Actuator system for the oral-based equipment

（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６０／８０９，２４４号（２００６年５月３０日出願）および同第６０／８２０，２２３号（２００６年７月２４日出願）ならびに米国特許出願第１１／７４１，６４８号（２００７年４月２７日出願）の優先権の利益を主張するものであり、各出願は、その全体を参考として本明細書に援用される。

（発明の分野）
本発明は、口腔内および／または周囲の歯または骨構造を介して、振動として音声信号を伝導する方法および装置に関する。 より具体的には、本発明は、口腔内および／または周囲の歯または骨構造を介した音伝導によって音声信号を伝達して、その伝達された信号が、ユーザによって受信される聴覚信号と相関させる方法および装置に関する。

米国における聴覚障害は、３１，０００，０００人（人口の約１３％）以上に及んでいる。 慢性的な状態として、聴覚障害の発生率は、心臓病および心臓病に類似したものの発生率に匹敵し、聴覚障害の発生率は、年齢とともに急激に増加する。

聴力障害を有する者の大多数は、十分に適合した高品質の聴覚デバイスによって補助することができるが、聴覚障害者の総人口のうちのわずか２２％しか聴覚デバイスを保有していない。 現在の製品および流通方法では、米国だけで、聴覚障害のある２０，０００，０００人以上の人間に充足またはこれらの人々に普及させることができない。

聴覚障害は、人間の生活の質および精神的幸福に悪影響を与える。 聴覚障害のある人は、しばしば、会話を理解できないことによるフラストレーションを回避するために、社会的な交流から遠ざかってしまう。 最近の研究では、聴覚障害によって、ストレスレベルが増加し、自信が無くなり、社交性が無くなり、また、仕事場での効率が低下することを示している。

人間の耳は、概して、外耳、中耳、および内耳の３つ領域を備える。 外耳は、概して、外側の耳介と外耳道とを備え、音が通って中耳に到達する管状の経路である。 外耳は、鼓膜によって中耳から隔てられる。 中耳は、概して、小骨として知られている３つの小さな骨を備え、これらは、鼓膜から内耳への機械的な伝導体を形成する。 最後に、内耳は、蝸牛を含み、聴神経に接続された多数の精巧な感覚有毛細胞を収容した、液体で満たされた構造である。

聴覚障害は、伝音性、感音性、またはこれらの組み合わせの観点から分類することもできる。 伝音難聴は、一般的に、中耳を通る音の伝達を制限する疾患または障害に起因する。 大部分の伝音障害は、医学的に、または外科的に治療することができる。 純粋な伝音難聴は、聴覚障害者の総人口のごく一部を占める（聴覚障害者の総人口の５％未満と推定される）。

感音難聴は、大部分が内耳において生じ、聴覚障害の大部分を占める（聴覚障害者の総人口の９０乃至９５％と推定される）。 感音難聴（「神経損失」とも呼ばれる）は、主に蝸牛内部での感覚有毛細胞の損傷によって生じる。 感音難聴は、加齢、または大きな音の音楽および騒音に長時間晒されることによって自然に生じる。 この種の聴覚障害は元に戻すことができず、また、医学的または外科的に治療することができない。 しかしながら、適切に適合した聴覚デバイスを使用することで、個人の生活の質を改善することができる。

従来の聴覚デバイスは、軽度乃至高度の感音難聴の治療に使用される最も一般的なデバイスである。 これらは、鼓膜への音を増幅する音響デバイスである。 これらのデバイスは、４乃至６回、聴覚訓練士または聴覚機器の専門家を訪ねることによって、患者の身体的および聴覚的特徴に対して個々にカスタマイズすることができる。 このようなデバイスは、概して、マイクロホンと、増幅器と、バッテリと、スピーカとを備える。 近年、聴覚デバイスメーカは、しばしばデジタル技術を用いて、音声処理の精巧さを増大させて、プログラム化の可能性およびマルチバンド圧縮等の機能を提供している。 これらのデバイスは、小型化されて目立たなくなったが、それでも可視的であり、音響的な制限がある。

産業調査では、聴覚デバイスを購入しない主な障害には、ａ）聴覚デバイスの装着に関する抵抗感、ｂ）医療専門家、特にＥＮＴ（ｅａｒ ｎｏｓｅ ｔｈｒｏａｔ：耳鼻咽喉科）医師の一部における反対姿勢、ｃ）認識された性能上の問題に関連する製品価格の課題、ｄ）消費者および医師レベルでの情報および教育の全般的な不足、およびｅ）満足しなかったユーザからの否定的な口コミ、が挙げられることを示している。

蝸牛インプラントのような他のデバイスは、高度乃至深刻な聴覚障害があり、ほとんど聞こえない人々（聴覚障害者の総人口の約２％）に対して開発された。 蝸牛インプラントの電極は、侵襲的および不可逆的な手術で内耳に挿入される。 電極は、ユーザに可聴のキューを提供する電極アレイを通じて、聴神経を電気的に刺激するが、通常これは、脳によって普通の音であると解釈されない。 ユーザには、概して、期待される利益を達成するように、手術の後に集中的かつ時間をかけたカウンセリングおよび訓練が必要である。

電子式中耳インプラントのような他のデバイスは、概して、聴覚障害者の中耳の中に外科的に配置される。 それらは、外部的に装着する構成要素を備えた外科的な埋め込みデバイスである。

聴覚デバイスの製造、適合、および施与は、難解かつ非効率的な工程として残っている。 大部分の聴覚デバイスは、将来の購入者それぞれの耳に適合するように、メーカによってオーダーメイドで製造、加工される。 外耳道の型穴は、施与者（聴覚訓練士または公認の聴覚機器の専門家）によって形成され、カスタム成形された堅固なプラスチックケースの判断および加工のため、メーカに送られる。 次いで、手加工で配線した電子機器および変換器（マイクロホンおよびスピーカ）が、ケース内に配置され、完成品は、一般的に１乃至２週間程度の期間の後に、実施する専門家に送り返される。

最初の診断セッションから最後の微調整セッションまでの、聴覚デバイスを施与するための時間サイクルは、一般的に、６乃至８週間程度の数週間の期間におよび、複数の施与者が関わる。

したがって、患者の聴覚障害の治療を容易にするように、歯、または口腔内および／または周辺の骨構造を介した音伝導によって、これらの信号を効率的に伝達するために、音声信号を受信し、該信号を処理するための方法および装置が必要である。

電子および変換器デバイスを、着脱可能な歯科用装置または口腔内装置の中、またはその上に取り付け、接着、または埋め込んで、例えば、補聴器アセンブリまたは他の音声伝達デバイス等を利用するために、骨を介した振動伝導によって、ユーザに音声信号を伝導可能なアセンブリを形成することができる。 このような着脱可能な口腔内装置は、従来の歯科用痕跡法によって得られた歯の構造の複製モデルを用いて、熱形成プロセスによって加工されたオーダーメイドのデバイスとすることができる。 電子および変換器アセンブリは、直接的に、または受信機を介して入力音を受信して、信号を処理および増幅し、処理した音を、歯に連結された、または上顎、下顎、または口蓋の骨構造のような他の骨構造に連結された振動変換素子を介して伝達することができる。

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、少なくとも１つの歯の少なくとも一部に適合可能な形状を有するハウジングと、ハウジングの中またはその上に配置され、少なくとも１つの歯の表面と振動連絡する作動可能な変換器とを備える。 さらに、変換器自体は、電子機器から分離したアセンブリとすることができ、また、咬合表面のような別の歯の表面に沿って配置するか、インプラントされた支柱に取り付けるか、あるいは下層の骨の中にネジで埋め込むことができる。

アクチュエータアセンブリ内で利用される変換器は、電磁変換器または圧電変換器であってもよい。 圧電変換器は、特に、一部には、１つの歯または複数の歯を介した振動として、音響信号を伝達するために利用可能な種々の振動モードによって、種々の構成で使用することができる。 任意の数の変換器を、特定の用途に利用することができる。 例えば、Ｍｏｒｇａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｌｔｄ． （Ｗｒｅｘｈａｍ、Ｅｎｇｌａｎｄ）社製の低電圧多層圧電変換器は、本明細書に記載の用途に利用することができる。

変換器からユーザに振動エネルギを伝達する際、アクチュエータアセンブリは、その間に載置されるインピーダンス整合層とともに、１つの歯または複数の歯に対して配置することができる。 インピーダンス整合層を利用して、結合を改善し、アクチュエータから歯内への振動エネルギの伝達を最適化し、任意の反射振動の歯内への伝達を最適化することができる。

アクチュエータアセンブリの一変形例は、圧電変換器に結合された質量を利用する。 電場の印加を受けて、圧電材料内の誘起双極子を配列し、質量に振動運動を付与することができる。 アクチュエータアセンブリは、単一係着点または対称係着特徴を介して、アセンブリ筐体に結合することができる。 質量は、１つ以上の変換器が作動され、振動すると、振動運動が、アンカを介して、質量に付与され、結果として生じる反動力が、下層の１つの歯または複数の歯に十分に伝達されるように、複合変換器に取り付けることができる。

さらに別の変形例では、アクチュエータアセンブリは、互いに取り付けられた１つ以上の変換器を有する、対称（例えば、円対称）ベンダ変換器アセンブリを利用することができる。 １つ以上の変換器は、同一直径であってもよく、または第２の変換器は、第１の変換器の直径未満の直径を有してもよい。 別の変形例は、圧電キャップベースの設計を利用することができる。 このような変形例は、キャップが、伸長方向に横断する方向に曲がるように付勢され、それによって、ユーザの１つの歯または複数の歯に伝達するための反動力を生成可能なように、一定の厚さを有し、伸長モードで振動するように構成される圧電変換器を利用することができる。

アクチュエータアセンブリの別の変形例は、アセンブリハウジング内に含まれる磁石と、印加される電流との間の力を利用して、１つ以上のコイルに近接して保持される１つ以上の可撓性支持部材またはテザーを介して懸吊される永久磁石を有し得る、質量の運動を制御する。 コイルは、１つ以上の相対的剛性支持部材を介して、磁石に隣接して保持可能であって、所望の聴覚信号に相関する電流を通電することができる。 磁石によって発生する磁場の存在下、電流がコイルを通過すると、磁石は、それにしたがって、支持部材によって懸吊される間、振動し、歯に振動反動力を付与することができる。

ハウジングアセンブリのスパン部材は、望ましくは、剛性であって、変換器アセンブリに１つの歯または複数の歯内に伝達するための十分な量の力を生成可能なプラットフォームとして機能する。 さらに、変換器アセンブリによって生成される一定レベルの出力を維持するために、ハウジングおよび変換器アセンブリの共振値は、スパン部材の厚さ等、ハウジングのパラメータを最適化し、システムの共振周波数を変更することによって、望ましい着目周波数範囲外、例えば、２５０Ｈｚ乃至１０，０００Ｈｚで生じるように設計することができる。 別様に、着目領域内で共振させ、より効率的に歯を駆動させることが望ましい場合がある。

次に、１つの歯または複数の歯に対する、また、ハウジングに対する変換器アセンブリの載置を検討すると、任意の数の構成が使用可能である。 概して、ハウジングは、１つの歯または複数の歯の対向する面に面する部分を有するように構成される、単一の連続機械的部材から成ることができる。 アクチュエータアセンブリは、基盤としてハウジングを利用する歯に対し、効果的に押圧することができ、ハウジング自体は、その構成において対称または非均一であってもよい。 ハウジング内に配置された変換器によって、シリコーン等の結合インピーダンス整合材料は、圧電変換器と、歯の表面との間に載置され、歯への振動の伝導を最適化することができる。 他の変形例では、１つ以上の変換器は、ハウジングの外面と、任意選択で、１つ以上の歯とに沿って、載置することができる。

１つ以上の歯に沿って、またはそれらに対し配置される変換器およびハウジングアセンブリに加え、変換器アセンブリは、別様に、ユーザの口蓋に隣接またはそれに沿って載置するために構成される、リテーナ状構造に沿って搭載することができる。 アーチは、ユーザの歯列の反対側の歯の舌面に対し載置するためのアーチから延在するように構成される、結合部分間に延在することができる。 変換器アセンブリを直接歯上で利用するのではなく、変換器は、変換器の伸長振動が、結合部分を通して、ユーザの歯内に伝達するために、アーチに沿って振動を伝導するように、アーチに沿って着脱可能にまたは永久に、一体化することができる。 別様に、１つ以上の変換器は、アーチに沿って配置され、ユーザの口蓋骨を通して振動を直接伝導するように作動することができる。

図１は、患者の歯列を示すとともに、着脱可能な口腔内装置として、患者の１つまたは複数の歯の上に、またはそれらに対して着脱可能に配置された、補聴デバイスの１つの変形例を示す図である。

図２Ａは、着脱可能な口腔内装置の補聴デバイスを配置する１つの典型的な位置を示す、下側の歯の斜視図である。

図２Ｂは、マウスガードの様態で全ての歯列を覆って配置された装置の形態の、着脱可能な口腔内装置の別の変形例を示す図である。

図２Ｃは、アーチによって支持された、着脱可能な口腔内装置の別の変形例を示す図である。

図２Ｄは、マウスガードとして構成された口腔内装置の別の変形例を示す図である。

図３は、口腔の外側の伝達アセンブリと組み合わせて利用可能であり、デバイスの他の変形例では患者が装着することができる、患者の歯の上に配置された口腔内装置の詳細斜視図である。

図４は、口腔内に受信および変換器アセンブリを備えた、外部伝達アセンブリを有する口腔内装置デバイスの個々の構成要素の１つの変形例の例示的な構成を示す図である。

図５は、ユーザの口腔内の口腔内装置によって全てのアセンブリが収容されたデバイスの別の変形例の例示的な構成を示す図である。

図６は、複数の口腔内装置の補聴器アセンブリまたは変換器を、どのように患者の口腔を通じて複数の歯に配置することができるのかを示す一実施例の図である。

図７は、アーチによって支持され、アーチ内に統合されたマイクロホンユニットを有する、着脱可能な口腔内装置の別の変形例を示す図である。

図８Ａは、患者の歯列の舌面または頬面に沿って配置することができる接続部材によって支持された、着脱可能な口腔内装置の別の変形例を示す図である。

図８Ｂ〜８Ｅは、図８Ａの装置の接続支持部材の種々の断面の実施例を示す図である。

図８Ｂ〜８Ｅは、図８Ａの装置の接続支持部材の種々の断面の実施例を示す図である。

図８Ｂ〜８Ｅは、図８Ａの装置の接続支持部材の種々の断面の実施例を示す図である。

図８Ｂ〜８Ｅは、図８Ａの装置の接続支持部材の種々の断面の実施例を示す図である。

図９は、ユーザの口腔周辺に配置され、電子機器および／または変換器アセンブリと無線通信する、少なくとも１つのマイクロホンおよび任意選択の更なるマイクロホンユニットのさらに別の変形例を示す図である。

図１０Ａ〜１０Ｃは、ユーザに音声信号を伝導する際、患者の１つの歯または複数の歯を（それぞれ、片面から、両面から、または咬合表面に対し）振動するための種々のアプローチの一部である。

図１０Ａ〜１０Ｃは、ユーザに音声信号を伝導する際、患者の１つの歯または複数の歯を（それぞれ、片面から、両面から、または咬合表面に対し）振動するための種々のアプローチの一部である。

図１０Ａ〜１０Ｃは、ユーザに音声信号を伝導する際、患者の１つの歯または複数の歯を（それぞれ、片面から、両面から、または咬合表面に対し）振動するための種々のアプローチの一部である。

図１１Ａ〜１１Ｃは、圧電構造と、利用可能なそれらの振動の種々のモードの実施例であって、例えば、それぞれ、厚さモード、伸長モード、せん断モードである。

図１１Ａ〜１１Ｃは、圧電構造と、利用可能なそれらの振動の種々のモードの実施例であって、例えば、それぞれ、厚さモード、伸長モード、せん断モードである。

図１１Ａ〜１１Ｃは、圧電構造と、利用可能なそれらの振動の種々のモードの実施例であって、例えば、それぞれ、厚さモード、伸長モード、せん断モードである。

図１２Ａおよび１２Ｂは、それぞれ、ユニモルフおよび／またはバイモルフ構造ならびに対称複合構造を利用する、複合圧電構造の追加実施例である。

図１２Ａおよび１２Ｂは、それぞれ、ユニモルフおよび／またはバイモルフ構造ならびに対称複合構造を利用する、複合圧電構造の追加実施例である。

図１３は、どのようにアクチュエータを配置し、ユーザの１つの歯または複数の歯を通して音響エネルギを送達するように振動させる方法の一実施例である。

図１４Ａは、質量を利用して、十分な作動力を生成する、アクチュエータの実施例を概略的に示す。

図１４Ｂは、ユーザの歯列に沿って、またはそれに対し載置するためのハウジングとともに利用される、電磁変換器アセンブリの種々の組み合わせの一部である。

図１５は、そこに結合された質量を有する圧電変換器を利用する、アクチュエータの変形例を概略的に示す。

図１６は、ハウジングに係着される梁内に構成される圧電ユニモルフまたはバイモルフ変換器を有する、アクチュエータの別の変形例を概略的に示す。

図１７は、対称（例えば、円形に、円筒形に、両側に）圧電ベンダ構成を有するアクチュエータを利用する、さらに別の変形例を概略的に示す。

図１８は、キャップベースの構成を利用する、アクチュエータの別の変形例を概略的に示す。

図１９は、電磁振動機構を利用する、アクチュエータの別の変形例を概略的に示す。

図２０は、ハウジング上に搭載されるアクチュエータのモデルである。

図２１は、図２０のアクチュエータの理想的モデルである。

図２２は、ハウジングの壁厚および圧電変換器の厚さの関数として、アクチュエータ出力を判断するために利用され得るプロットの実施例である。

図２３Ａおよび２３Ｂは、ユーザの歯の近位表面に沿って配置可能なハウジングの壁厚およびハウジングのための圧電変換器厚の関数として、アクチュエータ出力を判断するために利用され得るプロットの追加実施例である。

図２３Ａおよび２３Ｂは、ユーザの歯の近位表面に沿って配置可能なハウジングの壁厚およびハウジングのための圧電変換器厚の関数として、アクチュエータ出力を判断するために利用され得るプロットの追加実施例である。

図２４は、単一アクチュエータの使用を通して、歯の両側の作動に作用するために、ハウジング内の頬側または舌側歯表面に沿って配置されるアクチュエータの断面図である。

図２５は、２点作動に作用するために、ハウジングの外側に配置されるアクチュエータの断面図である。

図２６は、２点作動に作用するために、ハウジング内の１つの歯または複数の歯の両面に沿って配置される２つのアクチュエータの断面図である。

図２７は、対称ベンダ作動に作用するために、ハウジングの反対面の外側に配置される２つのアクチュエータの断面図である。

図２８は、図２７の変形例に類似の変形例であるが、ハウジングは、図２７のスパンよりも厚いスパンを有する。

図２９は、ハウジングのスパン部分に沿って直接搭載される、アクチュエータの断面図である。

図３０は、ハウジングのスパン部分に隣接して搭載される、アクチュエータの断面図である。

図３１は、１つの歯または複数の歯の咬合表面に直接接触するハウジング内のスパン部分に沿って直接搭載される、アクチュエータの断面図である。

図３２は、複数の歯の頬面に沿って搭載される、アクチュエータの上面図である。

図３３は、伸長方向に振動し、ハウジングのアーム部分に沿って曲げを生じるように構成される、アクチュエータの別の変形例の上面図である。

図３４Ａは、複数の歯上に配置される、複数のアクチュエータの別の変形例の上面図である。

図３４Ｂおよび３４Ｃは、ハウジング構成のための別の変形例の、それぞれ、側面図および端面図である。

図３４Ｂおよび３４Ｃは、ハウジング構成のための別の変形例の、それぞれ、側面図および端面図である。

図３５は、せん断振動を利用する、複数の歯に沿って配置されるアクチュエータの別の変形例の上面図である。

図３６は、複数の歯に対し配置される、アクチュエータの別の変形例の上面図である。

図３７は、ハウジング内の複数の歯に沿って配置される、アクチュエータの別の変形例の上面図である。

図３８は、歯の後面の周囲に載置されるように構成される、ハウジングに沿って配置される１つ以上のアクチュエータの別の変形例の上面図である。

図３９は、頬面および舌面の両方に沿って配置され、咬合表面下に配置されるワイヤまたは部材を介して、互いに接続される、１つ以上のアクチュエータの別の変形例の上面図である。

図４０Ａは、ハウジングのスパンから延在するアームに取り付けられる質量を有する、アクチュエータの上面図である。

図４０Ｂは、図４０Ａのアクチュエータおよびハウジングの断面図である。

図４１は、ハウジングに沿って取り付けられる追加質量要素を有する、アクチュエータの上面図である。

図４２Ａおよび４２Ｂは、変換器に隣接する低インピーダンス反射層を有する、アクチュエータの別の変形例の上面および断面側面図である。

図４２Ａおよび４２Ｂは、変換器に隣接する低インピーダンス反射層を有する、アクチュエータの別の変形例の上面および断面側面図である。

図４３Ａおよび４３Ｂは、ユーザの口蓋表面に対し保定される一方、１つの歯または複数の歯を通じて振動を伝達するように構成される、アクチュエータの別の変形例の上面および側面図である。

図４３Ａおよび４３Ｂは、ユーザの口蓋表面に対し保定される一方、１つの歯または複数の歯を通じて振動を伝達するように構成される、アクチュエータの別の変形例の上面および側面図である。

図４３Ｃは、変換器が口蓋表面を通じて振動を伝達する、口蓋構成の別の変形例の側面図である。

図４４は、１つ以上のアクチュエータをリテーナに取り付け可能な、さらに別の変形例の上面図である。

電子および変換器デバイスは、着脱可能な口腔内装置または他の口腔内デバイスの中または上に取り付け、接着、または別様に埋め込まれ、例えば、補聴器アセンブリまたは他の音声伝達デバイスとして利用するために、骨を介した振動伝導によって、ユーザに音声信号を伝導可能なアセンブリを形成することができる。 補聴器アセンブリとして記載されるが、本明細書のデバイスおよび方法は、他の聴覚治療または用途に対し利用可能であって、補聴器アセンブリとしての使用に制限されない。 このような口腔内装置は、従来の歯科用痕跡法によって得られた歯の構造の複製モデルを用いて、熱形成プロセスによって加工されたオーダーメイドのデバイスとすることができる。 電子および変換器アセンブリは、直接的に、または受信機を介して入力音を受信して、信号を処理および増幅し、処理した音を、歯に連結された、または上顎、下顎、または口蓋の骨構造のような他の骨構造に連結された振動変換素子を介して伝達することができる。

図１には患者の口腔および歯列１０が示されており、臼歯１２のような少なくとも１つの歯の上に、またはこれに対して補聴器アセンブリ１４を着脱可能に取り付けるための１つの可能な位置を示している。 参考のために、患者の舌ＴＧおよび口蓋ＰＬも示されている。 電子機器および／または変換器アセンブリ１６は、下記に詳述するように、アセンブリ１４の中、またはその上に取り付け、接着、または埋め込むことができる。

図２Ａは、患者の下部歯列の斜視図であり、着脱可能な口腔内装置１８と、アセンブリ１４の側面に沿って配置された電子機器および／または変換器アセンブリ１６とを備えた補聴器アセンブリ１４が示されている。 この変形例では、口腔内装置１８は、患者の歯の上で安定させるために、口腔内装置１８によって画定された歯の係合チャネル２０の中の２つの臼歯１２に取り付けられることができるが、他の変形例では、単一の臼歯または門歯を利用することができる。 代替的に、２つ以上の臼歯を利用して、口腔内装置１８をそれらの上またはそれらを覆って取り付けることができる。 さらに、電子機器および／または変換器アセンブリ１６は、アセンブリ１６が歯１２の頬面に沿って配列されるように、口腔内装置１８の側面上に配置されて示されている。 しかし、歯１２の舌面のような他の位置および他の表面を利用することもできる。 図は、変形例を例示したものであり、限定することを目的としたものではない。 したがって、口腔内装置１８の他の構成および形状も本願明細書に含まれるものとする。

図２Ｂは、マウスガードの様態で歯列全体を覆って配置される装置１５の形態の、着脱可能な口腔内装置の別の変形例を示す図である。 この変形例では、装置１５は、下側歯列全体を、または代替的に上側歯列全体を覆うように構成することができる。 更なる変形例では、歯列全体を覆うのではなく、代わりに歯列の大部分を装置１５によって覆うことができる。 アセンブリ１６は、口腔内装置１５の１つ以上の部分に沿って配置することができる。

図２Ｃは、アーチ型の構成を有する口腔内装置１７のさらに別の変形例を示す図である。 この装置では、１つ以上の歯の係止部分２１、２３は、この変形例では上側歯列に沿って配置することができ、ユーザの口蓋に隣接して、またはこれに沿って位置させることができるアーチ１９によって支持することができる。 示されるように、電子機器および／または変換器アセンブリ１６は、歯の係止部分２１、２３の１つ以上の部分に沿って配置することができる。 さらに、示された変形例では、アーチ１９は、ユーザの口蓋の一部だけしか覆うことができないが、他の変形例では、ユーザの口蓋全体を覆うアーチを有するように構成することができる。

図２Ｄは、ユーザの口腔において容易に挿入および取り外しができるマウスガードまたは保持具２５の形態の、口腔内装置のさらに別の変形例を示す図である。 このようなマウスガードまたは保持具２５は、従来のマウスガードを装着するスポーツにおいて使用することができる。 しかし、アセンブリ１６がその中に統合されたマウスガードまたは保持具２５は、聴覚障害のある人によって、または単純にマウスガードまたは保持具２５を保持することができる人によって、遠隔で命令を受信するための歯と、距離を隔てて通信するための歯との間で、溝またはチャネル２６を介して利用することができる。

概して、電子機器および／または変換器アセンブリ１６の容積は、口腔の中に配置したときに邪魔にならないように、また、ユーザが満足するように最小限に抑えることができる。 サイズは変化し得るが、アセンブリ１６の容積は、８００立方ミリメートル未満とすることができる。 当然、この容積は例示的なものであり、アセンブリ１６のサイズおよび容積を限定するものではなく、したがって、ユーザ毎に異なり得る。

さらに、着脱可能な口腔内装置１８は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システム、または、例えば立体造形装置（ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ａｐｐａｒａｔｕｓ：ＳＬＡ）、選択的レーザ焼結（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｌａｓｅｒ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ：ＳＬＳ）のような三次元印刷工程、および／または多数の手法を介して得ることができる患者の歯列の三次元ジオメトリを用いる、他の類似した工程を使用したコンピュータ支援の機械加工工程のような、多数の方法を用いて、種々のポリマー材料、またはポリマー材料および金属材料の組み合わせによって加工することができる。 このような手法には、レーザ、白色光、超音波、機械式三次元タッチスキャナ、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、他の光学的方法等のような、口腔内スキャナを使用してスキャンした歯列の使用が挙げられる。

着脱可能な口腔内装置１８の形成において、装置１８は、任意選択で形成することができ、該装置は、歯列を覆って適合するように、また、隣接する歯茎の組織の少なくとも一部が、食物、流体、および他の細片の、口腔内装置１８への、および変換器アセンブリと歯表面との間への侵入を妨げるように成形される。 さらに、口腔内装置１８の表面積を大きくすることで、装置１８上へのアセンブリ１６の配置および構成を容易にすることができる。

加えて、着脱可能な口腔内装置１８は、収縮率を有するように任意選択で加工することができ、その結果、歯列上に載置されたときに、口腔内装置１８の完成サイズが、口腔内装置１８がその上に形成されたスキャンした１つまたは複数の歯よりもわずかに小さいので、１つまたは複数の歯を確実に掴むように口腔内装置１８を構成することができる。 接続具は、装置１８と下側歯列との間に確実な締まりばめをもたらすことができる。

一変形例では、図３に示されるように、歯の上に配置したアセンブリ１４により、患者の口腔の外側に位置する頬部外の送信機アセンブリ２２を利用して、聴覚信号を受信して処理し、無線信号２４によって、患者の口腔内に配置した電子機器および／または変換器アセンブリ１６に伝達することができ、次いで、聴覚信号を処理し、処理した聴覚信号を振動伝導によって下側にある歯に伝達し、その結果患者の内耳に伝達される。

下記に詳述するように、送信機アセンブリ２２は、マイクロホンアセンブリおよび送信機アセンブリを含むことができ、また、時計、ネックレス、ラペル、電話、ベルト実装型デバイス等のような、ユーザが装着する多数の形状および形態で構成することができる。

図４は、頬部外の送信機アセンブリ２２を利用した補聴器アセンブリ１４の１つの変形例の概略図を示す図であり、概して、音を受信するためのマイクロホンまたはマイクロホンアレイ３０（簡潔にするため「マイクロホン３０」と称する）を備え、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。 プロセッサ３２は、処理信号を、ユーザの歯の上、またはこれに隣接して配置された電子機器および／または変換器アセンブリ１６に伝達するための送信機３４に電気的に接続することができる。 マイクロホン３０およびプロセッサ３２は、あらゆる実用的な範囲の聴覚信号を検出して処理するように構成することができるが、一変形例では、例えば５０Ｈｚ乃至２０，０００Ｈｚの範囲の聴覚信号を検出するように構成することができる。

マイクロホン３０に関しては、多種多様なマイクロホンシステムを利用することができる。 例えば、マイクロホン３０は、デジタル、アナログ、および／または指向型マイクロホンとすることができる。 このような各種マイクロホンは、必要に応じて、アセンブリとともに利用するように代替可能に構成することができる。 さらに、下記に詳述するように、ユーザの口腔内で複数のマイクロホンを利用するための種々の構成および方法を用いることもできる。

電源３６は、送信機アセンブリ２２内の構成要素のそれぞれに電源を供給するように、該構成要素に接続することができる。 送信機信号２４は、アセンブリ１６への伝達に対して、例えば高周波、超音波、マイクロ波、Ｂｌｕｅ Ｔｏｏｔｈ（登録商標）（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ ＳＩＧ，ＩＮＣ．、Ｂｅｌｌｅｖｕｅ、ＷＡ）等を利用した、あらゆる無線形態とすることができる。 アセンブリ２２は、ユーザが操作して、音響収束、音量制御、フィルタ処理、ミュート、周波数最適化、音調整、およびトーン調整等のような、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整することができる、１つ以上の入力制御２８も任意選択で含むことができる。

送信機３４によって伝達された信号２４は、受信機３８を介して電子機器および／または変換器アセンブリ１６によって受信することができ、該アセンブリは、受信信号の更なる処理のために、内部プロセッサに接続することができる。 受信信号は、変換器４０に通信することができ、該変換器は、それに対応して歯表面を振動させて、振動信号を歯および骨を介して伝導し、その後中耳に伝導してユーザの聴取を容易にする。 変換器４０は、多数の異なる振動機構として構成することができる。 例えば、一変形例では、変換器４０は、電磁的に作動する変換器とすることができる。 他の変形例では、変換器４０は、例えば２５０乃至１５，０００Ｈｚの振動周波数の範囲を有する圧電結晶の形態とすることができる。

電源４２は、必要に応じて、受信機、変換器、および／またはプロセッサに電力を提供するように、アセンブリ１６に含めることもできる。 電源４２は、交換式または常設式の単純なバッテリとすることができ、他の変形例では、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を含むことができる。 加えて、電源４２は、代替的に、交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）源へ直結することによって充電することができる。 他の変形例は、従来技術で既知の内部振り子または摺動可能な電気インダクタンス充電器のような機械的な機構によって充電される電源４２を含むことができ、該機構は、例えば顎の運動、および／または機械的な運動を貯蔵電気エネルギに変換して電源４２を充電するための運動を介して作動する。

アセンブリ１６の別の変形例では、頬部外の送信機を用いるのではなく、図５に示されるように、補聴器アセンブリ５０を、ユーザの口腔の中に全体が収容された独立アセンブリとして構成することができる。 したがって、アセンブリ５０は、オンボードのプロセッサ５４と通信する、少なくとも１つの内部マイクロホン５２を含むことができる。 内部マイクロホン５２は、下記に詳述するように、多数の異なるタイプのマイクロホンを備えることができる。 少なくとも１つのプロセッサ５４を使用して、あらゆる受信聴覚信号をフィルタ処理および／または増幅して、それらを歯の表面に対して振動接触する変換器５６に伝達するために処理することができる。 電源５８は、上述のように、必要に応じて電力をアセンブリ５０の構成要素のそれぞれ、に供給するために、アセンブリ５０の中に含めることもできる。

受信聴覚信号に対応する振動を、最小の損失で１つまたは複数の歯に効率的に伝達するために、変換器と歯との間の確実な機械的接触は、効率的な振動連絡を確実にするために理想的に保持される。 したがって、いくつかの機構を利用して、この振動連絡を保持することができる。

上述の変形例のうちのいずれかは、ユーザにおける所望の聴取レベルを達成するように、実用可能なものとして、単一のデバイスとして、または本願明細書の他の変形例と組み合わせて利用することができる。 さらに、１つ以上の口腔内装置デバイスおよび電子機器および／または変換器アセンブリを、常時利用することができる。 例えば、図６は、複数の変換器アセンブリ６０、６２、６４、６６を複数の歯に配置することができる一実施例を示す図である。 下側歯列に示されているが、代替的に、複数のアセンブリを、上側歯列または上下両方の歯列に沿って配置および設置することもできる。 さらに、アセンブリのそれぞれは、均一の周波数範囲内で振動を伝達するように構成することができる。 代替的に、他の変形例では、異なるアセンブリは、各アセンブリ間で重なり合う、または重なり合わない周波数範囲内で振動させるように構成することができる。 上述のように、各変換器６０、６２、６４、６６が、異なる周波数の応答および／または送信に対して最適化され、ユーザに相対的に高い忠実度の音の伝達がなされ得るように、異なる周波数応答に対してプログラムまたは事前設定することができる。

さらに、異なる変換器６０、６２、６４、６６のそれぞれを、ユーザが装着したマイクロホンによって受信した音の方向性を示す様態で振動するようにプログラムすることもできる。 例えば、下記に詳述するように、ユーザの口腔内の異なる位置に配置された異なる変換器は、音または振動の列（ｑｕｅｕｅ)を提供することによって特定の様態で振動させられて、ユーザの配向に対して、どの方向に音が検出されたのかをユーザに知らせることができる。 例えば、ユーザの左側の歯に配置された第１の変換器は、ユーザの左側から発信されている音の検出に対して振動するようにプログラムすることができる。 同様に、例えばユーザの右側の歯に配置された第２の変換器は、ユーザの右側から発信されている音の検出に対して振動するようにプログラムすることができる。 これらの実施例は、潜在的な変形例の例示を目的としたものであるため、他の変形例および列を利用することができる。

図７は、上述のように、１つ以上の歯の係止部分２１、２３を接続するアーチ１９を用いた別の変形例７０を示す図である。 しかしながら、この変形例では、マイクロホンユニット７４は、変換器アセンブリ７２から分離されたアーチ１９の中、またはその上に一体化することができる。 アーチ１９を経由する１つ以上のワイヤ７６は、マイクロホンユニット７４をアセンブリ７２に電気的に接続することができる。 代替的に、ワイヤ７６を用いるのではなく、上述のように、マイクロホンユニット７４およびアセンブリ７２を互いに無線で連結することができる。

図８Ａは、１つ以上の歯の係止部分２１、２３を接続するように、患者の下側歯列の舌面または頬面に沿って配置することができる接続部材８２を用いた、別の変形例８０を示す図である。 接続部材８２は、ステンレス鋼、ニッケル、プラチナのような多数の中毒性でない材料で加工することができ、８４、８６をそれぞれの係止部分２１、２３に取り付ける、または固定することができる。 さらに、接続部材８２は、可能な限りユーザの邪魔にならないように形成することができる。 したがって、接続部材８２は、舌側または頬側の歯に直接配置するために、相対的に低いプロファイルを有するように構成することができる。 接続部材８２の断面は、得られるジオメトリがユーザの邪魔にならなければ、多数の形状で構成することができる。 図８Ｂは、正方形または長方形９０として構成することができる断面の１つの変形例を示す図である。 図８Ｃは、歯の表面に対して平坦な部分を配置することができる、半円９２として構成された別の接続部材のジオメトリを示す図である。 図８Ｄおよび８Ｅは、楕円形状９４および円形形状９６のような、他の代替的な形状を示す図である。 これらの変形例は、例示的なものであり、他の形状およびジオメトリを制限するものではなく、実用的なものとして、本願明細書の範囲に含めることを意図したものである。

変換器アセンブリからマイクロホンを分離するためのさらに別の変形例において、図９は、少なくとも１つのマイクロホン１０２（または任意選択で多数の更なるマイクロホン１０４、１０６）をユーザの口腔の中に配置し、一方で、電子機器および／または変換器アセンブリ１００から物理的に分離することができる、別の変形例を示す図である。 この様態では、同じく下記に詳述するように、１つまたは任意選択で多数のマイクロホン１０２、１０４、１０６を、変換器からのフィードバックを減衰または除去する様態で、無線または有線で電子機器および／または変換器アセンブリ１００に連結することができる。

複数の変換器および／または処理ユニットを用いることで、複数の機能を口腔内装置に組み込んで、伝導振動信号の品質に対して多数の改善を達成することができ、および／またはユーザへの種々の知覚的特徴を模倣することにより、口腔の中および／またはその周囲の歯または骨構造を介して音伝導によってこれらの信号を伝達するために、ユーザが受信した聴覚信号を相関させることができる。 いくつかある特徴の中でも特に、方向性をシミュレーションし、望ましくない信号を除外するためのアルゴリズムを処理する種々の処理方法およびシステムの実施例は、２００７年２月７日出願の米国特許出願第１１／６７２，２３９号にさらに詳細に図示および説明され、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。 図示および説明される特徴は、本明細書に記載の変形例のうちのいずれかとともに、および実施可能な任意の数の組み合わせで利用することができる。

ユーザによって受信される聴覚信号から生成される振動を伝達する際、１つ以上の変換器は、１つの歯または複数の歯に対し、および１つ以上の変換器を保定するハウジング自体に対し、配置することができる。 概して、起振力１１０は、図１０Ａに例示的に示されるように、歯が振動１１２し、頭蓋骨を通じて振動を伝導するように、ユーザの１つの歯または複数の歯ＴＨの片面に沿って与えることができる。 別の変形例では、図１０Ｂは、追加の起振力１１４を力１１０が付与される場所とは反対の面上において歯ＴＨに対し付与する方法を示す。 本モードでは、アクチュエータに与えられるインピーダンスは、図１０Ａで与えられるインピーダンスよりも相対的に大きく、それによって、潜在的に、アクチュエータによる変位が少なくなり、例えば、相対的に約４０ｄＢ未満となる。 さらに別の変形例では、図１０Ｃは、起振力１１６を歯ＴＨの咬合表面に対し与える方法を示す。 本変形例では、振動伝達路は、相対的に明白であって、歯ＴＨを通じて、ユーザの頭蓋骨に通じる。

上述のように、アクチュエータアセンブリ内で利用される変換器は、電磁変換器または圧電変換器であってもよい。 圧電変換器は、特に、一部には、１つの歯または複数の歯を介した振動として、音響信号を伝達するために利用可能な種々の振動モードによって、種々の構成で使用することができる。 本明細書に記載のアクチュエータアセンブリ内で利用され得る圧電変換器の本来の振動モードの一部は、図１１Ａ〜１１Ｃに示される。

図１１Ａは、変換器１２０全体に印加される電場と整合する、材料の分子または結晶構造内で誘起される双極子を有する代表的圧電変換器である。 この分子の整合によって、変換器１２０は、寸法を変化させ、それにしたがって、方向１２２に振動する。 あるいは、変換器１２４は、図１１Ｂに示されるように、変換器１２４の長さに沿って、伸長方向１２６の寸法変化を利用するように構成することができる。 さらに別の代替例では、変換器１２８は、電場および双極子配向を有し、変換器１２８の反対面は、反対方向１３０に振動可能なせん断モードを呈する変換器１２８となり得る。 変換器１２８は、したがって、図１１Ｃに示されるように、その非変形構成とせん断構成１３２との間で振動することができる。

他の構成では、圧電変換器は、アクチュエータアセンブリ内で利用することができる。 これらのアセンブリは、アクチュエータのインピーダンスを変化させ、一般的に、より大きな変位を生成するが、相対的により低い剛性および共振値を有する。 例えば、図１２Ａは、第２の変換器または弾性材料１４２の一方に結合し、ベンダ構成、例えば、ユニモルフまたはバイモルフ構成を形成可能な圧電変換器１４０の実施例である。 電場の印加に応じて、複合変換器は、曲げまたは撓みモード１４４で振動することができる。 さらに別の複合モード構成では、図１２Ｂは、一般的に、対称形状であって、本明細書に記載のアクチュエータアセンブリ内で利用可能な月またはシンバル型変換器の実施例である。 概して、このような複合変換器は、対向するエンドキャップ１４８、１５０間に挟着される、単層または多層形態の圧電変換器１４６を利用する。 各エンドキャップ１４８、１５０は、内面に沿って、三日月型空洞１５２等の空洞を形成し、変換器１４６の横方向変位１５６をエンドキャップ１４８、１５０の軸方向運動１５４に変換および増幅するための機械的変圧器として機能することができる。

任意の数の変換器を、このような特定の用途に利用することができる。 例えば、Ｍｏｒｇａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｌｔｄ． （英国、テクサム）社製の低電圧多層圧電変換器は、本明細書に記載の用途に対し利用することができる。

変換器からユーザに振動エネルギを伝達する際、アクチュエータアセンブリ１６０は、図１３に示されるように、その間に載置されるインピーダンス整合層１６２とともに、１つの歯または複数の歯ＴＨに対し配置することができる。 インピーダンス整合層１６２を利用して、結合を改善し、アクチュエータ１６０から歯ＴＨ内への振動エネルギ１６６の伝達を最適化し、任意の反射振動の歯ＴＨ内への伝達を最適化することができる。 加えて、結合層は、嵌合および挿入の容易化に役立つであろう。

ハウジング内で利用可能なアクチュエータアセンブリの一変形例は、図１４に例示的に図示され、そこに結合される質量１７２を有する代表的なアクチュエータ１７６を封入するアクチュエータアセンブリ１７０を示す。 アクチュエータ１７６は、所望の結果に応じて、電磁または圧電変換器であってもよい。 アクチュエータ１７６によって付与される質量１７２の振動運動１７４が、歯ＴＨに付与される反力１７８をもたらすように、質量１７６は十分な力を生成するサイズおよび重量であることができる。 また、アセンブリ自体の共振が着目周波数範囲内である場合でも、別個の質量１７２の使用は、十分な反力１７８を生成する際に有用である場合がある。 質量は、例えば、付随電子機器、バッテリ、充電システム等、システムの他の構成要素を構成可能な、質量要素または質量に加工される構成要素から成ることができる。

電磁アクチュエータアセンブリを利用する構成では、利用可能ないくつかの種々の構造が存在する。 例えば、図１４Ｂは、ユーザの歯列に沿って、またはそれに対し載置するためのハウジングとともに利用可能な電磁変換器アセンブリの種々の組み合わせの一部である。 利用される質量１７２は、アセンブリ内に整合される分離可能な構成要素であり得る遊離質量、または機械的な部材または機構を介して、ハウジングに結合される繋留質量であってもよい。 質量以外に、磁場は、自然経路を辿る自然磁場、または、例えば、磁気回路を介して誘導される誘導磁場として構成可能である。 加えて、可動質量要素は、永久可動磁石または電流通電可動コイルとして構成することができる。 最後に、磁場配向は、磁石および質量の構成に応じて、可変である。 電磁変換器を構成するために、これらの要素の任意の組み合わせを利用して、所望の結果を達成することができ、例えば、可動磁石として構成され、誘導磁場内に含まれる遊離質量要素１７２の組み合わせを利用することができる。

図１５は、圧電変換器１８０に結合される質量１７２を利用する、アクチュエータアセンブリの変形例である。 電場１８２の印加時に、圧電材料内の誘導双極子１８４は、質量１７２に振動運動１７４を付与するよう整合することができる。 図１６は、アクチュエータアセンブリ１７０が、一体に結合された１つ以上の変換器要素１９０、１９２を有する接合ユニモルフまたはバイモルフ型変換器等の複合変換器を封入可能な、さらに別の変形例である。 アクチュエータアセンブリは、変換器梁アセンブリの第１の端部近傍またはそこの単一係着点１９６を介して、アセンブリ筐体１７０に結合することができる。 あるいは、アクチュエータアセンブリは、アンカ１９６を完全に省くことができ、変換器要素１９０、１９２の一縁または一端は、ハウジング自体に直接係着することができる。 質量１７２は、１つ以上の変換器１９０、１９２が振動するように作動されると、振動運動１７４が、アンカ１９４を介して質量１７２に付与され、結果として生じる反力１７８が、下層の１つの歯または複数の歯に十分に伝達するように、同様に単一係着点１９４を介して、変換器梁アセンブリの第２の端部において複合変換器に取り付けることができる。 アンカ１９４で固定される質量１７２は、アンカ１９６から離れてまたはそこへ向かって延在することができる。 作動の際に、質量１７２によって梁に印加される結果として生じる力のモーメントが、種々の用途に対し有利な力のモーメントをもたらすことができるため、梁（例えば、変換器１９０、１９２）上または下に質量１７２を有することが有利である場合がある。 係着点１９４もまた、梁の端部（１９０から梁の全長の下方の点）上にあってもよい。

さらに別の変形例では、図１７は、互いに取り付けられた１つ以上の変換器２００、２０２を有する対称（例えば、円形または両側に対称）ベンダ変換器アセンブリを利用する、アクチュエータアセンブリ１７０である。 １つ以上の変換器２００、２０２は、同一直径であってもよく、または第２の変換器２０２は、第１の変換器２００の直径未満の直径を有してもよい。 質量１７２は、その中心軸に沿った係着点２０４を介して、第２の変換器２０２に結合することができ、その場合、第１の変換器２００は、複数のアンカ２０６、２０８を介して、または変換器２００の外周の周囲の円形係着要素を介して、アセンブリ筐体１７０に結合することができる。

別の変形例は、図１８のアクチュエータアセンブリに図示され、圧電キャップベースの設計を示す。 このような変形例は、厚さ２２８を有し、伸長モード２２０で振動するように構成される、圧電変換器２１０を利用することができる。 厚さおよび幅２２６を有する質量２１２は、長さ２２２を有し、変換器２１０に対し角度θを形成するキャップ部材２１４または支持部材を介して、変換器表面から離れた距離２２４に配置することができる。 キャップ２１４は金属から、対称形に、例えば、円形または両側に対称に加工することができ、変換器２１０とキャップ２１４との間に空洞２１６を画定することができる。 圧電変換器２１０が、その伸長方向２２０に振動するように作動されると、キャップ２１４は、伸長方向２２０を横断する方向に質量２１２を振動させる一方、曲がるように付勢され、それによって、ユーザの１つの歯または複数の歯に伝達するための反力を生成することができる。 変換器２１０およびキャップ２１４に対する質量２１２のたわみによって、質量２１２とキャップ２１４との間のアタッチメント２１８は、相対運動可能なように接合部に構成することができる。 例えば、一体ヒンジ、シリコーン接着部等、任意の数の枢動または曲げ機構を利用することができる。 あるいは、デバイスは、質量２１２が、圧電変換器２１０に接続され、反力が、キャップ２１４自体を介して負荷に伝達されるように構成することができる。 加えて、デバイスは、変換器２１０の反対側に載置される上面および底面キャップを有することができる。 本変形例では、質量２１２は、上面または底面キャップに取り付けることができる一方、残りのキャップを介して、力が負荷に伝達される。

図１９は、アセンブリハウジング１７０内に含まれる磁石と、質量の運動を制御するために印加される電流との間の力を利用する、アクチュエータアセンブリの別の変形例である。 磁石２３０は、１つ以上のコイル２３８に近接して保持される１つ以上の可撓性支持部材２３２を介して懸吊される、永久磁石であってもよい。 独立したコイルは、デバイスが、磁石２３０に対し対称であるように、磁石２３０の両側に配置することができる。 このような追加のコイルは、デバイスの力の出力の直線性を改善することができる。 さらに、磁石２３０は、付加的に、質量、または磁石２３０に取り付け可能な別個の質量要素として機能することができる。 コイル２３８は、１つ以上の相対的に剛性の支持部材２３６を介して、磁石２３０に隣接して保持することができ、受信および処理聴覚信号と相関する電流２４０、２４２を通電することができる。 磁石２３０によって生成される磁場２３４の存在下、電流がコイル２３８を通過すると、磁石２３０は、それにしたがって、支持部材２３２によって懸吊される間、振動する一方、歯ＴＨに振動反力を付与することができる。

特定の変換器設計に関わらず、結果として生じる機能的伝達出力レベルは、望ましくは、周波数範囲全体にわたって、不快な音量および振動レベル以下の指定の周波数範囲において一定である。

変換器アセンブリによって生成される所望の量の偏差およびハウジングアセンブリの設計パラメータのためのパラメータを判断する際、システム２６０全体は、直列に結合されるバネ部材としてモデル化することができる。 図２０に示されるように、対称線２６２に沿って分割されるシステム２６０の半分は、アーム部材２６４および底面またはスパン部材２６６としてモデル化することができる。 変換器アセンブリ２６８およびその生成された起振力２７０は、本特定の実施例では、アーム部材２６４に沿って結合することができる。 各部材２６４、２６６は、その独自のコンプライアンス値を有することができるが、システムコンプライアンス全体は、個々のコンプライアンス値の合計によって判断することができる。

図２１は、変換器およびハウジングアセンブリの概略図２７２であり、誘導子−蓄電器回路２７４は、歯ＴＨからの同等値を表し、回路２７６は、アーム部材２６４からの同等値を表し、回路２７８は、スパン部材２６６からの同等値を表し、回路図２８０は、アーム部材２６４と歯ＴＨとの間の結合領域と、変換器偏差または偏心距離の量２８２を表す。 変換器２６８の総偏心距離２８２は、歯ＴＨとハウジングとの間で分割することができ、２つのうちのより可撓性の方が、最も偏向する。 変換器２６８によって伝達される力の量２７０は、歯の剛性および歯ＴＨにおける変位の量によって判断することができる。 したがって、歯ＴＨに対しハウジング材料が可撓性であるほど、偏心距離の量２８２が増加するように、それによって伝達される変位は小さい。

ハウジングアセンブリのスパン部材２６６は、望ましくは、変換器アセンブリ２６８が、１つの歯または複数の歯ＴＨ内に伝達するための十分な量の力を生成可能なプラットフォームとして機能するために剛性である。 さらに、本明細書に示されるように、任意の数の変換器設計を利用可能であるが、多層圧電変換器は、電圧出力を倍増する際、特に効果的である場合がある。 さらに、変換器アセンブリによって生成される出力を一定レベルに維持するために、ハウジングおよび変換器アセンブリの共振値は、スパン部材２６６の厚さ等のハウジングのパラメータを最適化し、システムの共振周波数を変更することによって、望ましい着目周波数範囲外、例えば、２５０Ｈｚ乃至１０，０００Ｈｚで生じるように設計することができる。

図２２のプロット２９０は、一実施例において、ハウジングの厚さおよび圧電変換器材料の厚さの関数として、ｄＢ出力の関係を示す。 等高線は、等しいｄＢ出力値を示し、線２９２は、所与のデバイスサイズの最適出力値を表す。 故に、圧電変換器材料の所与の厚さ、例えば、２ｍｍ厚に対し、ハウジング材料の厚さの増加は、出力レベルの公称増加をもたらし、スパン部材の剛性の増加は、相対的に大きい出力値をもたらし得る。

図２３Ａおよび２３Ｂは、それぞれ、プロット３００および３０４を示し、また、図３８に示されるように、歯の後面に沿って載置するために構成されるスパン部材を有するハウジングの特定の変形例のためのハウジング厚および圧電変換器材料厚の関数として、ｄＢ出力の関係を示す。 これらの特定の実施例に対し、プロット３００の線３０２およびプロット３０４の線３０６は両方、所与のデバイスサイズの最適出力値を表し、図２３Ａのスパンの厚さは、２．２５ｍｍであって、図２３Ｂのスパンの厚さは、７．５ｍｍである。 これらの図は、種々のパラメータと所与のスパン厚の相対出力との関係上の相関の単なる実施例として意図される。 さらに、これらの値は、どのような形においても限定を意図しておらず、単なる例示的なものである。

次に、１つの歯または複数の歯ＴＨに対する、また、ハウジングに対する変換器アセンブリの載置を検討すると、任意の数の構成が使用可能である。 例えば、図２４は、１つの歯または複数の歯ＴＨに対する直接載置のためのハウジング３１０内に配置される圧電変換器３１２の一実施例である。 ハウジング３１０は、長さ、例えば、１０ｍｍを有するスパン部材とともに、厚さ、例えば、０．４ｍｍを有してもよい。 ハウジング３１０は、１つ以上の歯ＴＨに沿って載置するために、長さ７ｍｍを有してもよい。 さらに、圧電変換器３１２は、高さ７乃至９ｍｍを有してもよい。 当然ながら、これらの値は、実施例として与えられるものであって、他の要因の中でも特に、所望の振動伝導等の変数およびユーザの特定の歯列における変数に応じて、変化を受ける。

概して、ハウジング３１０は、１つの歯または複数の歯ＴＨの対向する側に面した部分を有するように構成される、単一の連続した機械的部材から成ることができる。 アクチュエータアセンブリは、基盤としてハウジングを利用する歯ＴＨに対し、効果的に押圧することができ、ハウジング３１０自体は、その構成において対称または非均一であってもよい。 一実施例では、ハウジングのアーム部分は、例えば、１つの歯または複数の歯のそれぞれ舌面および頬面に沿って、少なくとも１つの歯の対向する面に沿って載置することができる。 アーム部分は、アームが付勢または別様に互いに向かって偏向され、そのそれぞれの歯表面に対し押圧するように、スパン部材を介して、互いに結合することができる。 相対的に軟性の材料を有するハウジングは、上述のように、スパン部分の第１の共振周波数モードが着目領域を下回り、アーム部分の第１の共振周波数モードが上限内、その近傍、または着目周波数範囲の上限を上回る、構成および剛性を利用することができる。 変換器が、スパン部分の第１のモードを超えて駆動されると、スパンは、相対的に剛性となり、それによって、システムの力の出力が増加することができる。 あるいは、追加質量を追加可能であるが、アーム部材の共振が、着目周波数範囲の上限に維持されるように追加されなければならない。

ハウジング３１０内に配置される変換器３１２によって、シリコーン等の結合インピーダンス整合材料３１４は、圧電変換器３１２と歯ＴＨの表面との間に載置され、歯ＴＨへの振動３１６の伝導を最適化することができる。 本特定の設計では、ハウジング３１０のアーム部材は両方とも、歯ＴＨに対し曲がるように駆動３１８され、振動の伝達を容易にすることができる。 図２５は、ハウジング３１０の外面に沿って配置される単一の圧電変換器３１２を同様に利用する、別の変形例である。 本実施例では、圧電要素３１２は、ハウジング３１０に対し押圧し、両側から歯ＴＨを圧搾するユニモルフ様の態様でハウジング３１０を駆動する。 変換器３１２の振動運動は、歯ＴＨの片面に対し直接ではなく、両アーム部材によって、歯ＴＨの対向する面に伝達３１６、３２０することができる。

図２６は、２点作動を利用する別の変形例であって、少なくとも２つの変換器３１２、３２２両方が、歯ＴＨの対向する面に対し、ハウジング３１０内で直接配置可能である。 本変形例では、第１の変換器３１２は、歯ＴＨの第１の表面に沿って振動３１６することができ、第２の変換器３２２は、歯ＴＨの第２の表面に沿って振動３２０することができる。 さらに、両変換器３１２、３２２は、所望の結果に応じて、同時にまたは位相をずらせて振動するように構成することができる。

図２７は、２点作動を利用する別の変形例であって、少なくとも２つの変換器３１２、３２２は、ハウジングアセンブリ３１０の外面に沿って配置される。 本実施例では、それぞれの振動３１６、３２０は、ハウジング３１０を介して、かつ結合材料３１４を介して、歯ＴＨ内に伝達することができる。 図２８は、図２７の変形例に類似の実施例であって、変換器３１２、３２２は、歯ＴＨの対向する面のハウジング３３０の外面に沿って搭載可能であるが、ハウジング３３０の両アーム部材を接続するスパン部材３３２は、より厚く、例えば、図２７のハウジング３１０のスパン部材の２倍の厚さである。 スパン部材３３２の厚さの増加によって、相対的に剛性のスパン部材３３２をもたらし、伝達される振動３１６、３２０の振幅を増加させることができる。

他の対称なベンダの作動構成は、例えば、図２９に図示され、ハウジング３１０のスパン部分の外面に沿って配置される変換器３４０を示す。 変換器３４０の作動は、ハウジング３１０のアーム部材を振動可能であるのみではなく、歯ＴＨの咬合表面を介して振動を伝達することができる。 図３０は、類似変形例であって、変換器３４０は、変換器３４０とハウジング３４４の残りとの間の空隙３４２によって分離されるハウジング３４４のスパン部分に沿って配置される。 ならびに、図３１は、さらに別の変形例であって、変換器３４０は、変換器３４０からの振動３４６が、歯ＴＨ内に直接伝達されるように、歯ＴＨの咬合表面に対し直接載置するためにハウジング３１０内に配置される。

歯および／またはハウジングに対するアクチュエータ載置のための種々の構成の一部が、図示されてきた。 次に、複数の歯上にハウジングおよび振動機構を配置するための追加の変形例が示される。 次に、図３２を参照すると、アクチュエータ３５０の上面図が、複数の歯ＴＨの頬面に沿って搭載されるように示される。 変換器３５０は、その間に載置される結合材料３１４とともに、ハウジング３１０のアーム部材と歯ＴＨの表面との間に搭載することができる。 ハウジング３１０は、単一の歯の長さに沿って延在することができるが、変換器３５０は、いくつかの歯に沿って延在することができる。

図３３は、別の変形例であって、変換器３５４は、ハウジング３１０のアーム部材３５２の外面に沿って載置することができ、いくつかの歯の上に延在するアーム部材を有する。 変換器３５４は、変換器を押圧することおよび引張ることによって、伸長アーム部材３５２の曲げ３１６および歯ＴＨ上への押圧を生じるように、縦方向３４５に沿って振動するように構成することができる。

図３４Ａは、さらに別の実施例であって、少なくとも２つのハウジングアセンブリを、患者の歯列１０の両側で利用することができる。 第１のハウジングは、ハウジングに沿って配置され、歯に対し振動３６２する変換器３６０を利用することができ、第２のハウジングは、同様に、歯に対し振動３６６する変換器３６４を利用することができる。 図３４Ｂは、歯ＴＨの舌面に沿ったハウジング３１０の実施例の側面図であって、歯の一部が、ハウジングを固定するために利用される。 図３４Ｃは、歯ＴＨに対し直接載置するためにハウジング３１０内に固定される変換器３６４を示す、部分的断面側面図である。 本明細書に示される種々の変換器およびハウジング構成のいずれかを、第１および／または第２のハウジング構成において利用することができる。

図３５は、せん断モードで振動するように構成される変換器３７０を利用するアセンブリのさらに別の変形例であって、変換器３７０の対向する面は、反対方向３７２に振動する。 せん断運動３７２は、インピーダンス整合層３１４を介して歯に付与され、歯の中に直接力を生成する。 図３６は、別の変形例であって、変換器３７４は、横方向３７６に振動するように構成される一方、剛性化されたハウジング３１０内に含まれる。 ハウジング３１０は、他の構成よりも相対的に剛性であるため、ハウジング３１０は、振動３７６が、結合材料３１４および変換器３７４によって接触される各下層の歯内に転送可能なように、曲がりおよび撓む傾向が低い。 また、図３７は、変換器３７４によって加速され、下層の歯内に伝導するために十分な力を生成可能な、追加の質量３７８を有する変換器３７４を利用する別の構成である。

別の代替構成は、図３８に図示され、歯の後面の周囲およびそこに接触するように配置されるスパン部材３８８を有するハウジング３８０を示す。 １つ以上の変換器アセンブリ３８２、３８４は、図示されるように、ハウジング３８０の外面に対し振動するために、または歯の舌面および頬面に対し直接載置するために、ハウジング３８０のアーム部材に沿って配置することができる。 結合材料３８６は、ハウジング３８０と下層の歯との間に載置され、振動の伝達および口腔内装置の挿入を容易にすることができる。 ハウジング３８０のこの特定の構成のための設計パラメータの実施例は、上述のように、図２３Ａおよび２３Ｂに示される。

図３９は、さらに別の変形例であって、ハウジング３９０のアーム部分は、歯の舌面および頬面の両方に沿って載置することができる一方、ワイヤ３９４として構成されるスパン部材を介して、互いに接続される。 ワイヤ３９４は、最小限に突出させるために、歯の咬合表面下または歯間に配置されるように配設することができる。 さらに、変換器アセンブリ３８２、３８４は、図示されるように、ハウジング３９０の外面に沿って配置することができ、または歯の表面に対し直接載置することができる。 いずれの場合も、結合材料３９２は、それを介した振動の伝達を容易にするように、歯に対し載置することができる。

図４０Ａおよび４０Ｂは、ハウジング４００のスパン４０６から延在するアーム部材４０８に取り付けられた質量４０４を有するハウジングアセンブリ４００の、それぞれ上面図および断面図である。 部材４０３に取り付けられ、それによって、アクチュエータとなる圧電変換器４０２は、ユニモルフとして部材４０３と恊働して、下層の１つの歯または複数の歯ＴＨの上に直接押圧するように作用する。 アクチュエータは、その２つの端点でハウジング４００に取り付けられる。 アタッチメントの本配列によって、アクチュエータは、ハウジング４００および質量４０４の必要な運動とともに作動することが可能となる。 システムは、質量４０４およびハウジング４００の共振が相対的に低いものとなる。 したがって、人的なスケールでは非常に柔軟かつ可撓性である一方、作動の際、着目周波数範囲において十分に強固な基盤を提供し、ユニモルフが、歯ＴＨに大きな力を生成することが可能である。 ユニモルフが示されているが、ユニモルフ変換器の代わりに、本明細書に記載のキャップデバイスまたは任意の他の変換器構造を使用することができる。 図４１は、別の変形例であって、同様に、別個に可動アーム部材４０８に沿ってではなく、変換器４０２に隣接するハウジング４００の外面に取り付けられる追加の質量要素４１０、４１２を利用する。 ２つの質量要素４１０、４１２とともに示されるが、所望の伝達結果に応じて、追加の質量を利用することができる。

図４２Ａおよび４２Ｂは、歯の表面に直接結合されるハウジング４００および圧電変換器４０２を利用するさらに別の変形例の、それぞれ上面図および断面図である。 本変形例では、アーム部材４０８は、上述のように、スパン部材４０６から別個に延在するが、変換器４０２を囲み、また、変換器４０２とアーム部材４０８との間の低インピーダンス反射層４２０も含む。 反射層４２０は、変換器４０２から伝達される振動エネルギを反射し、歯ＴＨの中にエネルギを再伝達して戻すように作用する、シリコーン等の材料から成ることができる。

１つ以上の歯に沿って、またはそれに対し配置される変換器およびハウジングアセンブリに加え、変換器アセンブリは、ユーザの口蓋に隣接して、またはそれに沿って載置するために構成される保持器様の構造に沿って、別様に搭載することができる。 上述の他の変形例と同様に、アーチ４３０は、図４３Ａに示されるように、ユーザの歯列の反対側の歯ＴＨの舌面に対し載置するために、アーチ４３０から延在するように構成される結合部分４３６間に延在することができる。 変換器アセンブリを歯の上で直接利用するのではなく、変換器４３２は、図４３Ｂの部分的断面側面図に示されるように、変換器４３２の伸長振動４３４が、結合部分４３６を介してユーザの歯ＴＨの中を伝達４３８するように、アーチ４３０に沿って振動を伝導するために、アーチ４３０に沿って着脱可能にまたは恒久的に一体化することができる。 あるいは、１つ以上の変換器４４０が、図４３Ｃに示されるように、アーチ４３０に沿って配置され、ユーザの口蓋骨を介して振動４４２を直接伝導するように作動することができる。 例えば、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）層は、所望の振動を生成することができる。

図４４は、図８Ａで既に述べた構成に類似するさらに別の変形例であって、第１の歯保定部分４５０および第２の歯保定部分４５２を接続するために、患者の歯列の舌面または頬面に沿って配置可能な接続部材８２を利用する。 １つ以上の変換器アセンブリ４５４、４５６は、第１の保定部分４５０内で一体化され、１つ以上の歯の頬面および舌面に沿って整合することができる。 同様に、１つ以上の変換器アセンブリ４５８、４６０もまた、第２の保定部分４５２内で一体化され、１つ以上の歯の頬面および舌面に沿って整合することができる。 このような構成は、米国特許出願第１１／６７２，２３９号にさらに詳細に記載され、参照することによって上記に組み込まれているように、歯列に沿って、種々の位置に配置されるいくつかの変換器を一体化する際に、特に有用である場合がある。

上述したデバイスの用途および方法は、聴覚障害の治療に限られるものではなく、多数の更なる治療用途を含むことができる。 さらに、このようなデバイスおよび方法は、体内の他の治療部位に適用することができる。 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変更、実用的なものとしての異なる変形例間の組み合わせ、および当業者に明らかである本発明の側面の変形例は、特許請求の範囲内にあるものとする。