助听器装置中的近红外光
阅读：947发布：2020-11-10
专利汇可以提供助听器装置中的近红外光专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 公开了 助听器 装置中的 近红外 光，其中 耳 蜗植入助听器系统包括：外部部分，其包括配置成从环境拾取声音的声音拾取单元及配置成处理所述声音的声音处理单元；植入部分，其包括植入件处理单元和用于刺激用户耳蜗的多个耳蜗刺激 电极 ；配置成发射近红外波的近红外发射器；及配置成接收所述近红外波的近红外接收器。，下面是助听器装置中的近红外光专利的具体信息内容。
1.一种耳蜗植入助听器系统，包括：
外部部分，其包括配置成从环境拾取声音的声音拾取单元及配置成处理所述声音的声音处理单元；
植入部分，其包括植入件处理单元和用于刺激用户耳蜗的多个耳蜗刺激电极；
配置成发射近红外波的近红外发射器；及
配置成接收所述近红外波的近红外接收器。
2.根据权利要求1所述的耳蜗植入助听器系统，其中：
所述近红外发射器是被提供在所述植入部分上并配置成朝向所述用户的皮层发射近红外波的内部近红外发射器；及
所述近红外接收器是被提供在所述植入部分上并配置成接收所述用户的所述皮层散射的近红外波的内部近红外接收器。
3.根据权利要求2所述的耳蜗植入助听器系统，还包括：
外部近红外发射器，配置成朝向所述内部近红外接收器发射近红外波；其中所述内部近红外接收器进一步配置成直接从所述外部近红外发射器接收所述近红外波。
4.根据权利要求1所述的耳蜗植入助听器系统，其中：
所述近红外发射器是被提供在所述外部部分上的外部近红外发射器；及所述近红外接收器是被提供在所述植入部分上的内部近红外接收器。
5.根据权利要求4所述的耳蜗植入助听器系统，其中：
所述外部近红外发射器配置成朝向所述用户的皮层发射近红外波；及
所述内部近红外接收器配置成接收所述用户的所述皮层散射的近红外波。
6.根据权利要求4或5所述的耳蜗植入助听器系统，其中：
所述外部近红外发射器配置成朝向内部近红外接收器发射近红外波；及所述内部近红外接收器配置成直接从外部近红外发射器接收近红外波。
7.根据权利要求1所述的耳蜗植入助听器系统，其中：
所述近红外发射器是内部近红外发射器；
所述近红外接收器是外部近红外接收器；
所述内部近红外发射器配置成朝向外部近红外接收器发射近红外波；及所述外部近红外接收器配置成直接从内部近红外发射器接收近红外波。
8.在权利要求6引用权利要求5时根据权利要求2、3、5和6任一所述的耳蜗植入助听器系统，其中：
所述植入件处理单元配置成处理所述用户的所述皮层散射的近红外波以确定所述用户的大脑的脑活动。
9.根据权利要求8所述的耳蜗植入助听器系统，其中：
所述皮层散射的所述近红外波标示与所述用户的所述大脑的神经元行为相关联的血液动力反应。
10.根据权利要求8或9所述的耳蜗植入助听器系统，其中：
所述植入件处理单元的结果用于调整耳蜗植入助听器系统的信号处理，用于调整所述声音处理单元对声音的处理，用于针对所述用户验配耳蜗植入助听器系统，用于所述用户的健康情况监测，和/或用于脑机接口的输出。
11.根据权利要求3或6所述的耳蜗植入助听器系统，其中：
所述外部近红外发射器朝向所述内部近红外接收器发射的近红外波包括将用于所述耳蜗刺激电极对所述用户的耳蜗的刺激的编码数据。
12.根据权利要求1-11任一所述的耳蜗植入助听器系统，还包括：
电磁功率传输单元，其被提供在所述外部部分上并配置成按无接触方式传输电磁功率；及
电磁功率接收单元，其被提供在所述植入部分上并配置成按无接触方式接收所述电磁功率；其中
所述植入部分配置成将所述电磁功率用作电源。
13.根据权利要求12所述的耳蜗植入助听器系统，还包括：
电磁数据传输单元，其被提供在所述植入部分上并配置成按无接触方式利用用于传输电磁功率的所述电磁功率传输单元产生的电磁场传输数据；及
电磁数据接收单元，其被提供在所述外部部分上并配置成按无接触方式接收所述数据。
14.根据权利要求13所述的耳蜗植入助听器系统，还包括：
功率调节单元，其被提供在所述外部部分上并配置成基于所述数据调节所述电磁功率传输单元传输的电磁功率。
15.在权利要求13和14分别引用权利要求3、6或11时根据权利要求13或14所述的耳蜗植入助听器系统，还包括：
波传输调节单元，其被提供在所述外部部分上并配置成基于所述数据调节所述外部近红外发射器朝向所述内部近红外接收器发射的所述近红外波。
16.根据权利要求1-15任一所述的耳蜗植入助听器系统，其中：
所述近红外波是波长等于或大于700nm及等于或小于900nm的波。
助听器装置中的近红外光
技术领域
[0001] 本发明涉及在助听器装置中利用近红外光。
背景技术
[0002] 在助听器装置领域，尤其在医疗领域，期望容易采集脑活动。
[0004] EEG基于测量源自大脑中的神经元之间的通信的、非常小的电位。为测量这些诱发电位，EEG系统需要非常灵敏。
[0005] 对于耳蜗植入件(CI)患者，在刺激期间由CI电极发射的电非自然信号高于EEG放大器的灵敏度几个量级，及记录CI患者的连续EEG非常困难并需要大量的数据后处理。典型的商用EEG系统不能对付CI非自然信号(在峰值非自然信号等之后放大器需要时间来解决)。通常，仅单一事件记录是可能的(CI在T＝0激发，及EEG系统开始记录后来的几毫秒)。
[0006] 在年幼孩子中进行耳蜗植入已特别成功，然而，也有个别患者不太好。表现差的可能原因有几个并多种多样，包括耳蜗植入件的不太佳的编程及耳蜗神经支配受损。语音信息有多好地被大脑接收的客观测试在CI研究中将是有帮助的工具。例如，其可提供不能传递可解释的行为反应的小儿科CI用户的量化反馈度量。在老年人群，其使能评价对语音的皮层和行为反应，及可能估计耳蜗神经支配图。
[0007] 功能性磁共振成像(fMRI)研究已表明，在正常听力受试人员中，听觉皮层的接受语言区(颞上回)响应于清楚的语音相较于扰频语音或环境声音展现更多激活。然而，fMRI很难通过耳蜗植入件用在孩童听力中，因为该装置为铁磁体及因为孩童通常需要全身麻醉以在测试期间保持不动。
[0008] 此外，在助听器装置领域，问题在于怎样跨皮肤传送数据和功率，其同时优化数据速率和功率效率并使能全双工和异步正反向数据传输。例如，这样的要求要在耳蜗植入系统中得到满足，其要求向植入件(内部植入单元)进行数据和功率传送及返回的数据传回(例如在耳蜗植入系统的外部单元和内部植入单元之间)。
[0009] 因此，需要提供一种解决至少部分上面提及的问题的解决方案。
发明内容
[0010] 本发明至少提供现有技术的备选方案。
[0011] 根据本发明的一方面，提供一种耳蜗植入助听器系统。该耳蜗植入助听器系统包括外部部分。外部部分包括配置成从环境拾取声音的声音拾取单元及配置成处理所述声音的声音处理单元。该耳蜗植入助听器系统还包括植入部分。植入部分包括植入件处理单元和用于刺激用户耳蜗的多个耳蜗刺激电极。该耳蜗植入助听器系统还包括配置成发射近红外波的近红外发射器。该耳蜗植入助听器系统还包括配置成接收所述近红外波的近红外接收器。
[0012] 近红外发射器可以是被提供在所述植入部分上并配置成朝向所述用户的皮层发射近红外波的内部近红外发射器。在该情形下，近红外接收器可以是被提供在所述植入部分上并配置成接收所述用户的所述皮层散射的近红外波的内部近红外接收器。
[0013] 耳蜗植入助听器系统还可包括外部近红外发射器，配置成朝向所述内部近红外接收器发射近红外波。在该情形下，内部近红外接收器可以进一步配置成直接从所述外部近红外发射器接收所述近红外波。
[0014] 近红外发射器可以是被提供在所述外部部分上的外部近红外发射器。在该情形下，近红外接收器可以是被提供在所述植入部分上的内部近红外接收器。
[0015] 外部近红外发射器可配置成朝向所述用户的皮层发射近红外波。在该情形下，内部近红外接收器可配置成接收所述用户的所述皮层散射的近红外波。
[0016] 外部近红外发射器可配置成朝向内部近红外接收器发射近红外波。在该情形下，内部近红外接收器可配置成直接从外部近红外发射器接收近红外波。
[0017] 近红外发射器可以是内部近红外发射器。在该情形下，近红外接收器可以是外部近红外接收器。此外，在该情形下，内部近红外发射器可配置成朝向外部近红外接收器发射近红外波。此外，在该情形下，外部近红外接收器可配置成直接从内部近红外发射器接收近红外波。
[0018] 在上述情形下，“直接”优选意为“可能穿过组织的直线”。在包括衍射光时，优选排除方向的变化，例如通过反射。
[0019] 植入件处理单元可配置成处理所述用户的所述皮层散射的近红外波以确定所述用户的大脑的脑活动。
[0020] 所述皮层散射的近红外波可标示与所述用户的所述大脑的神经元行为相关联的血液动力反应。
[0021] 所述植入件处理单元的结果可用于调整耳蜗植入助听器系统的信号处理。作为备选或另外，植入件处理单元的结果可用于调整所述声音处理单元对声音的处理。作为备选或另外，植入件处理单元的结果可用于针对所述用户验配耳蜗植入助听器系统。作为备选或另外，植入件处理单元的结果可用于所述用户的健康情况监测。作为备选或另外，植入件处理单元的结果可用于脑机接口的输出。
[0022] 所述外部近红外发射器朝向所述内部近红外接收器发射的近红外波可包括将用于所述耳蜗刺激电极对所述用户的耳蜗的刺激的编码数据。
[0023] 耳蜗植入助听器系统还可包括电磁功率传输单元，其被提供在所述外部部分上并配置成按无接触方式传输电磁功率。在该情形下，耳蜗植入助听器系统还可包括电磁功率接收单元，其被提供在所述植入部分上并配置成按无接触方式接收所述电磁功率。此外，在该情形下，植入部分可配置成将所述电磁功率用作电源。
[0024] 耳蜗植入助听器系统还可包括电磁数据传输单元，其被提供在所述植入部分上并配置成按无接触方式利用用于传输电磁功率的所述电磁功率传输单元产生的电磁场传输数据。在该情形下，耳蜗植入助听器系统还可包括电磁数据接收单元，其被提供在所述外部部分上并配置成按无接触方式接收所述数据。
[0025] 耳蜗植入助听器系统还可包括功率调节单元，其被提供在所述外部部分上并配置成基于所述数据调节所述电磁功率传输单元传输的电磁功率。
[0026] 耳蜗植入助听器系统还可包括波传输调节单元，其被提供在所述外部部分上并配置成基于所述数据调节所述外部近红外发射器朝向所述内部近红外接收器发射的所述近红外波。
[0027] 近红外波可以是波长等于或大于700nm及等于或小于900nm的波。
[0028] 在此，“等于或大于700nm及等于或小于900nm”意味着该波长为700nm到900nm之间的波长(含700nm和900nm)。换言之，在该情形下，该波长为来自由700nm和900nm(含)确定的范围的波长。附图说明
[0029] 本发明的各个方面将从下面结合附图进行的详细描述得以最佳地理解。为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本发明所必要的细节，而省略其他细节。在整个说明书中，同样的附图标记用于同样或对应的部分。每一方面的各个特征可与其他方面的任何或所有特征组合。这些及其他方面、特征和/或技术效果将从下面的图示明显看出并结合其阐明，其中：
[0030] 图1示出了根据本发明实施例的耳蜗植入助听器系统。
[0031] 图2示出了根据本发明实施例的耳蜗植入助听器系统的细节。
[0032] 图3示出了根据本发明实施例的耳蜗植入助听器系统的细节。
[0033] 图4示出了根据本发明实施例的近红外元件的设置。
[0034] 图5示出了根据本发明实施例的近红外元件相对于用户头部的设置。
[0035] 图6为根据本发明实施例的功率和数据传输的示意性概览。
[0036] 图7为根据本发明实施例的数据传输的示意性概览。
[0037] 图8示出了根据本发明实施例的人手对于不同波长的相对光吸收。
[0038] 图9A-9C示出了根据本发明实施例的功率和数据传输的示意性概览。
具体实施方式
[0039] 下面结合附图提出的具体描述用作多种不同配置的描述。具体描述包括用于提供多个不同概念的彻底理解的具体细节。然而，对本领域技术人员显而易见的是，这些概念可在没有这些具体细节的情形下实施。装置和方法的几个方面通过多个不同的块、功能单元、模块、元件、电路、步骤、处理、算法等(统称为“元素”)进行描述。根据特定应用、设计限制或其他原因，这些元素可使用电子硬件、计算机程序或其任何组合实施。
[0040] 电子硬件可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、选通逻辑、分立硬件电路、及配置成执行本说明书中描述的多个不同功能的其它适当硬件。计算机程序应广义地解释为指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行、执行线程、程序、函数等，无论是称为软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其他名称。
[0041] 听力装置可以是适于通过接收来自用户周围的声学信号，生成对应的音频信号，可能对音频信号进行修正，并且作为可听信号向用户耳朵中的至少一个提供可能修正后的音频信号，来改善或加强用户的听力能力的听力辅助设备。“听力装置”还可以是指适于电子地接收音频信号、可能对音频信号进行修正并且作为可听信号向用户耳朵中的至少一个提供可能修正后的音频信号的诸如耳机或头戴式耳机的设备。这些可听信号可以以向用户的外耳中辐射的声学信号、或者作为机械振动通过用户头部的骨结构和/或通过用户的中耳部分向用户的内耳传递的声学信号、或者直接或间接地向用户的耳蜗神经和/或听觉皮层传递的电信号的形式提供。
[0042] 听力装置适于以任意已知的方式佩戴。这可以包括i)在耳朵后面布置具有将空气传播的声学信号导入到耳道内的管，或者具有靠近耳道布置或者布置在耳朵中的接收器/扬声器的听力装置单元，例如在耳后型助听器中，和/或ii)将听力装置完全或者部分地布置在用户的耳廓中和/或耳道中，例如在耳内型助听器或耳道中/完全耳道中型助听器中，或者iii)布置附着到植入颅骨中的固定装置的听力装置的单元，例如在骨锚式助听器或耳蜗植入物中，或者iv)布置作为完全或部分植入的单元的听力装置的单元，例如在骨锚式助听器或耳蜗植入物中。
[0043] “听力系统”指包括一个或两个听力装置的系统，并且“双耳听力系统”是指包括两个听力装置的系统，其中，设备适于以协作的方式向用户的两个耳朵提供音频信号。听力系统或双耳听力系统还可以包括与至少一个听力装置进行通信的辅助设备，辅助设备影响听力装置的操作和/或从听力装置的工作中受益。在至少一个听力装置和辅助设备之间建立有线或无线通信链路，使得能够在至少一个听力装置和辅助设备之间交换信息(例如控制和状态信号、可能有音频信号)。这些辅助设备可以包括遥控器、遥控麦克风、音频网关设备、移动电话、公共广播系统、汽车音频系统或音乐播放器中的至少一个或其组合。音频网关适于诸如从像电视或音乐播放器的娱乐设备、像移动电话的电话装置或者计算机、PC接收大量音频信号。音频网关还适于选择和/或组合接收到的音频信号中的合适的一个(或信号的组合)，用于传输到至少一个听力装置。遥控器适于对至少一个听力装置的功能和操作进行控制。遥控器的功能可以在智能电话或其它电子设备中实现，智能电话/电子设备可能运行对至少一个听力装置的功能进行控制的应用。
[0044] 一般地，听力装置包括i)诸如麦克风的输入单元，用于接收来自用户周围的声学信号，并且提供对应的输入音频信号，和/或ii)接收单元，用于电子地接收输入音频信号。听力装置还包括用于对输入音频信号进行处理的信号处理单元和用于依据处理后的音频信号向用户提供可听信号的输出单元。
[0045] 输入单元可以包括多个输入麦克风，例如用于提供依赖于方向的音频信号处理。这种定向麦克风系统适于增强用户环境中的大量声学源中的目标声学源。在一方面，定向系统适于检测(如自适应检测)传声器信号的特定部分源自哪一方向。这可以通过使用传统上已知的方法来实现。信号处理单元可以包括放大器，放大器适于对输入音频信号施加依赖于频率的增益。信号处理单元还可以适于提供诸如压缩、噪声降低等其它相关功能。输出单元可包括用于透皮或经皮地向颅骨提供空气传播声学信号的诸如扬声器/接收器的输出转换器，或者用于提供结构传播或液体传播的声学信号的振动器。在一些听力装置中，输出单元可包括用于例如在耳蜗植入物中提供电信号的一个或多个输出电极。
[0046] 耳蜗植入件通常包括：i)外部部分，用于拾取并处理来自环境的声音及用于根据当前输入声音确定用于电极的刺激的脉冲序列；ii)(通常无线例如感应)通信链路，用于向植入部分同时传输关于刺激频率的信息及传输能量；iii)植入部分，使能产生刺激并施加到多个电极，多个电极可植入在耳蜗的不同位置，从而使能可听范围的不同频率的刺激。这样的系统例如在US4,207,441和US4,532,930中描述。
[0047] 一方面，听力装置包括多电极阵列，例如包括适于位于用户耳蜗中听觉神经附近的多个电极的载体形式。该载体优选由柔性材料制成以使能将电极适当地定位在耳蜗中，使得电极可被插入到接受者的耳蜗中。优选地，各个电极沿载体的长度空间上分布以在载体被插入到耳蜗中时提供对应的沿耳蜗中的耳蜗神经的空间分布。
[0049] 有两个不同的有用反应：
[0051] -脱氧血红蛋白(HbR)，由于在皮层激活点出现的增加的氧消耗，其预计减少。
[0052] 与前面提及的fMRI类似，FNIR测量皮层处的血液动力学改变。相比于fMRI，fNIRS安静得测量(没有罐声)、具有更高的时间分辨率、及可用于测量生态学位置时的脑活动，即坐在PC前或者绕PC走动。
[0053] fNIRS的另一优点在于，其提供实时反馈，及fNIRS的信号处理相较fMRI计算量更小。
[0054] EEG和fNIRS彼此很好地互补。EEG具有低空间、高时间分辨率，而fNIRS具有低时间、高空间分辨率。
[0055] 同样，fNIRS对CI电非自然信号(或者因例如眼睛运动产生的电非自然信号)不敏感。
[0056] fNIRS对具有非常黑头发的人(如亚洲人)的作用较差，因为NIR更糟地穿过皮肤中埋置的黑发。
[0057] 为此，根据本发明的一方面，为了连续记录CI患者在真实生活中的脑活动，建议fNIRS或者fNIRS与EEG的组合。
[0058] 然而，在实践中，不清楚怎样深入到大脑NIRS测量。
[0059] 为克服上面讨论的与fMRI相关联的问题，研究了功能性近红外光谱技术(fNIRS)对响应于语音的脑活动进行成像的可行性。该方法被证明安全并适合用于评价孩子的语言开发。
[0060] 与fMRI文献一致，fNIRS同样证实，语音失真越多，越少区域特有脑激活被观察到。
[0061] 因而，根据本发明的一方面，提出提供可穿戴功能性近红外光谱技术(fNIRS)用于和CI系统或HA系统一起记录皮层反应。
[0062] 具体地，根据本发明的一方面，提供可穿戴fNIRS系统，其中发射NIR的LED被嵌入在CI植入装置背面。位于该植入件背面的NIR传感器可检测反射的NIR光，及植入件处理器(例如数字信号处理器(DSP))可处理信号并提供对声学输入的皮层反应。
[0063] 这可用于调整听力装置中的信号处理，或者简单地作为验配期间的诊断程序的一部分。其还可用于其它诊断目的如检测因例如糖尿病状况、中风等引起的血液动力学改变。
[0064] 上面的结构也可用作耳后式(BTE)助听器设计的一部分(HA外壳背面或者耳道中的LED和NIR传感器)。
[0065] 这样的fNIRS设置可与earEEG(耳内式EEG电极)或implantEEG(使用耳蜗内或耳蜗外CI植入电极用于EEG记录)组合以获得高空间和时间分辨率。
[0066] fNIRS系统可在CI系统中高刺激活动的时间活跃，及EEG记录系统可在需要有限的刺激时应用。
[0067] 还已表明，fNIRS是测量灵敏的系统以检测用户的意图(如对饮料的主观偏好)。即，其通过基于fNIRS的神经元反馈也可用于BCI。
[0068] 使用上面提及的原理，能够根据“听音努力”监测脑活动的变化。也就是说，在某些听音情形或者具有某一HA设置时可能检测到努力的“显著”增加。
[0069] 对婴幼儿的研究已证明NIRS对研究早期语音感知的效用及语言偏重的出现。
[0070] 也就是说，在CI激活之后，可使用fNIRS研究语音处理及早期语音处理的发展。
[0071] 调查表明，NIRS可使能准确评价CI成功刺激听觉皮层的能力。这支持NIRS神经成像可帮助指导植入后编程及提高聋孩子的语音和语言结果的疗法的看法。
[0072] fNIRS记录也可用作用于EEG记录中的非自然信号减少的输入。
[0073] 通过将NIR LED直接放在皮肤下的颅骨上，避免了因通过皮肤传输引起的损失，及预期低功率驱动LED。
[0074] 同样，可避免对黑发人群使用fNIRS出现的问题。
[0076] 图4示出了根据本发明实施例的近红外元件的布置。
[0077] 图5示出了根据本发明实施例的近红外元件相对于用户头部的布置。
[0079] 现在参考图1，其示出了根据本发明实施例的耳蜗植入助听器系统。
[0080] 耳蜗植入助听器系统10包括外部部分11和植入部分12。耳蜗植入助听器系统10还包括配置成发射近红外波的近红外发射器13及配置成接收所述近红外波的近红外接收器14。
[0081] 近红外发射器13可被提供在外部部分11和植入部分12中的任一个上，如下面更详细提出的。
[0082] 近红外接收器14也可被提供在外部部分11和植入部分12中的任一个上，如下面更详细提出的。
[0083] 现在参考图2，其示出了根据本发明实施例的耳蜗植入助听器系统的细节。具体地，图2示出了外部部分11的细节。
[0084] 外部部分11包括配置成从环境拾取声音的声音拾取单元11a及配置成处理所述声音的声音处理单元11b。
[0085] 现在参考图3，其示出了根据本发明实施例的耳蜗植入助听器系统的细节。具体地，图3示出了植入部分12的细节。
[0086] 植入部分12包括植入件处理单元12a及用于用户耳蜗的刺激的多个耳蜗刺激电极12b。
[0087] 现在参考图6，其示出了根据本发明实施例的功率和数据传输的示意性概览。
[0088] 根据本发明的实施例，用于功率传送/反向数据传输的磁感应技术与用于正向数据传输的近红外(NIR)光传输组合。相较这些技术中的任何一个自身具有用于调整和调节光链路数据传输及其自己的功率传输的磁链路，这些技术的组合提供更好的解决方案。磁链路还提供任何其它所需要的、将从例如CI的植入件返回到BTE的数据。
[0089] 因而，图6示出了混合光/磁数据和功率框图，用于使用光向植入件提供高数据速率通道，同时使用磁链路向植入件发送功率并从植入件接收独立的因而互不干扰且异步的低速率返回数据，以(1)提供反馈从而优化功率传输；(2)提供反馈从而优化正向数据传输；(3)及在正发生正向数据传输的同时从植入件提供任何其它原始返回数据(如测量数据)。
[0090] 一般地，在CI中，正向和反向数据的传输要求可能不同。具体地，正向速率必须高(>320kbps)以维持到头内的数据，而反向数据一般性质上带宽较低及断断续续。这两个流应全双向(即它们应使能同时互不干扰地正向和反向传输)。这对于添加先进的CI控制(如脑电波反馈)或提供反馈以使数据和功率链路对变化的环境保持在最佳水平是很重要的要求。由于两个流的绝对定时变得更重要，足够分离这些流的唯一方式是在两个方向提供异步和准确的传输，这些必须在两个分开的域中进行。通过分开这些域并使它们更独立，可拆开不同的要求。通过使用分开的传输方法，可避免它们之间的任何干扰。
[0091] 尽管上面讨论了朝向CI的数据速率较高及来自CI的数据速率较低的要求，在具体使用情形下，数据速率要求可反过来。因而，根据本发明的一些实施例，所讨论的元件可安排成使得满足相反的数据速率要求。
[0092] 现在参考图7，其示出了根据本发明实施例的数据传输的示意性概览。
[0093] 一般地，发送可被分为用于编码和接收的四个工程模块及随环境变化的一个模块。在目前CI情形下，该变化一般为皮肤厚度(随皮肤厚度而变)。
[0094] 因而，图7示出了通信体系结构框图，其明确示出了数字和物理编码和解码模块。通道明显受环境如皮肤厚度影响。反馈使能针对变化的环境调节通道。
[0095] 在下面，考虑使用近红外技术的正向数据传输。
[0096] 对于CI应用，跨皮肤的数据传输(正向数据传输)要求高数据速率，即针对干扰异步定时必须日益鲁棒。
[0097] 当前的脑成像技术(fNIR)已采用使用IR波长。一般地，这些波长为在“近”红外光谱(700-900nm)中的810或840nm。该技术的出现已增加了LED和光电二极管的实用性，其产生和接收这些波长用于医疗应用。组织如头皮对这些波长透明。
[0098] 图8示出了根据本发明实施例的人手对不同波长的相对光吸收，其中测量用光电二极管进行。
[0099] 其它可获得的实验赞同810nm是对于最大穿透大多数组织的优选选择。
[0100] 使用IR系统，(1)鲁棒性或可靠性、(2)能量/比特和(3)数据速率的关键规格均可针对不同调制方案分析地计算并比较，假定这些调制方案应用于同一通道。
[0101] 在确定最佳光波长之后，通道性质固定，及通过给定皮瓣的厚度，可进行这些性质的理论计算。
[0102] 使用IR系统，仅考虑支持二元/二进制转变/跳变的调制。标准RZI(归零反转)、4-PPM(4位置脉冲调制)、“赫特、哈斯纳、海斯(Hirt,Hassner,Heise)”(HHH)和最近的EPM(边缘位置调制)方案在下表中进行比较。
[0103]
[0104] 所有基于IR的调制技术揭示需要的达到320kbps的足够比特率(基于通道允许125ns的脉冲宽度，其为IrDA标准脉冲宽度)。
[0105] 所示的EPM变型提供最好的带宽效率及传输功率效率，然而，需要较高的频率、更准确的样本时钟及增加的解码复杂性(具有1内部状态的状态机对直接解码)。
[0106] 此外，因为EPM基于边缘检测，拉长的脉冲不会像4-PPM情形那样产生误差。
[0107] 硬件电路使用标准元件建立以针对IR通信耐久性评估物理通道表现。
[0108] 对于所测试的正向数据传输系统，该系统的物理层在存在13mm的皮肤(人手)及当前的陶瓷植入件陶瓷ZTI覆盖材料的情形下借助于面罩测试(1/2可见图形)测试速度。该系统未被屏蔽并被发现遭受EM(RF干扰)。这可用更好的电路屏蔽进行控制。所使用的光电二极管可能尚不是最有效及没有任何日光阻挡过滤器，替代方案(BPV22NF)也被尝试且表现稍好一点，但不能提供屏蔽箱因而不太能免除干扰。
[0109] 对于所测试的反向数据传输系统，反向数据传输和功率优化反馈使用从BTE发送的载波(在我们的情形下，或6.78MHz或4MHz)以提供连续功率。对于反向数据传输，该载波通过切换电容器(或其它无源元件)进行负载调制以产生BTE处看到的阻抗的小变化，其之后被解码。这常常用在NFC通信中且有很多文献记载。
[0110] 如上面提及的，返回数据用于调整和优化磁链路并提供出错率信息以调整和优化光链路。因为所需要的发射能量可随皮肤厚度变化，接收返回数据并设定IR LED传送的正向电压的自动自适应算法是可能的。可变电压模块将提供控制。
[0111] 总之，上面描述的多个方面也可按如下进行组合。
[0112] 即，根据本发明的另一方面，LED(即近红外发射器)被放在用户头部外面，及检测器(即近红外接收器)被放在用户皮肤下面，而电源和反向数据传输通过(电)磁链路体现。根据该方面，检测器即近红外接收器可配置成既接收来自用户头内的散射的波长信号又接收直接传输的波长信号。
[0113] 根据本发明的又一方面，LED(即近红外发射器)被放在皮肤下面，及检测器(即近红外接收器)被放在头部外面。在此，至少电源可通过(电)磁链路体现。
[0114] 图9A-9C示出了根据本发明实施例的功率和数据传输的示意性概览的三个不同例子。
[0115] 图9A示出了数据在低速率磁通道上返回但在高速率光通道上发送的例子。
[0116] 图9B示出了数据在高速率光通道上返回、在高速率光通道上发送、及仅功率在磁通道上传送的例子。
[0117] 图9C示出了数据在高速率光通道上发送和接收的例子，其控制其自己的出错率。功率和返回数据在磁通道上发送。如果EM通道上的返回数据携带链路效率和/或功率要求信息，这使两个系统能够独立。
[0118] 除非明确指出，在此所用的单数形式“一”、“该”的含义均包括复数形式(即具有“至少一”的意思)。应当进一步理解，说明书中使用的术语“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非明确指出，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，可以是直接连接或耦合到其他元件，也可以存在中间插入元件。如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组合。除非明确指出，在此公开的任何方法的步骤不必须精确按所公开的顺序执行。
[0119] 应意识到，在本说明书全文中对“一个实施例”或者“实施例”或者“一方面”或者作为“可以”包括的特征的称谓，意为结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。此外，特定特征、结构或特性在本发明的一个或更多个实施例中可以适当地组合。提供前面的描述以使得任意本领域技术人员能够实施这里描述的各个方面。对这些方面的各种变型对于本领域技术人员是显而易见的，并且这里定义的通用原理可以应用于其它方面。
[0120] 权利要求不旨在局限于这里示出的各方面，而应当符合与权利要求的语言一致的完整范围，其中，除非如此具体指出，否则对元素的单数称谓不旨在意为“一个并且仅为一个”，而是意为“一个或更多个”。除非另外具体指出，否则术语“一些”是指一个或更多个。
[0121] 相应地，本发明的范围应当按照所附的权利要求来判断。
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