專利名稱：改進(jìn)的耳塞的制作方法
改進(jìn)的耳塞
背景技術(shù)：
有很多電氣和電子設(shè)備包含將聲音能量傳入收聽者的耳道的組件。用于蜂窩電話、便攜式音頻播放器等的助聽器和所謂的“耳承”式耳機(jī)只是這些設(shè)備的代表例。存在若干耳塞配置，用以將聲能直接傳至耳道，包括已知為開放式耳塞、開放耳塞、封閉式耳塞、泡沫材料耳塞等。利用這類耳塞的助聽器裝置的例子包括耳后(BTE)裝置、耳中(ITE)裝置、耳道內(nèi)(ITC)裝置、完全耳道內(nèi)(CIC)裝置、耳上方(OTE)裝置或開放式耳塞裝置。已知，每種耳塞裝置都會(huì)危及聲學(xué)性能與用戶舒適度以及其它標(biāo)準(zhǔn)。開放式助聽器或開放式耳塞可包括具有安置在耳道內(nèi)的有形狀的耳塞。耳塞本身可包括聚合物耳稍(ear tip)，它具有足夠的彈性以順應(yīng)耳道。由于在耳道和環(huán)境之間提供一定程度的開放性，因此叫做開放式耳塞。這些開口可幫助減少被稱為堵塞效應(yīng)的不合需聲音特性。堵塞效應(yīng)使收聽者覺得低頻聲或基聲更響并更可能失真。通常與堵塞效應(yīng)關(guān)聯(lián)的聲源包括用戶自身的聲音、咀嚼、其它下顎運(yùn)動(dòng)等。開放式耳塞削弱了這種效應(yīng)，因?yàn)槎麅?nèi)的開放區(qū)域允許被傳至耳道的一些聲能逃逸。耳道和由這類開放式耳塞提供的環(huán)境之間的空氣交換增加也可提升用戶舒適度。然而，這些開放區(qū)域或通路，盡管提供了某些優(yōu)勢但也會(huì)助長其它不合需的聲學(xué)效應(yīng)。然而，開放式耳塞中提供的開放區(qū)域可造成寄生諧振或聲音失真諧振。在大致I至3. 5kHz的特定頻率范圍下的失真是尤為重大的并且可能導(dǎo)致顯著劣化的聲學(xué)性能。另外，一些聲能在通過開放區(qū)域逃逸時(shí)可能被喪失。典型地，與外部環(huán)境的隔離是糟糕的，這允許外部聲音在耳塞周圍直接漏進(jìn)耳道中。顯然需要一種開放式耳塞，這種開放式耳塞在維持用戶舒適度的同時(shí)具有提高的聲學(xué)性能。附圖
簡述圖I示出改進(jìn)性耳塞的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。圖2繪出插入到耳道中的改進(jìn)性耳塞。圖3示出附連于助聽器的改進(jìn)性耳塞。圖4A和圖4B示出改進(jìn)性耳塞的另一實(shí)施例的立體圖。圖5A和圖5B示出例I的改進(jìn)性耳塞的聲學(xué)性能與比較例的耳塞以及封閉式耳塞的對(duì)比。圖6A和圖6B不出用于測量聲學(xué)性能的測試設(shè)備的不意圖。
具體實(shí)施例本發(fā)明涉及用來將聲能直接傳至耳道的耳塞。更具體地，在耳塞中提供多孔材料區(qū)域以使得在維持這種開放式耳部設(shè)計(jì)的用戶舒適度的同時(shí)使設(shè)備與傳統(tǒng)的開放或閉合耳塞裝置相比提供改善的聲學(xué)性能。如圖la、Ib和圖2所示，該創(chuàng)新型開放式耳塞(100)包括本體(10)，該本體(10)
3具有朝耳道內(nèi)側(cè)定向的內(nèi)表面(14)以及朝耳朵外部定向的外表面(12)。本體可以是聚合物并可進(jìn)一步包括周緣順應(yīng)部分(16)，其形狀順應(yīng)耳道表面。本體可完全由彈性體構(gòu)成或可包括彈性部分，這有助于本體順應(yīng)耳道?？?18)從內(nèi)表面延伸通過聚合物本體直至外表面。多孔材料(20)覆蓋聚合物本體中的孔。聲源(22)如圖I所示地位于聚合物本體之上或之內(nèi)。這些聲源可以是電聲換能器，例如用于產(chǎn)生聲能的壓電揚(yáng)聲器或其它換能器。替代地，本體可連接于柔性聲管(30)并附連于助聽器(32)，如圖3所示。在該實(shí)施例中，聲音經(jīng)由聲管直接傳入耳道。本體可由有彈性的柔軟彈性體材料構(gòu)成，例如硅橡膠或任何其它柔軟聚合物。本體也可由可擠壓泡沫材料構(gòu)成，例如聚氨酯或聚氯乙烯。在這種構(gòu)造中，本體可設(shè)有剛性塑料調(diào)節(jié)器，用以將泡沫保持在位。本體可由業(yè)內(nèi)已知的方法形成并可采用任何形狀，包括圓頂形、波紋形、圓錐形、星形、球狀或其它形狀。從本體的內(nèi)表面延伸至外表面的孔可以是任何形狀、大小或數(shù)目?？椎男螤詈蛿?shù)目可被選擇成在耳道和環(huán)境之間提供充分的空氣交換，并削弱堵塞效應(yīng)?？卓赏ㄟ^諸如注塑模制或沖壓之類的已知機(jī)械手段來形成于聚合物本體中。覆蓋孔的多孔材料可從諸如織物、非織物、纖維、編織體或隔膜中選取。這些材料由聚合物制成，包括但不局限于聚氨酯、聚砜、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚烯烴類(polyolefins)、氟化乙烯丙烯(FEP)、丙烯酸系共聚物以及聚四氟乙烯(PTFE)。優(yōu)選地，多孔材料是根據(jù)美國專利No. 5，814，405或美國專利No. 3，953，566的教示制成的膨脹PTFE(ePTFE)。通過使用例如美國專利號(hào)5，116,650,5642, 586,5, 286, 279和5，342，434中記載的教示，聚合物多孔材料有益地表現(xiàn)為疏油性。多孔材料可通過任何已知的附連手段附連于聚合物本體，包括粘合劑、熱粘合或插入模制。圖4a和圖4b示出本發(fā)明的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例(40)中，通過用不滲透性聚合物材料(44)填充多孔材料(42)來構(gòu)造本體。在被填充之處,多孔材料為彈性體提供架板(scaffold)。本體如前所述地形成。多孔材料的某些區(qū)域保持未填充的。這些未填充區(qū)域提供孔隙以通過多孔介質(zhì)實(shí)現(xiàn)空氣交換和聲傳遞。如前所述，未填充區(qū)域的形狀和數(shù)量被選擇成提供空氣和聲能的充分交換以達(dá)成用戶舒適和聲學(xué)性能。設(shè)置在多孔材料中的彈性體的例子可包括氟橡膠、全氟橡膠、氟硅氧烷、硅酮、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯、EPDM(三元乙丙橡膠)、多聚異戊二烯、丁基橡膠、乙烯醋酸乙烯酯、丁腈橡膠等。開放式耳塞是使用圓頂形娃酮耳稍(Silicone tip) (Hearing公司的貨號(hào).10417709)構(gòu)造的。使用有斜面的圓形沖頭在耳稍的圓頂部分內(nèi)沖出直徑I. 75mm的八個(gè)大小相等的孔。這些孔之間的中心-中心距離為2. 3_，它們圍繞圓頂排列成圓形圖案。所有孔覆蓋有ePTFE隔膜，該ePTFE隔膜具有100弗雷澤(Frazier)的空氣滲透性以及2g/m2的質(zhì)量)。隔膜通過將DOW C0RN1NG 732密封劑施加在硅酮耳稍的周緣部分上并通過將隔膜覆蓋在耳稍之上而附連于耳稍。耳稍的周緣部分的邊緣四周的過量隔膜被修整去掉。測量覆蓋耳稍的多孔隔膜的聲學(xué)性能。其結(jié)果在圖5a和圖5b中表示為y軸上的增益(20uPa基準(zhǔn)的dB)和X軸上的頻率(Hz)的曲線圖。該例的開放式耳塞具有38mg/天的MVTR。通過耳塞的空氣流量在O. 025psi的背壓下被測定為50升/小時(shí)。比較例
將兩種耳塞與本發(fā)明的開放式耳塞進(jìn)行比較。第一比較例是最初從制造商那里獲得的由圓頂形硅酮耳稍(Hearing公司的貨號(hào).10417709)構(gòu)成的封閉式耳塞。該封閉式耳塞的MVTR被測定為5mg/天。通過封閉式耳塞的空氣流量為零。第二比較例是由前述圓頂性硅酮耳稍構(gòu)成的。然而，在該例中，開放式耳塞是通過在圓頂形硅酮耳稍中沖出尺寸為I. 75_的八個(gè)孔而構(gòu)造成的(為描述隔膜覆蓋例子作準(zhǔn)備)。該例的開放式耳塞具有38mg/天的MVTR。通過耳塞的空氣流量在O. 025psi的背壓下被測定為113升/小時(shí)。測量兩個(gè)比較例的聲學(xué)性能。其結(jié)果在圖5a和圖5b中表示為y軸上的增益(20uPa基準(zhǔn)的dB)和X軸上的頻率(Hz)的曲線圖。如圖5a所示，在大約2kHz的頻率下，例I中由多孔隔膜覆蓋的耳塞不具有諧振峰。相比而言，在同一頻率下，第二比較例中沒有多孔覆蓋的開放式耳塞具有諧振峰，由此例示出本發(fā)明的多孔材料覆蓋的開放式耳塞的改善的聲學(xué)性能。在低頻范圍(低于1000Hz)，第一比較例的封閉式耳塞具有諧振峰并同樣表現(xiàn)出減小的增益，這預(yù)示著在較高頻率下的增加的隔離。如圖5b所示,在較低頻率范圍(低于IkHz)下,例I的耳塞具有平坦響應(yīng)。相比而言，在同一頻率范圍下，第一比較例的封閉式耳塞在大約700-800HZ下表現(xiàn)出諧振峰，這會(huì)造成堵塞效應(yīng)。試驗(yàn)方法空氣滲透性弗雷澤滲透性讀數(shù)是在12. 7mm水柱的測試樣本上的差壓降下每分鐘每平方英尺的樣本面積的以立方英尺為單位的空氣流量。空氣滲透性是通過將試驗(yàn)樣本夾持入圓形填密的帶凸緣固定件來測得的，所述圓形填密的帶凸緣固定件提供17. 2cm直徑(其面積為232cm2)的圓形開口。樣本固定件的上游側(cè)與干燥壓縮空氣源成一直線地連接至流量計(jì)。樣本固定件的下游側(cè)對(duì)大氣開放。通過樣本的流量被測定和記錄為弗雷澤數(shù)。潮濕蒸氣傳輸速率該試驗(yàn)是通過耳塞的水蒸氣傳輸?shù)乃俾实臏y量。配有橡膠末梢蓋的玻璃小瓶組件(制造商Kimble Chase,貨號(hào)15040G 60)被50ml的去離子水填滿。蓋的頂部被截去以形成圓柱形橡膠部件，該圓柱形橡膠部件形成與諸耳塞示例的緊密配合。耳塞被插入到橡膠末梢的孔內(nèi)。使用O. 125英寸直徑和O. 25英寸長度的不銹鋼針插入耳塞的聲學(xué)端口以限制濕氣擴(kuò)散并僅對(duì)圓頂區(qū)域滲透。包含前述插入到盛水小瓶內(nèi)的耳塞的裝置被放置在22°C和50%的相對(duì)濕度下作調(diào)整的溫度和濕度控制環(huán)境中。從該點(diǎn)向前，一周內(nèi)每24個(gè)小時(shí)取裝置的重量。使用由Melter Toledo公司生產(chǎn)的模型AG 204天平。重量損失被歸因于由于通過耳塞的擴(kuò)散造成的濕氣損耗。重量損耗以一周期間mg/日的單位報(bào)告。該值被稱為潮濕蒸氣傳輸速率(MVTR)。最后4次測試的平均值用來抵消第一次測量期間的非穩(wěn)態(tài)影響。通過耳塞的空氣流長度大約IOcm的9mm (ID)管被連接于氣流測試設(shè)備[模型D520流量測試器，ATEQ公司]。耳塞被壓入到管中。用針插入耳塞的聲學(xué)端口以測量通過耳塞圓頂部分的有效空氣流。施加0. 025PSI的背壓并以升/小時(shí)記錄空氣流。
聲學(xué)性能前饋信號(hào)能力以下測試方法通過測量經(jīng)過耳塞的外部信號(hào)(未被助聽器放大)泄漏來表征耳塞的前饋信號(hào)能力。試驗(yàn)設(shè)備由消音測量腔￠0) (Brilel&Kje〖，貨號(hào)4232)、調(diào)節(jié)器和放大器)(Briiel& Kjser,貨號(hào)2716)、麥克風(fēng)(62)(預(yù)極化B&Kfield mic，貨號(hào)4947)、帶聲卡的PC (Lynx Studio 科技有限公司，貨號(hào)Lynx Tff0-A)以及軟件(SoundCheck v8. 11, Listen有限公司)構(gòu)成。具有大約36mm長度和大約9mm內(nèi)徑的耳道的人耳的立體光刻模型(66)被用作耳部稱合器。圖6a不出試驗(yàn)配置的不意圖。帶有用針插入的中心聲學(xué)端口的耳塞￠8)被插入到耳部耦合器中。使用軟件的STWEEP 功能從10000Hz掃至IOOHz的正弦波是所使用的聲音激勵(lì)(50mV的激勵(lì)振幅以及30dB的放大器增益)。消音腔內(nèi)的揚(yáng)聲器(70)是用來提供該聲音激勵(lì)的來源。使用聲音檢查軟件來產(chǎn)生表示系統(tǒng)增益相對(duì)于頻率的性能曲線圖。傳導(dǎo)效應(yīng)聲波通過與耳朵的聲音特性結(jié)合的顱骨和組織以及耳塞系統(tǒng)進(jìn)入內(nèi)耳的傳導(dǎo)可導(dǎo)致對(duì)堵塞效應(yīng)的感知。該測試模擬耳道對(duì)內(nèi)部振動(dòng)的響應(yīng)。測試配置的示意圖示出于圖6B。耳部耦合器的側(cè)端口(71)中的接收器(未示出，SonionModel 2303)提供聲音激勵(lì)。使用軟件的STWEEP 功能從10000Hz掃至IOOHz的正弦波是所使用的聲音激勵(lì)(在50mV的激勵(lì)振幅以及ISdB的放大器增益下)。聲音檢查軟件用來產(chǎn)生性能曲線圖，該性能曲線圖示出系統(tǒng)增益相對(duì)于頻率。已知低頻范圍(< IkHz)的相對(duì)增益峰是促成堵塞效應(yīng)的動(dòng)因。
權(quán)利要求
1.一種插入耳道的裝置，所述裝置包括(a)聚合物本體，所述聚合物本體具有形狀順應(yīng)耳道的表面的周緣部分；(b)設(shè)置在所述聚合物本體內(nèi)的聲源，用于將聲能傳入所述耳道；(C)通過所述聚合物本體延伸的至少一個(gè)孔口 ；以及(d)覆蓋所述本體的至少一個(gè)孔口的多孔材料。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)孔口由多孔膨脹PTFE覆蓋。
3.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述多孔材料是疏油性的。
4.一種插入耳道的裝置，包括(a)具有內(nèi)表面和外表面的聚合物本體，所述聚合物本體包括多孔材料，其中所述多孔材料的第一部分提供所述內(nèi)表面和所述外表面之間的空氣交換；(b)彈性體，所述彈性體至少部分地設(shè)置在所述多孔材料的第二部分內(nèi)以使所述聚合物本體的所述第二部分是空氣無法滲透的；以及(C)設(shè)置在所述聚合物本體內(nèi)的聲源，用于將聲能傳入所述耳道。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述聚合物本體包括開室聚氨酯泡沫材料。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述彈性體是從由以下各項(xiàng)構(gòu)成的列表中選取的含氟彈性體、氟硅氧烷、硅酮、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯、三元乙丙橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠以及乙烯醋酸乙烯酯。
全文摘要
提供一種插入耳道的改進(jìn)的開放式助聽器耳塞。該耳塞在維持用戶舒適度的同時(shí)提供改善的聲學(xué)性能。耳塞包括聚合物本體，該聚合物本體具有至少一個(gè)聲源和從中延伸通過的至少一個(gè)孔以及形狀順應(yīng)耳道表面的周緣部分。多孔材料覆蓋本體的至少一個(gè)孔。
文檔編號(hào)H04R1/10GK102939769SQ201180024438
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者W·吉博恩斯 申請(qǐng)人:戈?duì)柶髽I(yè)控股股份有限公司