BR112016001577B1

BR112016001577B1 - Dispositivo de cancelamento de ruído passivo e uso do mesmo

Info

Publication number: BR112016001577B1
Application number: BR112016001577-0A
Authority: BR
Inventors: Mark Atherton
Original assignee: Brunel University London
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2022-03-15
Also published as: BR112016001577A2; WO2015011449A1; US20170020735A1; GB201313187D0; US10271994B2; EP3025326B1; EP3025326A1

Abstract

dispositivo de cancelamento de ruído passivo trata-se de um dispositivo para uso por um paciente no consultório dentário que encaixa na orelha do paciente e tem pelo menos um tubo ressonador curvo para reduzir o volume percebido de uma broca dentária. o dispositivo pode ter múltiplas camadas de tubos ressonadores e uma porta dentro da qual música gravada pode ser reproduzida para acalmar ainda o paciente.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para uso por um paciente no consultório dentário para reduzir o volume do som percebido de uma broca dentária e, em particular, a um passivo dispositivo que pode permitir, opcionalmente, que o usuário continue a ouvir um reprodutor de música pessoal e/ou se comunique com o dentista.

[002] Para muitos, uma visita ao dentista é um assunto que induz ansiedade, e o ruído da broca dentária é uma causa significativo dessa ansiedade. Consequentemente, um dispositivo que pode reduzir o volume do som percebido da broca também é provável que seja útil para reduzir níveis de ansiedade. Idealmente, tal dispositivo também permitirá que o paciente tenha a capacidade de ouvir sua própria música (por exemplo, reproduzida em um reprodutor de MP3) e/ou continue a se comunicar com o dentista.

[003] Os fones de ouvido canceladores de ruído convencionais são projetados para lidar com frequências de ruído bem abaixo de 1 kHz, tal como a vivenciado dentro de cabines de aeronave. As brocas dentárias giram em velocidades que alcançam além de 200.000 rpm (3333,33 Hz) e produzem frequências de pico de ruído na região de 3 a 6 kHz que são de potência relativamente alta e, desse modo, muito distintivas. Os protetores de orelha passivos funcionam bem na redução de amplitude de som em tais frequências alta, mas os mesmos não solucionam, efetivamente, o problema chave de manter simultaneamente a comunicação entre o dentista e o paciente. O fornecimento simultâneo de supressão de ruído e comunicação exige um sistema mais sofisticado.

[004] O EP 0933007 A1 (Universidade de Syracuse) revela um dispositivo abafador de orelha que compreende um par de tubos abafadores na forma de fones de ouvido. Os tubos abafadores são configurados para isolar o canal da orelha de ar ambiente e para reduzir a impedância acústica na entrada do canal da orelha através de uma faixa ampla de frequências. Entretanto, o dispositivo é volumoso e aparenta ser desconfortável e visualmente repulsivo para ser usado.

[005] O US 2006/0042867 A1 (Haussmann et al.) revela um plugue auricular de proteção auditiva para ser usado no canal da orelha que tem um elemento de filtro acústico e uma cavidade de ressonância que é individualmente projetada para as exigências acústicas do usuário. Consequentemente, tal dispositivo seria impraticável como um item produzido em massa para uso por qualquer dentre uma pluralidade de usuários.

[006] O US 4437538 A1 (Ohlsson et al.) revela uma touca auricular que inclui um forro formado de um material elástico e poroso em combinação com um perfurado disco que define uma cavidade para atenuar o som que passa através do dispositivo.

[007] Um número de dispositivos de cancelamento de ruído ativo (eletrônico) é revelado em WO 02/100287 A2 (Zilberman et al.) e US 2009/0010447 A1 (Waite et al.).

[008] Existe a necessidade de um dispositivo de cancelamento de ruído que seja menor em tamanho que os dispositivos da técnica anterior, passivos (e, portanto, fáceis e econômicos de se operar) e que podem permitir, opcionalmente, que o usuário continue a ouvir um reprodutor de música pessoal e o dentista. Será entendido que tal dispositivo teria usos de cancelamento de ruído que vão além daqueles de um paciente no consultório dentário.

[009] De acordo com o primeiro aspecto da invenção, é fornecido um dispositivo para uso por um paciente no consultório dentário para reduzir o volume do som percebido de uma broca dentária, dispositivo que compreende um corpo que tem uma primeira porta para comunicação com o canal auditivo externo da orelha do paciente, um respiro para comunicação com o ambiente externo, um primeiro canal que conecta a primeira porta e o respiro, pelo menos um tubo ressonador que tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, em que a primeira extremidade está próxima a, e em comunicação com, o primeiro canal e a segunda extremidade está fechada, e em que o tubo ressonador é curvo ao longo de pelo menos parte do eixo geométrico longitudinal do mesmo de modo a reduzir o comprimento de uma linha reta da primeira extremidade para a segunda extremidade.

[010] O fornecimento de um tubo ressonador curvo permite que o dispositivo seja fornecido em uma forma compacta, enquanto retém as propriedades de cancelamento de ruído do mesmo.

[011] Em uma modalidade preferencial, o dispositivo compreende uma pluralidade de tubos ressonadores e em que, idealmente, cada um dos tubos ressonadores é curvo conforme definido acima. O fornecimento da pluralidade de tubos permite que o efeito de cancelamento de ruído do dispositivo seja maximizado, enquanto retém a forma compacta.

[012] O dispositivo pode incluir um conjunto dos ditos tubos ressonadores que são dispostos no mesmo plano (em outras palavras, uma camada de tubos) e o plano é preferivelmente normal em relação ao eixo geométrico longitudinal do canal. O fornecimento de um conjunto de tubos permite que uma pluralidade de tubos seja fornecida em uma forma particularmente compacta.

[013] Em uma modalidade preferencial, o dispositivo compreende uma pluralidade dos ditos conjuntos, mais preferivelmente de 2 a 5 conjuntos e, mais preferivelmente, três conjuntos de tubos ressonadores. Constatou-se que o fornecimento de uma pluralidade de conjuntos resulta em um dispositivo que é particularmente eficaz no cancelamento de ruído, em que duas camadas é melhor do que uma e três camadas é melhor do que duas.

[014] O número de tubos ressonadores em cada conjunto pode variar, independentemente, na faixa de três a cinco, e em que, preferivelmente, cada conjunto tem o mesmo número de tubos ressonadores. Em uma modalidade preferencial, pelo menos dois dentre os tubos ressonadores podem ter o mesmo comprimento entre si, e pode haver uma pluralidade de pares de tubos ressonadores do mesmo comprimento dentro do conjunto. Sem se ater à teoria, acredita-se que o uso de tubos correlacionados que cancelam frequências de som específicas possa ter um efeito de cancelamento de ruído particularmente eficaz. Também, o uso de tubos de diferentes comprimentos dentro do dispositivo permite que uma pluralidade de diferentes frequências de som seja usada.

[015] Idealmente, o tubo ou tubos têm uma configuração em espiral ou helicoidal. Constatou-se que isso é um modo particularmente eficaz de maximizar o efeito de cancelamento de ruído dos tubos enquanto que miniaturiza o dispositivo.

[016] Em uma modalidade particularmente preferencial, o corpo do dispositivo compreende ainda uma segunda porta, dentro da qual o som pode ser reproduzido, e uma rota de comunicação de áudio da primeira porta para a segunda porta. Isso permite que o paciente continue a ouvir o dentista enquanto o dispositivo reduz o volume da broca. Alternativamente, um reprodutor de música pessoal, tal como um reprodutor de MP3, pode ser conectado diretamente a uma segunda porta de modo que o paciente possa escutar à música para acalmar os nervos enquanto que o dentista opera a broca.

[017] O segundo canal pode conectar a segunda porta ao primeiro canal.

[018] Uma série de modalidades preferenciais da presente invenção será descrita agora com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 mostra um corte transversal através de um dispositivo de cancelamento de ruído de acordo com a invenção; A Figura 2 é uma renderização externa em 3D de um dispositivo conforme mostrado na Figura 1; A Figura 3 é uma renderização esquemática de um corte transversal através de B-B na Figura 1; A Figura 4 é uma vista de extremidade de um dispositivo alternativo de acordo com a invenção; A Figura 5 é uma vista em corte transversal através de B-B na Figura 4, que mostra um dispositivo com uma única camada de tubos ressonadores; A Figura 6 é uma vista em corte transversal através de B-B de um dispositivo alternativo para o mostrado na Figura 4, que mostra um dispositivo com uma camada dupla de tubos ressonadores; A Figura 7 é um gráfico de ruído contra frequência para demonstrar o efeito redutor de ruído de um dispositivo de 2 camadas em comparação com um dispositivo de 1 camada; e A Figura 8 é um gráfico de ruído contra frequência para demonstrar o efeito redutor de ruído de um dispositivo conforme mostrado nas Figuras 1 a 3 em comparação com um plugue de espuma Comply™.

[019] Em relação às Figuras, um dispositivo de cancelamento de ruído 10 compreende um tambor cilíndrico 30 de diâmetro 18,6 mm que tem uma protuberância cilíndrica 20 de diâmetro 5,6 mm que compartilha um eixo geométrico longitudinal em comum com e conectado ao tambor 30 pelo ombro curvo 40.

[020] É formado um canal ao longo do eixo geométrico longitudinal do dispositivo 10 através do tambor 30 e da protuberância 20 em que o canal se abre no respiro 11 na face de tambor 30 e se abre na porta 12 na face de protuberância 20. O diâmetro interno desse canal é de cerca de 3,00 mm no respiro 11 e de cerca de 3,90 mm na porta 12.

[021] Deve-se notar que o dispositivo de cancelamento de ruído 10 é um modelo de laboratório e é, portanto, maior em tamanho que o modelo de produção previsto do dispositivo.

[022] Um respiro adicional, denominado respiro para música 13 é formado na face externa de tambor 30 deslocado do respiro 11 em direção à periferia do tambor 30. O respiro para música 13 forma uma câmara internamente no dispositivo 10 e, então, se conecta através do canal de música 14 com a porta 12. O número de versão é moldado em 16.

[023] O tambor 30 também incorpora três camadas 50 de tubos ressonadores 15, com cinco tubos 15 em cada camada 50. Conforme pode ser visto na Figura 3, os tubos ressonadores 15 estão em uma configuração em espiral com o respiro 11 no centro de cada espiral e perpendicular ao plano de cada camada 50. Os tubos ressonadores têm uma amplitude de 1,6 mm ou 2,00 mm por 1,15 mm de profundidade e se encontram na faixa de comprimento de 8,5 mm a 19 mm.

[024] O dispositivo de cancelamento de ruído 10 é usado da seguinte forma:

[025] A protuberância 20 é cuidadosamente encaixada dentro do canal auditivo externo do paciente de modo que a porta 12 se alinhe com o canal. Será entendido que ombro 40 e o tambor 30 são conformados de modo a impedir que o dispositivo 10 seja empurrado muito para dentro do canal do paciente e inadvertidamente cause danos.

[026] O ruído externo (tal como o ruído de uma broca do dentista) que passa através do respiro 11 deve passar através das camadas 50 do tubo ressonador 15 antes de sair do dispositivo na porta 12 e que passa para dentro do canal auditivo do paciente. Em rota, as camadas 50 dos tubos ressonadores 15 agem como ressonadores de quarto de onda e filtram as frequências da broca. Ao mesmo tempo, as mesmas agem como o filtro passa baixo para permitir que as frequências de fala passem para a orelha do paciente, o que significa que o paciente ainda pode ouvir o dentista falar.

[027] Caso desejado, a saída de um reprodutor musical pessoal (tal como um reprodutor de MP3) pode ser encaixada ao respiro para música 13, caso no qual o som musical produzido por esse dispositivo ignora os tubos ressonadores 15 através do canal de música 14 para passar através das portas 12 para dentro do canal auditivo do paciente sem ser atenuado pelo dispositivo 10. Desse modo, o paciente pode escutar a música enquanto tem o som da broca bloqueado.

EXEMPLO 1

[028] Dois dispositivos foram testados, os quais foram afastados de forma idêntica do número de camadas de tubos ressonadores. O dispositivo 50, mostrado na Figura 5, tinha uma única camada 55 de 5mm de amplitude de cinco tubos ressonadores e o dispositivo 60 mostrado na Figura 6 tinha uma camada dupla 65 de cinco tubos ressonadores em cada camada (em que cada camada tinha 2,4 mm de amplitude de modo que a mesma encaixe no mesmo espaço que a única camada da Figura 5). Ambos os dispositivos pareciam idênticos na vista final, e isso é mostrado na Figura 4.

[029] Os dispositivos não tinham um respiro separado para música ou canal. A música poderia ser reproduzida através do respiro central 51, 61 em conjunto com o som ambiente.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

[030] (a) Cada dispositivo foi encaixado com uma vedação em 'abeto' (também conhecida como uma 'polibotões' e facilmente disponível junto a, por exemplo, Canford Audio pic no UK) e um fone de ouvido (consulte a Figura 4).

[031] (b) O dispositivo foi localizado em um simulador de orelha e bochecha GRAS do tipo 43AG (ECS).

[032] (c) Ruído branco foi reproduzido através de um alto-falante alocado a 150mm do dispositivo.

[033] (d) O som que alcança o microfone de ECS foi gravado em um computador de laboratório.

[034] (e) O ruído branco também foi gravado sem um dispositivo no ECS.

[035] (f) AS gravações de som com e sem dispositivos foram então plotadas como nível de pressão de som contra a frequência que usa MATLAB (consulte a Figura 7).

[036] A Figura 7 mostra o maior efeito de redução de ruído alcançado com um dispositivo de 2 camadas (v16x) em comparação com um dispositivo de 1 camada (v15x), particularmente sobre 2,5 kHz. O dispositivo de 2 camadas reduz o ruído branco gravado sem nenhum dispositivo em um nível menor que o dispositivo de 1 camada (v15x).

EXEMPLO 2

[037] O efeito redutor de ruído de um dispositivo de três camadas, conforme mostrado nas Figuras 1 a 3, foi em comparação com um plugue de espuma Comply™ (comercializado por Hearing Components, Inc. de Oakdale, MN, EUA) através do uso do mesmo procedimento experimental que no Exemplo 1 acima. Os resultados são mostrados na Figura 8. Pode-se perceber que o dispositivo de acordo com a invenção é mais efetivo que o plugue de espuma na redução de ruído na faixa de frequência de 4 a 10 kHz mas mantém a (0 a 3,5 kHz) virtualmente não afetada.

Claims

1. Dispositivo auricular interno (10) para uso por um paciente de consultório dentário para reduzir o volume percebido de uma broca dentária, caracterizado pelo fato de que compreende um corpo (20, 30, 40) que tem: uma primeira porta (12) para comunicação com o canal auditivo externo da orelha do paciente, um respiro (11) para comunicação com o ambiente externo, um primeiro canal que conecta a primeira porta (12) e o respiro (11), uma pluralidade de tubos ressonadores (15) que têm uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, em que a primeira extremidade está próxima a, e em comunicação com, o primeiro canal e a segunda extremidade está fechada, e em que o tubo ressonador (15) é curvo ao longo de pelo menos parte do eixo geométrico longitudinal do mesmo, de modo a reduzir o comprimento de uma linha reta da primeira extremidade para a segunda extremidade, em que o dispositivo compreende uma pluralidade de camadas (50) de tubos ressonadores (15), e dentro de cada camada (50) os ditos tubos ressonadores (15) são dispostos no mesmo plano.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito plano é normal em relação ao eixo geométrico longitudinal do dito canal.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o número de camadas (50) é de pelo menos 3.

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o número de tubos ressonadores (15) em cada camada (50) é independentemente de 3 a 5.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que cada camada (50) tem o mesmo número de tubos ressonadores (15).

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada um dos tubos ressonadores (15) é curvo.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos dois dos tubos ressonadores (15) têm o mesmo comprimento entre si.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de pares de tubos ressonantes (15) do mesmo comprimento dentro da camada (50).

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos tubos ressonadores (15) tem uma configuração em espiral ou helicoidal.

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o corpo (20, 30, 40) compreende ainda uma segunda porta (13) para dentro da qual o som pode ser reproduzido e uma rota de comunicação de áudio (14) da primeira porta (12) para a segunda porta (13).

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que tem um segundo canal (14) que conecta a segunda porta (13) ao primeiro canal.

12. Uso de um dispositivo (10), como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de ser para reduzir o volume percebido de uma broca dentária.