所述有源 電路的尺寸或體積中的至少一個被構(gòu)造為由所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支撐。 至少一個光源以及所述至少一個檢測器向所述功率存儲裝置和所述有源電路供電，以利用 來自所述至少一個光源的能量驅(qū)動所述轉(zhuǎn)換器。功率存儲裝置包括電容或小型再充電式電 池中的至少一種。在多個實施方式中，光電檢測器包括晶體硅、非晶硅、微結(jié)晶硅、黑硅、碲化鎘、銅 銦、硒化鎵或銦硒化鎵中的至少一種。在多個實施方式中，轉(zhuǎn)換器包括壓電轉(zhuǎn)換器、彎張轉(zhuǎn)換器、線圈、磁體或聲頻揚聲器中的至少一個。有源電路包括晶體管、放大器、邏輯門或觸發(fā)器中的至少一個。在多個實施方式中，從至少一個光源傳輸至至少一個檢測器的音頻信號包括脈寬 調(diào)制信號。脈寬調(diào)制(之后稱為“PWM”)信號包括APWM信號、差動PWM信號、Δ- Σ PWM 信號或差動Δ - Σ PWM信號中的至少一個。多個實施方式進一步包括耦接至接收所述音頻信號的輸入的電路。所述電路耦接 至所述至少一個光源，并響應(yīng)于所述音頻信號調(diào)節(jié)所述至少一個光源的輸出以為所述有源 電路供電。所述電路測量所述音頻信號以確定所述音頻信號的能量，并響應(yīng)于所述音頻信 號的功率來調(diào)節(jié)由所述至少一個光源傳輸?shù)哪芰靠偭?。例如，所述電路響?yīng)于所述音頻信 號來所述至少一個光源的脈沖的直流偏置或幅度中的至少一個，以向所述有源電路供電。 可選地或可結(jié)合地，至少一個光源包括第一光源，傳輸所述音頻信號；以及第二光源，傳 輸能量；所述電路響應(yīng)于所述音頻信號來調(diào)節(jié)由所述第二光源傳輸?shù)哪芰靠偭?。在多個實施方式中，所述電路包括聲音處理器，測量所述音頻信號并響應(yīng)于所述 音頻信號來調(diào)節(jié)所述至少一個光源的所述輸出，以向所述有源電路供電。在另一方案中，本發(fā)明的實施方式提供一種傳輸音頻信號的系統(tǒng)。輸入轉(zhuǎn)換器組 件包括至少一個用于發(fā)射至少一個波長的光的光源。輸出轉(zhuǎn)換器組件包括至少一個檢測 器，檢測所述至少一個波長的光；有源電路，耦接至所述至少一個檢測器；轉(zhuǎn)換器，點耦接 至所述有源電路。所述轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于所述至少一個波長的光來振動所述用戶的耳膜、聽小 骨或耳蝸中的至少一個。在多個實施方式中，輸出轉(zhuǎn)換器組件由所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支 撐。所述輸出轉(zhuǎn)換器組件包括功率存儲裝置，由所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支 撐。所述功率存儲裝置的尺寸或體積中的至少一個被構(gòu)造為隨著所述耳膜、聽小骨或耳蝸 中的至少一個振動。有源電路耦接至所述檢測器和所述轉(zhuǎn)換器，以響應(yīng)于所述至少一個波 長的光來驅(qū)動所述轉(zhuǎn)換器。所述有源電路的尺寸或體積中的至少一個被構(gòu)造為隨著所述耳 膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個振動。在多個實施方式中，輸入轉(zhuǎn)換器將所述至少一個波長的光作為脈寬調(diào)制信號進行 傳輸。所述輸出轉(zhuǎn)換器組件響應(yīng)于所述脈寬調(diào)制信號來振動所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的 至少一個。在多個實施方式中，至少一個光源包括第一波長和第二波長的光，并且所述至少 一個波長的光包括用于發(fā)射所述第一波長的光的第一光源，以及用于發(fā)射第二波長的光的 第二光源。所述至少一個檢測器包括第一檢測器和第二檢測器，所述第一檢測器響應(yīng)于所 述第一至少一個波長的光的中第一波長的光以第一運動來移動所述轉(zhuǎn)換器，所述第二檢測 器響應(yīng)于所述第二至少一個波長以第二運動所述第一運動來移動所述轉(zhuǎn)換器，所述第二運 動與所述第一運動相反。所述至少一個波長的光包括紫外光、可見光或紅外光中的至少一個。在另一方案中，本發(fā)明的實施方式提供一種傳輸音頻信號的方法。從至少一個光 源發(fā)射至少一個波長的光。檢測所述至少一個波長的光以生成電信號。響應(yīng)于所述電信號 來振動用戶的耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個。在多個實施方式中，由所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支撐輸出轉(zhuǎn)換器組 件。輸出轉(zhuǎn)換器組件包括功率存儲裝置，由所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支撐。當(dāng)所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個被振動時，所述功率存儲裝置振動。輸出轉(zhuǎn)換器組件 包括有源電路，由所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支撐。所述有源電路耦接至檢測器 和轉(zhuǎn)換器以響應(yīng)于所述至少一個波長的光驅(qū)動所述轉(zhuǎn)換器。當(dāng)所述耳膜、聽小骨或耳蝸中 的至少一個被振動時，所述有源電路振動。在另一方案中，本發(fā)明的實施方式提供一種刺激目標(biāo)組織的裝置。該裝置包括至 少一個光源，傳輸包括至少一個波長的光的脈寬調(diào)制的光信號。至少一個檢測器，耦接至所 述目標(biāo)組織以響應(yīng)于所述脈寬調(diào)制的光信號刺激所述目標(biāo)組織。在多個實施方式中，植入式檢測器利用振動或電流中的至少一種刺激所述目標(biāo)組 織，并且所述檢測器耦接至轉(zhuǎn)換器或至少兩個電極中的至少一個。例如，檢測器利用電流刺 激所述組織，并且所述檢測器耦接至所述至少兩個電極。所述目標(biāo)組織包括用戶的耳蝸，并 且所述調(diào)制的光信號包括音頻信號。在另一個方案中，本發(fā)明的實施方式提供一種刺激目標(biāo)組織的方法。從至少一個 光源發(fā)射包括至少一個波長的光的脈寬調(diào)制的光信號。響應(yīng)于所述調(diào)制的光信號刺激所述 目標(biāo)組織。在多個實施方式中，利用振動或電流中的至少一種刺激所述目標(biāo)組織。利用電流 刺激所述目標(biāo)組織，并且植入式檢測器耦接至至少兩個電極并響應(yīng)于包括所述至少一個波 長的光的所述調(diào)制的信號來刺激所述組織。目標(biāo)組織包括用戶的耳蝸，并且所述調(diào)制的光
信號包括音頻信號。在本發(fā)明的另一方案中，本發(fā)明的實施方式提供一種將包括聲音的音頻信號傳輸 給用戶的裝置。所述裝置包括傳輸所述音頻信號的器件；以及檢測所述音頻信號從而使 所述用戶聽到所述音頻的器件。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的利用光機電聲音轉(zhuǎn)換的聽覺系統(tǒng)；圖2是表示圖1中聽覺系統(tǒng)的部件的示意圖；圖2A示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的包括圖2中部件的耳道模塊；圖3示出用于圖1和圖2中系統(tǒng)的光機電轉(zhuǎn)換器組件；圖3A示出用于圖1和圖2中系統(tǒng)的植入式輸出組件；圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的第一旋轉(zhuǎn)運動和第二旋轉(zhuǎn)運動，第一旋轉(zhuǎn) 運動包括與彎張轉(zhuǎn)換器一起的第一旋轉(zhuǎn)，第二旋轉(zhuǎn)運動包括與第一旋轉(zhuǎn)相反的第二旋轉(zhuǎn)；圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式，線圈和磁鐵在第一方向的第一平移運動，以 及在與第一方向相反的第二方向的第二平移運動；圖5示出圖1和圖2的聽覺系統(tǒng)的電路；圖6示出適用于轉(zhuǎn)換器組件的脈寬調(diào)制信號；圖7示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的一對互補數(shù)字信號；圖8示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的數(shù)字信號；圖9示出用于圖8所示的信號的電路；圖10示出用于圖1和圖2的聽覺系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)換器組件的電路；圖IOA示出根據(jù)本發(fā)明實施方式，響應(yīng)于音頻信號的能量而偏置的PWM脈沖；
圖IOB示出根據(jù)本發(fā)明實施方式，響應(yīng)于音頻信號能量的經(jīng)過幅度調(diào)節(jié)的PWM脈 沖；圖IOC示出根據(jù)本發(fā)明實施方式，響應(yīng)于音頻信號能量而傳輸功率的第二光源的 電壓；以及圖11示出根據(jù)本發(fā)明實施方式向用戶傳輸聲音的方法。
具體實施例方式本發(fā)明的實施方式可以用于利用振動或電流中至少一種來刺激組織的多種應(yīng)用， 例如無線通信、神經(jīng)障礙(例如帕金森綜合癥)治療，以及人工耳蝸。可以將光信號傳輸至 與組織耦接的光電檢測器以刺激組織?？衫谜駝踊螂娏髦械闹辽僖环N刺激組織。例如， 組織可被振動從而使用戶感覺到聲音?？蛇x地或可結(jié)合地，可以利用電流來刺激例如神經(jīng) 組織的組織，從而使用戶感覺到聲音。本文描述的光信號傳輸結(jié)構(gòu)在聽覺以及聽覺損失領(lǐng) 域之外可具有多種用途，并可用于治療神經(jīng)障礙，例如帕金森綜合癥。本發(fā)明的實施方式可提供改進音頻信號傳輸?shù)墓鈱W(xué)耦接地聽覺裝置。本文描述的 系統(tǒng)、裝置以及方法可用于聽覺裝置應(yīng)用，例如開放式耳道助聽器。雖然是為助聽系統(tǒng)定做 的，但是本發(fā)明的實施方式可用于為用戶放大聲音(例如無線通信，以及例如中耳的外科 植入和耳蝸植入)的任何應(yīng)用場合。此處使用的有源電路包括能夠放大輸入信號以產(chǎn)生比輸入信號功率更大的輸出 信號的電路。該有源電路可包括晶體管、放大器、邏輯門或觸發(fā)器中的至少一個。可從功率 存儲裝置獲取輸出信號的附加能量。功率存儲裝置可包括小型可充電電池或電容器中的至 少一個。在很多實施方式中，功率存儲裝置利用來自光源(例如，用于傳輸音頻信號的光 源)的光能充電和/或放電。有源電路或功率存儲裝置中的至少一個可隨轉(zhuǎn)換器振動。圖1示出利用光機電轉(zhuǎn)換的助聽系統(tǒng)。聽覺系統(tǒng)10包括輸入轉(zhuǎn)換器組件20以及 輸出轉(zhuǎn)換器組件30。雖然輸入轉(zhuǎn)換器組件可位于很多部位，例如耳廓P中或例如與傳聲器 22 一樣整體位于耳道EC中，但圖1中所示，輸入轉(zhuǎn)換器組件20至少部分地位于耳廓P后 方。輸入轉(zhuǎn)換器組件20接收聲音輸入，例如音頻。對于帶有助聽器的聽覺障礙用戶而言，輸 入是環(huán)境聲。在這種情況下，輸入轉(zhuǎn)換器組件可包括適合的放大器或其他電子接口。在某 些實施方式中，輸入可以是來自聲音發(fā)生或接收裝置(例如，電話、移動電話、藍牙連接器、 收音機、數(shù)字音頻單元等)的電子音頻信號。輸入轉(zhuǎn)換器組件20包括光源，例如LED或激光二極管。光源基于音頻輸入產(chǎn)生調(diào) 制的光輸出。光輸出包括至少一個波長λ的光，其由橫穿耳道EC的光傳輸元件12傳送到 靠近或鄰近輸出轉(zhuǎn)換器組件30的目標(biāo)區(qū)域。光傳輸元件12可以是光纖或光纖束。包括至 少一個波長λ的光輸出被選擇以耦接至輸出轉(zhuǎn)換器組件30，以向輸出轉(zhuǎn)換器組件30提供 信號，從而產(chǎn)生機械振動。例如，包括至少一個波長λ的光輸出可使輸出轉(zhuǎn)換器組件30在 第一方向40或在第二方向45移動。第二方向45可與第一方向40相反。該至少一個波長 λ可包括多個波長，例如在第一方向40上移動轉(zhuǎn)換器組件的轉(zhuǎn)換器的第一波長，以及在第 二方向45上移動轉(zhuǎn)換器組件的轉(zhuǎn)換器的第二波長。當(dāng)與主體的聽覺轉(zhuǎn)換路徑適當(dāng)?shù)伛罱?時，機械振動引起主體內(nèi)的神經(jīng)沖動，該機械振動被主體解析為原始音頻輸入或至少能合 理地表示原始音頻輸入的某物。
輸出轉(zhuǎn)換器組件30可耦接至主體的聽覺傳播路徑中的某個點，以引起由主體解 析為聲音的神經(jīng)沖動。優(yōu)選地，輸出轉(zhuǎn)換器組件30能夠耦接至鼓膜TM?？蛇x地，輸出轉(zhuǎn)換 器組件15可耦接至聽骨鏈OS中的骨頭或直接耦接至耳蝸C0，振動耳蝸CO中的液體。在第 5，259，032,5, 456，654,6, 084，975,6, 629，922 和 7，289，639 號的美國專利中描述了具體附 接的部位，例如鼓膜、中耳的聽小骨或耳蝸中的至少一個。輸入轉(zhuǎn)換器組件20可按照多種方式耦接至輸出轉(zhuǎn)換器組件30。例如，輸入轉(zhuǎn)換 器組件20可包括耳后單元(以下稱為“BTE”)，從而使多數(shù)電子元件可與延伸入耳道的光 傳輸元件12 —起固定在耳后。可選地，輸入轉(zhuǎn)換器20可包括用于設(shè)置在耳道中的模塊，例 如第7，289, 639號美國專利中描述的。本文描述的輸入轉(zhuǎn)換器組件的電路可被確定尺寸并 構(gòu)造為設(shè)置在耳道中，從而使用戶可利用設(shè)置在耳道中的輸入轉(zhuǎn)換器組件聽到高質(zhì)量的聲
曰O圖2示意性地示出了聽覺系統(tǒng)10的部件。輸入轉(zhuǎn)換器組件20可包括輸入轉(zhuǎn)換器 210、音頻處理器220、發(fā)射器驅(qū)動器240以及發(fā)射器250。輸出轉(zhuǎn)換器組件30可包括濾波器 沈0、檢測器270、轉(zhuǎn)換器驅(qū)動器觀0以及輸出轉(zhuǎn)換器四0。輸入轉(zhuǎn)換器210獲取環(huán)境聲音并 將其轉(zhuǎn)換成模擬電信號。輸入轉(zhuǎn)換器210通常包括傳聲器，傳聲器可設(shè)置在耳道中、耳后、 耳廓中或一般在耳朵附近。音頻處理器220可向模擬電信號提供頻率相關(guān)增益。通過數(shù)字 輸出230將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號。音頻處理器220可包括多個音頻處理器，例如 可以從Gennum of Corporation of Burlington, Canada獲得商業(yè)的音頻處理器以及可以 從 Sound Design Technologies,Ltd. of Burlington Ontario，Canada 獲得商業(yè)白勺 GA3280 混合音頻處理器。數(shù)字輸出230包括調(diào)制器，例如脈寬調(diào)制器或Δ-Σ轉(zhuǎn)換器。發(fā)射器驅(qū) 動器240處理數(shù)字電信號，從而使得數(shù)字電信號滿足發(fā)射器250的光傳輸和能量要求。發(fā)射器250產(chǎn)生表示電信號的光輸出。對于雙分量電信號，發(fā)射器250可包括兩 個光源(其中每個光源用于每個部件)并產(chǎn)生兩個光輸出信號254、256。光源例如可以是 LED或激光二極管，光輸出可以在紅外光、可見光或紫外光波長內(nèi)。例如，光源可包括LED， 該LED發(fā)射的光包括中心波長和多個關(guān)于中心波長分布的、具有約40nm帶寬的波長。光 源可以包括發(fā)射至少一個波長的光的激光二極管，所述光包括帶寬不超過約2nm的中心波 長，例如不超過lnm。來自第一光源的至少一個波長與來自第二光源的至少一個波長不同， 例如相差至少80nm，從而使至少一個波長可與至少一個波長分離。至少一個波長可包括第 一帶寬，例如60nm，而至少一個波長可包括第二帶寬，例如60nm，并且第一至少一個波長可 以與第二至少一個波長相差至少第一帶寬和第二帶寬，例如120nm。光輸出信號沿著單個或多個穿過耳道的光路傳輸，例如，通過一根光纖或多根光 纖。光輸出信號可以在空間上重疊。由可設(shè)置在耳道上的輸出轉(zhuǎn)換器組件接收信號。輸出轉(zhuǎn)換器組件包括響應(yīng)光信號的部件，以響應(yīng)于光信號而振動鼓膜、聽小骨或 耳蝸中的至少一個。檢測器270接收光輸出信號。檢測器270包括至少一個用于每個光輸 出信號的光電檢測器。光電檢測器例如可以是光電二極管或光伏等。濾波器260可選地沿 著光路設(shè)置。濾波器260分離光輸出信號。例如，可設(shè)置第一濾波器以傳輸輸出2M的波 長，而第二濾波器傳輸輸出256的波長。濾波器可是具有帶通、低通或高通特性的薄膜濾波 器、光干涉濾波器、二向色濾波器或凝膠型過濾器中的任何一種。例如，帶通特性可通過光 源的至少一個波長，如上所述，例如30nm帶寬通過IOnm帶寬光源?？山Y(jié)合低通和高通以利用低通濾波器僅通過一個優(yōu)選的波長，并利用高通濾波器通過其他波長。每個檢測器270可包括至少一個光伏材料，例如晶體硅、非晶硅、微結(jié)晶硅、黑 硅、碲化鎘、銅銦硒化鎵等。在某些實施方式中，至少一個光電檢測器270包括黑硅，例如 第7，354，792號和7，390，689號美國專利中描述的，并可以從SiOnyx, Inc. of Beverly, Massachusetts獲得。黑硅可包括由半導(dǎo)體方法制作的淺結(jié)光子，該半導(dǎo)體方法利用由高 強度激光(例如，在一千萬億分之一秒的短時間將目標(biāo)半導(dǎo)體暴露與高強度脈沖的飛秒激 光)照射的材料中發(fā)生的原子能級變換。經(jīng)受這些強度定域能事件的結(jié)晶材料可經(jīng)受變形 變化，從而使原子結(jié)構(gòu)成為瞬時無序的并且新部件被“鎖定”為襯底再結(jié)晶。當(dāng)應(yīng)用于硅時， 結(jié)果為高摻雜的、可選地不透明的淺結(jié)接口，對光的敏感度比現(xiàn)有半導(dǎo)體材料高很多倍。轉(zhuǎn)換器驅(qū)動器280將光輸出信號轉(zhuǎn)換為攜帶音頻信息的數(shù)字電信號。輸出轉(zhuǎn)換器 290將表示聲音的電信號轉(zhuǎn)換為將被傳輸至患者聽覺轉(zhuǎn)換路徑從而引起聽覺感應(yīng)的機械 能。轉(zhuǎn)換器可以是壓電轉(zhuǎn)換器、彎張轉(zhuǎn)換器、磁體和導(dǎo)線線圈、或傳聲器。對于轉(zhuǎn)換器驅(qū)動器觀0，可選地，至少兩個電極可耦接至至少一個檢測器，從而使 用戶響應(yīng)于該至少兩個電極對組織的刺激而感受到聲音。該至少兩個電極可至少部分地設(shè) 置在用戶的耳蝸中，從而使用戶響應(yīng)于光輸出而感受到聲音。上述多個部件可以被確定尺寸并被放置，以適合放置在耳后的BTE單元。圖2A示出放置在模塊中的輸入轉(zhuǎn)換器組件20的部件，該模塊的尺寸適于用戶的 耳道。該模塊可包括根據(jù)用戶耳朵成形(例如利用耳道模具)的外殼M6。該模塊可包括 從輸入轉(zhuǎn)換器210所安置的近端向發(fā)射光的遠端延伸的槽道，從而減小阻塞。圖3示出設(shè)置在鼓膜TM(也稱為耳鼓)上的輸出轉(zhuǎn)換器組件300。輸出轉(zhuǎn)換器組 件300包括用于將光輸出信號轉(zhuǎn)換為電能和機械能的電路。輸出轉(zhuǎn)換器組件300包括光電 檢測器320、325。光電檢測器320、325分別檢測光輸出信號310、315并將光輸出轉(zhuǎn)換為電 信號。輸出轉(zhuǎn)換器組件300包括電源存儲部件330。電源存儲部件330可包括電容器、小 型充電式電池或已知的功率存儲裝置中的至少一種。電源存儲部件可為有源電路部件340 提供電源。有源電路部件可包括放大器或觸發(fā)器中的至少一個。有源電路部件340耦接至 光電檢測器320、325以分別接收光輸出信號320、325。可以使用如上所述的光濾波器。有 源電路部件分別響應(yīng)于輸入信號320、325將電能應(yīng)用于負載。電信號到達負載350，該負載 350將電信號轉(zhuǎn)換為機械輸出(例如振動)。負載350可包括來自很多已知轉(zhuǎn)換器的負載， 例如壓電轉(zhuǎn)換器、彎張轉(zhuǎn)換器或耦接至外部磁體的導(dǎo)線線圈中的至少一種。在一些實施方式中，輸出轉(zhuǎn)換器組件和輸出電路可位于聽小骨上或由聽小骨支 撐，例如第7，289, 639號美國專利中描述的。圖3A示出用于圖1和圖2中系統(tǒng)的部件的植入式輸出組件。植入式輸出組件30 可包括至少兩個電極390和延伸至目標(biāo)組織(例如耳蝸)的延伸部392。植入式輸出組件 可置于多個部位并刺激多個組織，例如神經(jīng)組織。該至少兩個電極可耦接至電路以與上述 轉(zhuǎn)換器310相似的方式包括負載。電流I響應(yīng)于光信號在電極之間流動。例如，植入式輸 出組件可從中耳延伸至耳蝸。植入式輸出組件可以多種方式刺激目標(biāo)組織，例如以治療帕 金森綜合癥。負載350可包括彎張轉(zhuǎn)換器450。圖4A示出第一旋轉(zhuǎn)運動以及第二旋轉(zhuǎn)運動，第 一旋轉(zhuǎn)運動包括與彎張轉(zhuǎn)換器450 —起旋轉(zhuǎn)的第一旋轉(zhuǎn)462，第二旋轉(zhuǎn)運動包括與第一旋轉(zhuǎn)相反的第二旋轉(zhuǎn)464。在一些實施方式中，負載350可包括轉(zhuǎn)換器470，轉(zhuǎn)換器470包括磁性耦接至磁體 474的線圈472。圖4B示出與包括線圈472和磁體474 —起、沿第一方向482的第一平移 運動以及沿與第一方向相反的第二方向482的第二平移運動。圖5示出用于聽覺系統(tǒng)10的電路500。電路500可利用光信號向輸出轉(zhuǎn)換器組件 傳輸光能。電路500包括輸入部501和輸出部506。電路500可利用比例驅(qū)動技術(shù)，其中傳 輸兩個光信號，一個在A類信號的“低”信號時段期間，另一個“高”時段期間。PWM驅(qū)動器510提供脈寬調(diào)制信號701，下面將詳細介紹。來自PWM的脈寬調(diào)制 信號可包括多個已知的PWM信號，例如Δ PWM信號、差動PWM信號、Δ-Σ PWM信號或差動 Δ- Σ PWM信號中的至少一種?？蓪⑦壿嬰娐否罱又罰WM驅(qū)動器510的輸出。信號701驅(qū)動光發(fā)射器513和反相 器519。反相器519產(chǎn)生驅(qū)動光發(fā)射器514的輸出信號512。由于信號512是信號701的 反相，因此每當(dāng)光發(fā)射器514不產(chǎn)生光時，光發(fā)射器513產(chǎn)生光。光發(fā)射器513產(chǎn)生的光通 過光通道510被傳送到光電檢測器515。光發(fā)射器514產(chǎn)生的光通過光通道521被傳送到 光電檢測器516。如圖所示，光電檢測器515、516是串聯(lián)連接的。光電檢測器515、516可 以是光伏電池。電阻532、533分別與光電檢測器515、516并聯(lián)，以在一個檢測器的輸出電 壓低于另一個檢測器的正向二極管閾值時提供電流通路。功率存儲裝置，例如電容Μ7，還 可與檢測器515、516并聯(lián)以提供恒定電壓功率輸出Μ5。功率存儲裝置可包括小型充電式 電池或電容中的至少一種。輸出545為功率有源電路537提供恒定電壓，該功率有源電路 537可包括放大器以驅(qū)動轉(zhuǎn)換器538。光發(fā)射器513和514發(fā)射光能以便為輸出部506的 功率存儲裝置和有源電路供電，從而使轉(zhuǎn)換器被來自光發(fā)射器513和514的能量驅(qū)動。將來自串聯(lián)的兩個檢測器515、516的中心連接部544的電壓連接以將輸入驅(qū)動至 有源電路537。由于檢測器515、516的積分作用，來自中心部544的電壓在0和最大電壓之 間的變化，與通道520中的光和通道521中的光的比率有著直接的關(guān)系?？梢允褂萌缟纤?述的光濾波器。因此在連接部M處的模擬電壓將表示PWM變換器510的模擬輸出。可選地，將有源電路537的電壓耦接至轉(zhuǎn)換器538，有源電路537可耦接至至少部 分地設(shè)置在用戶的耳蝸中的至少兩個電極，從而使用戶對響應(yīng)于光輸出的耳蝸電刺激進行 響應(yīng)進而感受到聲音。圖6示出適用于輸出轉(zhuǎn)換器組件的脈寬調(diào)制信號601。信號601是數(shù)字信號，可有 兩個電平，高電平或低電平，例如OV或5V。在某些實施方式中，信號601在時間窗603的 起始處通常是低電平，在窗603中的可變時間605處轉(zhuǎn)換為高電平。在窗603的末端，信號 601返回低電平。通過將脈沖電平輸出乘以高電平的時間與窗630的時間的比率可以獲得 積分的輸出。模擬信號通?？扇×阋陨虾土阋韵碌闹?，并且可將調(diào)制信號的零輸出條件限定為 正好在窗時間的50%處的轉(zhuǎn)換。這類電信號可參照A類信號，其中最大電壓的50%的電壓 電平表示零(或靜態(tài))電平。數(shù)字信號可采用零電壓電平作為靜態(tài)，在輸入模擬信號偏移時沿正方向和負方向 對零電壓電平進行相似的偏移。這類信號可參照B類信號。在具有有限功率和電源電壓的 電子裝置中，通過差動技術(shù)由輸出轉(zhuǎn)換器表示B類信號。在差動技術(shù)中，兩個彼此反相的輸出連接至輸出轉(zhuǎn)換器的一個端子。這種方式的連接有效地使提供給輸出轉(zhuǎn)換器的信號電壓 加倍。在另一端子處利用一個端子的信號的簡單反相來驅(qū)動輸出轉(zhuǎn)換器可導(dǎo)致驅(qū)動信 號在靜態(tài)點期間積分為0。驅(qū)動信號還將在切換頻率處保持有效的能量。雖然可以設(shè)置模 擬濾波電路來阻隔切換頻率處的能量，但是這樣的電路可能用到增加裝置尺寸的部件。取代濾波器，通過斜箭頭610表示的50%的切換窗可轉(zhuǎn)換反相輸出信號602。在 靜態(tài)情況下，信號A的轉(zhuǎn)換點603、605將與信號B的轉(zhuǎn)換點604、606對齊，且信號的電平相 等，從而導(dǎo)致對輸出轉(zhuǎn)換器的端子施加零電平(A減去B)。可選地將結(jié)果電壓施加于輸出轉(zhuǎn)換器，如上所述，信號應(yīng)用于至少部分地設(shè)置在 用戶的耳蝸中的至少兩個電極，從而使用戶對響應(yīng)于光輸出的耳蝸電刺激進行響應(yīng)進而感
受到聲音。圖7示出一對互補的B類信號。當(dāng)模擬輸出電壓移動到0以上時，輸出信號A 701 的轉(zhuǎn)換705較早地移動并且在反相輸出信號B 702的固定轉(zhuǎn)換之前發(fā)生。反相信號B的從 高電平向低電平的轉(zhuǎn)換706將在信號A 701的固定轉(zhuǎn)換603之前發(fā)生。因此，差動輸出A-B 713包括寬度等于時間705和604的時間差的正脈沖707，以 及寬度等于時間706和603的時間差的負脈沖708。當(dāng)時間差相等時，脈沖707和708的寬 度相等，且如上所述的積分輸出電壓Vint709是正電壓。當(dāng)模擬電壓信號低于0時，輸出信號A 701的轉(zhuǎn)換703在信號B 702的固定轉(zhuǎn)換 時間604之后移動，且信號B的轉(zhuǎn)換時間704以相似的方式在信號A 701的固定轉(zhuǎn)換時間 603之后移動。在這種情況下，差動輸出A-B 713包括負脈沖710、711。脈沖710的持續(xù)時 間是可變時間703與固定時間604的時間差。脈沖711的持續(xù)時間是可變時間704與固定 時間603之間的時間差。積分結(jié)果Vint遠離由脈沖707和708的負載周期限定的正電平 709,以及由脈沖710和711的負載周期限定的負電平712。輸出轉(zhuǎn)換器的至少一些實施方式支持電子電路，從而光輸出信號利用由每個轉(zhuǎn)換 事件觸發(fā)的轉(zhuǎn)換信號，作為限定脈寬調(diào)制信號的轉(zhuǎn)換時間的脈沖傳輸?；趥鬏?shù)臅r間響 應(yīng)與接收路徑，傳輸?shù)拿}沖的持續(xù)時間可能很小。多個實施方式包括第一高速信號傳輸路 徑以及第二路徑以傳輸能量。如上所述，可選地，將電路耦接至輸出轉(zhuǎn)換器、上述信號與傳輸能量的第一高速傳 輸路徑以及第二路徑可耦接至至少部分地設(shè)置在用戶耳蝸中的至少兩個電極，從而使用戶 對響應(yīng)于光輸出的耳蝸電刺激進行相應(yīng)進而感到聲音。圖8示出之前描述的PWM信號701，如上所述，PWM信號701包括PWM驅(qū)動器生成 的單脈寬調(diào)制信號。高電平至低電平的變換812發(fā)生在固定的時間，并且低電平至高電平 的轉(zhuǎn)換813發(fā)生的時間根據(jù)模擬輸出電平而變化。每個轉(zhuǎn)換從產(chǎn)生信號821的電路發(fā)起恒 定寬度脈沖815。脈沖的下降沿814在發(fā)起之后發(fā)生固定的時間，或在進行調(diào)整以提供預(yù)期 效果的時間發(fā)生。信號821控制發(fā)射器的光發(fā)射。在接收器處，光脈沖的上升沿816觸發(fā) 重新產(chǎn)生信號701或信號701的反相826的觸發(fā)器。圖9示出如上參照圖8對光學(xué)傳輸?shù)男盘枌嵤┻壿嬏幚淼碾娐?。PWM 701觸發(fā)脈 沖生成器902，脈沖生成器902用于為其輸入701的每個觸發(fā)器在其輸出904上生成固定帶 寬脈沖，例如固定帶寬脈沖815。脈沖輸出904驅(qū)動光發(fā)射器908，并且生成的光脈沖通過光路909被引導(dǎo)至高速光電檢測器910以及包括光伏電池陣列的發(fā)電光伏檢測器陣列917。光電檢測器910生成的信號911連接至D型觸發(fā)器912 (例如與現(xiàn)有7474型邏輯 電路相似)的時鐘輸入，其中輸出914用于根據(jù)時鐘輸入911上升沿來調(diào)節(jié)輸入913的電 平。互補輸出918用于調(diào)節(jié)與輸出914相反地電平。當(dāng)輸入913連接至互補輸出918時， 這樣的電路包括觸發(fā)器。在時鐘輸入911處每次出現(xiàn)上升信號沿時，輸出914、918的狀態(tài) 將互換。通過光電檢測器910(圖9中示為反相偏置光電二極管)的操作，在時鐘輸入911 處出現(xiàn)上升信號沿。使觸發(fā)器912運行并為光電二極管910提供反向偏置的能量由光伏檢 測器陣列917從光流中收集，并被呈現(xiàn)在傳輸至電路的信號916上。功率存儲裝置(例如 電池或電容919)可與光電檢測器917并聯(lián)，以為觸發(fā)器912提供電源。功率存儲裝置可包 括小型充電式電池。光伏檢測器陣列917呈現(xiàn)的電壓可通過調(diào)節(jié)脈沖生成器902生成的脈 沖寬度而改變。輸出轉(zhuǎn)換器915連接在觸發(fā)器912的輸出914及其互補輸出918之間。通過轉(zhuǎn)換 器915可看出使信號電壓加倍的效果。如上所述，可選地，將電路耦接至轉(zhuǎn)換器915，上述電路可耦接至至少部分地位于 用戶耳蝸中的至少兩個電極，從而使用戶對響應(yīng)于光輸出的耳蝸電刺激進行相應(yīng)進而感到聲音。圖10示出用于操作兩個光輸出通道的輸出轉(zhuǎn)換器組件，例如，參照圖5所述的第 一通道520和第二通道521。每個光輸出通道可獨占光電檢測器1001或1002中的一個。 光電檢測器1001和1002是并聯(lián)的。由于光電檢測器1001和1002的積分特性，因此產(chǎn)生 雙極模擬電壓。輸出光通道可傳輸多種光信號，例如上述的信號A 701和信號B 702，以生成雙極 模擬電壓。來自PWM驅(qū)動器的脈寬調(diào)制信號A和信號B可包括多個已知的PWM信號，例如 Δ PWM信號、差動Δ-sigma信號、Δ - Σ PWM信號或差動Δ - Σ PWM信號中的至少一種。在 一些實施方式中，可利用邏輯電路使光能傳輸最小化。例如邏輯電路用于確定包括信號A 和信號B的A與非B的第一條件，以及包括信號B和信號A的B與非A的第二條件。第一 條件的輸出可驅(qū)動第一光源，且第二條件的輸出可驅(qū)動第二光源，從而使第一光源和第二 光源傳輸?shù)哪芰孔钚』?。來自兩個光通道的光都適于功率光電檢測器1001和1002。功率光電檢測器陣列 1001的負端子1005被連接為從放大器1008返回的功率。功率光電檢測器陣列1001和1002 的正端子1005被連接為從放大器1008的正電源。光電檢測器陣列的中間端子1004被連 接為從輸出轉(zhuǎn)換器1012返回的信號，且信號光電檢測器1009和1010、電容1006和1007分 別與光電檢測器1001和1002并聯(lián)。功率存儲裝置(例如小型充電式電池或電容器中的至 少一個)跨過正端子1002和負端子1005與光電檢測器陣列1001并聯(lián)，以向放大器1008 供電。電容1006、1007可提供能源存儲能力。撞擊在功率光電檢測器陣列1001、1002上的光生成向放大器1008供電的正電壓 差。撞擊在信號光電檢測器1009上的光生成至放大器1008的輸入1011處的負信號，并且 以相同的方式，撞擊在光電檢測器1010上的光生成至放大器1008的輸入1011處的正信號電壓。
放大器1008在耦接至轉(zhuǎn)換器1012的輸出導(dǎo)體1013上產(chǎn)生信號電壓。電流從電 容器1006流過正電源導(dǎo)體1003，通過放大器1008進入輸出轉(zhuǎn)換器1012，然后在導(dǎo)體1004 上流出至電容器1006和1007的接點。該電流為電容1007充電并為電容1006放電。當(dāng)輸出極性反轉(zhuǎn)時，來自電容1006和1007的接點的電流通過導(dǎo)體1004，通過輸出 轉(zhuǎn)換器1012，通過放大器1008并返回導(dǎo)體1005至電容1007。該電流為電容1006充電并 為電容1007放電。驅(qū)動電流通過輸出轉(zhuǎn)換器1012時可使充電損耗最小化。功率光電檢測器1001和1002行動以對電容1006和1007再充電。當(dāng)必要時，功率 光電檢測器1001和1002可以是串聯(lián)的陣列以向放大器1008提供足夠的工作電壓，放大器 1008可與必要的電路結(jié)合以接收和放大輸入1011上的雙極輸入信號。電容1006可被小型 鋰離子電池或可再充電池替換和/或結(jié)合在一起。第一功率光電檢測器1001和第二功率 光電檢測器1002中的每一個都可包括至少一個光伏材料，例如晶體硅、非晶硅、微結(jié)晶硅、 黑硅、碲化鎘或銅銦硒化鎵。如上所述，在多個實施方式中，第一功率光電檢測器1001或第 二功率光電檢測器1002中的至少一個包括黑硅，例如第7，354，792號和7，390，689號美國 專利中描述的，并且可以從SiOnyx，Inc. of Beverly, Massachusetts獲得。如上所述，可選地，將上述電路耦接至轉(zhuǎn)換器1012，上述電路可耦接至至少部分地 設(shè)置在用戶的耳蝸中的至少兩個電極，從而使用戶對響應(yīng)于光輸出的耳蝸電刺激進行響應(yīng) 進而感受到聲音。上述電路可偏置光伏(例如黑硅)，以優(yōu)化光伏轉(zhuǎn)換器的吸收和效率。例如，偏置 的黑硅光伏可用于向用于信號接收的快速光電傳感器(例如反向偏置光電二極管)供電。圖IOA示出響應(yīng)于音頻信號的能量的偏置PWM脈沖。第一脈沖1060包括對于“直 流”偏置變化緩慢(例如響應(yīng)于音頻信號的低通濾波)的低頻偏置。脈沖可與偏置結(jié)合(例 如利用加法)，從而使施加偏置的脈沖的幅度1062基本恒定。響應(yīng)于第一脈沖1060的能 量，電路可調(diào)節(jié)偏置，例如響應(yīng)于音頻信號的能量(例如功率)的增加而增加偏置。第二脈 沖1070包括基本與第一脈沖1060的第一幅度1062相似的第二幅度1072。響應(yīng)于第一脈 沖1060的能量來調(diào)節(jié)第二偏置1074，從而使第二偏置1074基本上與第一偏置1064區(qū)分 開，以調(diào)節(jié)有源電路和轉(zhuǎn)換器部件的電耗。圖IOB示出具有響應(yīng)于音頻信號的能量調(diào)節(jié)的幅度的PWM脈沖。第一脈沖1080包 括第一幅度1082，且第二脈沖1090包括與基本上不同于第一幅度1082的第二幅度1092， 以調(diào)節(jié)有源電路和轉(zhuǎn)換器部件的電耗。圖IOC示出用于向有源電路部件和轉(zhuǎn)換器傳輸能量的第二光源的電壓，以調(diào)節(jié)這 些部件的電耗。第一幅度1097用于向音頻信號的第一能量(例如音頻信號的第一電源) 提供充足的電源。第二幅度1099用于向音頻信號的第二能量(例如音頻信號的第二電源) 提供充足的電源。圖11示出向用戶傳輸聲音的方法100。步驟1105向輸入轉(zhuǎn)換器輸入音頻信號。 步驟1100測量音頻信號。步驟1115處理音頻信號。處理可以是模擬的或數(shù)字的或兩者的 結(jié)合。步驟1120確定音頻信號的能量總量。例如利用數(shù)字音頻處理器或模擬低通濾波器。 步驟1125響應(yīng)于音頻信號來調(diào)節(jié)輸出?？砂凑斩喾N方式調(diào)節(jié)輸出，例如利用直流偏置、按 比例計算或單獨通道的能量總量中的至少一種。步驟1130響應(yīng)于音頻信號確定PWM脈沖。 步驟1135響應(yīng)于PWM信號和調(diào)節(jié)來驅(qū)動至少一個光源。步驟1140傳輸來自至少一個光源的光。步驟1145利用濾波器過濾傳輸?shù)墓?。步驟1150利用檢測器檢測光。步驟1155利 用存儲裝置為有源電路存儲傳輸?shù)哪芰?。步驟1160響應(yīng)于PWM信號和存儲的能量驅(qū)動轉(zhuǎn) 換器。通過步驟1165，用戶聽到傳輸?shù)囊纛l聲音。如上所述，利用音頻處理器可實施方法1100的多個步驟。例如，音頻處理器的實 體媒介可包括嵌入其中以實施方法1100的多個步驟的計算機程序指令。應(yīng)該理解的是，根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，圖11中描述的具體步驟提供了傳輸 音頻信號的具體方法。根據(jù)可選的實施方式，還可按照步驟的其他順序執(zhí)行。例如，本發(fā)明 可選的實施方式可按照與上述概括不同的順序執(zhí)行步驟。而且，圖8示出的單獨的步驟可 包括多個以適合單獨步驟的不同順序執(zhí)行的子步驟。此外，根據(jù)具體應(yīng)用可增加或去除附 加步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解可存在多種變形、改動和選擇。雖然以上描述了本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，但是還可使用多種變形、改動和等價物。 因此，上述描述不應(yīng)限定由權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種傳輸音頻信號的裝置，所述裝置包括至少一個光源，利用至少一個波長的光傳輸所述音頻信號；至少一個檢測器，響應(yīng)于所述至少一個波長的光檢測所述音頻信號并生成至少一個電信號；轉(zhuǎn)換器，由耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支撐并使所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至 少一個振動；有源電路，與所述至少一個檢測器和所述轉(zhuǎn)換器耦接，以響應(yīng)于所述電信號驅(qū)動所述 轉(zhuǎn)換器。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括功率存儲裝置，與所述至少一個檢測器和所述有源電路耦接，以利用來自所述至少一 個檢測器的能量為所述有源電路供電。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述功率存儲裝置以及所述有源電路的尺寸或體 積中的至少一個被構(gòu)造為由所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支撐。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述至少一個光源以及所述至少一個檢測器向所 述功率存儲裝置和所述有源電路供電，以利用來自所述至少一個光源的能量驅(qū)動所述轉(zhuǎn)換器。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述功率存儲裝置包括電容或小型再充電式電池 中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光電檢測器包括晶體硅、非晶硅、微結(jié)晶硅、黑 硅、碲化鎘、銅銦、硒化鎵或銦硒化鎵中的至少一種。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換器包括壓電轉(zhuǎn)換器、彎張轉(zhuǎn)換器、線圈、磁 體或音頻揚聲器中的至少一個。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述有源電路包括晶體管、放大器、邏輯門或觸發(fā) 器中的至少一個。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括接收來自輸入轉(zhuǎn)換器的所述音頻信號的電路，并且其中所述電路利用從所述至少一個 光源至所述至少一個檢測器的脈寬調(diào)制信號傳輸所述音頻信號。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述脈寬調(diào)制信號包括ΔPWM信號、差動驅(qū)動PWM 信號、Δ - Σ PWM信號或差動Δ - Σ PWM信號中的至少一個。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括耦接至接收所述音頻信號的輸入的電路，所述電路耦接至所述至少一個光源，并響應(yīng) 于所述音頻信號調(diào)節(jié)所述至少一個光源的輸出以為所述有源電路供電。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述電路測量所述音頻信號以確定所述音頻信 號的能量，并響應(yīng)于所述音頻信號的功率來調(diào)節(jié)由所述至少一個光源傳輸?shù)哪芰靠偭俊?br> 13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述電路響應(yīng)于所述音頻信號來調(diào)節(jié)所述至少 一個光源的脈沖的直流偏置或幅度中的至少一個，以向所述有源電路供電。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述至少一個光源包括第一光源，傳輸所述音頻信號；以及第二光源，傳輸能量，所述電路響應(yīng)于所述音頻信號來調(diào)節(jié)由所述第二光源傳輸?shù)哪芰靠偭俊?br> 15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述電路包括聲音處理器，測量所述音頻信號并響應(yīng)于所述音頻信號來調(diào)節(jié)所述至少一個光源的所 述輸出，以向所述有源電路供電。
16.一種傳輸音頻信號的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括輸入轉(zhuǎn)換器組件，包括至少一個用于發(fā)射至少一個波長的光的光源；以及輸出轉(zhuǎn)換器組件，包括至少一個檢測器，檢測所述至少一個波長的光；有源電路，耦接至所述至少一個檢測器；轉(zhuǎn)換器，電耦接至所述有源電路，所述轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于所述至少一個波長的光來振動所 述用戶的耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述輸出轉(zhuǎn)換器組件由所述耳膜、聽小骨或耳蝸 中的至少一個支撐。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述輸出轉(zhuǎn)換器組件包括功率存儲裝置，由所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支撐，并且所述功率存儲裝置 的尺寸或體積中的至少一個被構(gòu)造為隨著所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個振動。
19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述有源電路耦接至所述檢測器和所述轉(zhuǎn)換器， 以響應(yīng)于所述至少一個波長的光來驅(qū)動所述轉(zhuǎn)換器，并且所述有源電路的尺寸或體積中的至少一個被構(gòu)造為隨著所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的 至少一個振動。
20.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述輸入轉(zhuǎn)換器將所述至少一個波長的光作為 脈寬調(diào)制信號進行傳輸，并且所述輸出轉(zhuǎn)換器組件響應(yīng)于所述脈寬調(diào)制信號來振動所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至 少一個。
21.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個波長的光包括第一波長的光和第 二波長的光，并且所述至少一個光源包括用于發(fā)射所述第一波長的第一光源，以及用于發(fā)射第二波長的 光的第二光源，并且所述至少一個檢測器包括第一檢測器和第二檢測器，所述第一檢測器響應(yīng)于所述第一 至少一個波長的光以第一運動來移動所述轉(zhuǎn)換器，所述第二檢測器響應(yīng)于所述第二至少一 個波長以第二運動所述第一運動來移動所述轉(zhuǎn)換器，所述第二運動與所述第一運動相反。
22.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個波長的光包括紫外光、可見光或紅 外光中的至少一個。
23.一種傳輸音頻信號的方法，所述方法包括從至少一個光源發(fā)射至少一個波長的光；檢測所述至少一個波長的光以生成電信號；以及響應(yīng)于所述電信號來振動用戶的耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，由所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支撐所 述輸出轉(zhuǎn)換器組件。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述輸出轉(zhuǎn)換器組件包括 功率存儲裝置，由所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支撐，并且，當(dāng)所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個被振動時，所述功率存儲裝置振動。
26.如權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述輸出轉(zhuǎn)換器組件包括 有源電路，由所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支撐，并且，所述有源電路耦接至所述檢測器和所述轉(zhuǎn)換器以響應(yīng)于所述至少一個波長的光來驅(qū) 動所述轉(zhuǎn)換器，并且當(dāng)所述耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個被振動時，所述有源電路振動。
27.一種刺激目標(biāo)組織的裝置，所述裝置包括至少一個光源，傳輸包括至少一個波長的光的脈寬調(diào)制的光信號；至少一個檢測器，耦接至所述目標(biāo)組織以響應(yīng)于所述調(diào)制的光信號來刺激所述目標(biāo)組
28.如權(quán)利要求27所述的裝置，其中，植入式檢測器利用振動或電流中的至少一種刺 激所述目標(biāo)組織，并且所述檢測器耦接至轉(zhuǎn)換器或至少兩個電極中的至少一個。
29.如權(quán)利要求觀所述的裝置，其中，所述檢測器利用所述電流刺激所述組織，并且 所述檢測器耦接至所述至少兩個電極。
30.如權(quán)利要求觀所述的裝置，其中，所述目標(biāo)組織包括所述用戶的耳蝸，并且， 所述調(diào)制的光信號包括音頻信號。
31.一種刺激目標(biāo)組織的方法，所述方法包括從至少一個光源發(fā)射包括至少一個波長的光的脈寬調(diào)制的光信號；以及 響應(yīng)于所述調(diào)制的光信號刺激所述目標(biāo)組織。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，利用振動或電流中的至少一種刺激所述目標(biāo)組
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，利用所述電流刺激所述目標(biāo)組織，并且 植入式檢測器耦接至至少兩個電極并響應(yīng)于包括所述至少一個波長的光的所述調(diào)制的信號來刺激所述組織。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述目標(biāo)組織包括所述用戶的耳蝸，并且 所述調(diào)制的光信號包括音頻信號。
35.一種將包括聲音的音頻信號傳輸給用戶的裝置，所述裝置包括 傳輸所述音頻信號的器件；以及檢測所述音頻信號從而使所述用戶聽到所述音頻的器件。
全文摘要
一種傳輸音頻信號的裝置，包括至少一個光源，利用至少一個波長的光傳輸所述音頻信號。至少一個檢測器，響應(yīng)于所述至少一個波長的光檢測所述音頻信號并生成至少一個電信號。轉(zhuǎn)換器，由耳膜、聽小骨或耳蝸中的至少一個支撐并使其振動。有源電路，與至少一個檢測器和所述轉(zhuǎn)換器耦接，以響應(yīng)于所述電信號驅(qū)動所述轉(zhuǎn)換器，從而為用戶提供高質(zhì)量的聲音。
文檔編號H04R25/00GK102124757SQ200980132104
公開日2011年7月13日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者喬納森·P·費怡, 文森特·皮路維納吉, 李·菲森斯特恩, 米德·C·基林, 蘇尼爾·皮瑞亞, 詹姆士·斯通 申請人:依耳樂恩斯公司