CN101563940A - 用于助听器的部件以及制造用于助听器的部件的方法 - Google Patents

Abstract

助听器(8)包括内端口(6)、用于将声音传送到耳机(13)的声管(12)。本发明进一步提供用于助听器的部件，其包括具有超疏水的外部表面的板材(26)。该部件可以是壳体、外套、外壳、面板、栅板、钩、盖、电池盒、按钮或操纵器中的任意一个。本发明也提供制造用于助听器的部件的方法。

Description

用于助听器的部件以及制造用于助听器的部件的方法

技术领域

【0001】本发明涉及用于助听器的部件。本发明进一步涉及制造用于助听器的部件的方法。

背景技术

【0002】助听器一般包括多种部件，例如壳体、内部电子电路、盖、开关和按钮。

【0003】耳内(ITE)助听器一般包括外壳，该外壳在解剖学上复制了使用者的耳道的相关部分。接收器被置于外壳内并与声学外端口通信，该声学外端口被配置在近端，即适于放置在耳道内的外壳的靠近鼓膜的一端。将被定向成朝向外界的外壳的远端(即相反端)被面板子组件闭合，并且被导线连接到接收器。在一个设计中，面板子组件包括麦克风、电子元件、电池盒以及铰接盖。麦克风与外部通过一个端口通讯，该端口可以被栅板覆盖。

【0004】ITE助听器可以被看作集成了助听器的所有部分的耳机，而耳后(BTE)助听器包括适于放置在使用者耳廓上的壳体以及耳机，该耳机适于被插入到使用者的耳道内并且起到将所需声音输出传送到耳道内的作用。通过声音导管将耳机连接到BTE壳体上，或者在耳机容纳接收器的情况下通过电引线将耳机连接到BTE壳体上。在任一情况下，均存在用于传送声音输出的输出端口。

【0005】在日常使用中，助听器暴露于环境因素，例如磨损、湿气、汗、耳垢、真菌、细菌、灰尘和水。这些因素中的一些具有腐蚀影响；另一些可以导致产生不期望的生物薄膜或者其它不规则的表面氧化膜。可以通过选择耐用材料来控制腐蚀。然而环境因素会随时间而产生难看的外观。

【0006】WO-A1-00/03561提供了一种耳内助听器，其中借助于耳垢防护件来保护声音输出端口免受耳垢的污染，其中该耳垢防护件被插入到端口内。塑料软管将端口连接到接收器。耳垢防护件包括带有贯通腔的基本管状元件以及在一端内用于密封地邻接抵靠邻近端口的助听器壳体边缘的邻接轴环。

【0007】EP-A2-1432285示出了用于制造在缺口、狭缝和小孔区域内的助听器部件的疏水涂层的方法，例如用于电池盖、电池盒、壳体或开关，这是为了确保锌-空气电池的正常操作所需的氧气的进入，同时控制液体的进入。该涂层包括通过浸渍或喷涂而施加的疏水或疏油材料。

【0008】DE-A1-102004062279示出了用于助听器的耳垢防护件，其具有疏油的或抑制生物薄膜的涂层。

【0009】EP-A2-1458217示出了助听器械的声音过滤器，其被可拆卸地放置在用于器械声音输出的开口附近或开口处。过滤元件由聚合物材料、合成材料、金属或陶瓷材料或者类织物材料制成。

【0010】EP-A2-1432285提供了用于制备助听器的疏水涂层的方法，其目的在于防止湿气进入壳体的裂隙和开口内。

【0011】US-3354022提供了具有高部分和低部分并且具有至少60％的空气含量的防水表面，其中高部分之间的平均距离不大于1000微米并且高部分的平均高度是其间的平均距离的至少0.5倍。通过平行于穿过表面的高部分顶部的表面作一虚拟平面，并且在这个平面上测量空气的面积占总表面积的百分比，从而来确定表面的所述空气含量。表面可以涂覆有固体，该固体具有大于90度的水接触角。这些表面是高度防水的。

【0012】WO-A1-0058415提供用于无损传输或清空亲水液体的装置，该装置具有在面向液体一侧上的凸起区域和腔，凸起区域之间的距离在0.1微米至200微米之间并且所述凸起区域的高度在0.1微米至100微米之间，并且所述凸起区域是疏水的。

发明内容

【0013】本发明在第一方面提供根据权利要求1的用于助听器的部件。

【0014】提供了用于助听器的部件，该部件具有对于湿气和体液的增强的排斥性。在其上具有这个表面的部件将会是有利的，这些部件包括壳体、外套、外壳、面板、栅板、钩、盖、电池盒、按钮和操纵器等。用于涂层的适当物质是硅烷，例如全氟烷基硅烷或烷基硅烷等。通过在硅烷上和在表面上的羟基之间的反应使得硅烷被化学地附着在表面上，从而形成自组装单分子层(SAM，self assembled monolayer)。

【0015】根据一个实施例，部件包括带有已被微结构化的外部表面的板材。本发明人已经发现，微结构化表面增强防水特性。这里使用的术语“外部表面”指大体朝向助听器外部的环境的表面，其与朝向助听器的内部零件的表面相对。

从部件的从属权利要求中可显而易见到其他有利特征。

本发明在第二方面提供如权利要求7所述的方法。

【0016】提供用于制造部件的方法，该部件具有关于排斥水和体液的优越特性。使用这种方法的部件将会是有利的，这些部件包括壳体、外套、外壳、面板、栅板、钩、盖、电池盒、按钮和操纵器等。

【0017】在本文中，具有超过120°的与水的接触角的表面被命名为超疏水的。可以通过选择适当材料并提供具有高空气含量的微表面结构来制造合适的表面。

对于本领域的技术人员而言，从下述说明中可显而易见到本发明的其他目的和优点，在下述说明中本发明将被更详细地解释。

附图说明

【0018】通过示例的方式，示出并描述了本发明的优选实施例。可以意识到，本发明能够具有其他不同实施例，并且它的若干细节能够在不背离本发明的情况下在各种显而易见的方面进行变形。因此，附图和说明本质上将作为解释性的而不是限制性的。附图中：

图1示出了一个ITE助听器；

图2以立体图示出了根据本发明的第一实施例的BTE助听器；

图3示出了根据本发明的第二实施例的BTE助听器；

图4以后视图示出了图3的BTE助听器；

图5示出了在表面上具有小接触角的液滴的截面图；

图6示出了在表面上具有大接触角的液滴的截面图；

图7示出了用于根据本发明的一个实施例的部件的板材的平面图；

图8示出了用于根据本发明的另一实施例的部件的板材的截面图。

具体实施方式

【0019】首先参考图1，其示出的ITE助听器1大体包括外壳2、面板3、盖5、声音进入端口6和声音输出端口7。助听器1适于被定位在使用者的耳道内，且声音输出端口7朝向使用者的鼓膜。图1也示出了被布置在盖内的按钮4。按钮用于允许使用者输入指令，例如通过不同程序逐步进入一个选定程序。

【0020】图2示出了根据第一实施例的BTE助听器19，这个实施例基本被设计成具有成为一体件的钩和外壳。这个实施例也具有电池盒15，该电池盒15具有电池盒突起16和电池盒前端17。图2实施例的特征在于作为操纵器的锁定抓持部分18，该操纵器必须被指甲或铅笔状物体的尖端接合从而允许打开盒以便移除电池。关于这些细节的进一步详细描述可以参见WO-A1-200473351。

【0021】现在参考图3和图4，以便解释根据本发明的第二实施例的BTE助听器。

【0022】图3以侧视图示出了根据所述第二实施例的BTE助听器8。这个助听器8包括BTE壳体9，该壳体9大体由外套10、钩11、声管12和耳机13组成。助听器具有各种零件，例如麦克风栅板20、摇杆钮14、电池盒15、电池盒突起16和电池盒前端17。摇杆钮被用于允许使用者调大或调小音量。通过接合突起16可以部分地打开电池盒从而切断助听器，并且可以闭合电池盒从而再次接通助听器。也可以通过接合前端17来完全地打开电池盒从而移除电池。关于这些细节的进一步解释可以参见WO-A1-200473351。

【0023】图4以后视图示出了图3的BTE助听器。关于图3所给出的解释被用作参考说明。

【0024】根据本发明，助听器的部件可以被处理以便实现增强的表面性能。这样做会有利的部件包括壳体、外套、外壳、面板、栅板、钩、盖、电池盒、按钮和操纵器等。在本文中，针对水性和油性物质的增强的表面特性意味着表面具有排斥这些物质的改进的能力。大体而言，以浸润程度来确定固体表面排斥液体物质的能力。

【0025】固体被液体浸润的一种定量测量是接触角，该接触角在几何上被定义为由在液体、气体和固体交界的三相界面处的液体形成的内部角。这在图5和图6中举例说明，其中在图5中θ_n表示水滴在正常未处理表面上的接触角，而在图6中θ_m表示水滴在改性表面上的接触角。

【0026】在90°以下的接触角值表明液体在固体表面上展开，在这种情况下液体被称为浸润了固体。如果接触角大于90°，液体反过来倾向于在固体表面上形成液滴并且被称为呈现不浸润特性。

【0027】在该术语中，接触角越大则表面排斥相应物质的能力就越好。如图5所示，对于未处理表面，接触角通常小于90°。本领域公知的是使用疏水层来涂覆固体以增大接触角并且从而获得防水表面。这样的表面涂层可以典型地将水的接触角增大到大约115-120°。

【0028】本发明人已经发现，某些材料表面的结构改性可以提高材料排斥水性和油性物质的能力。本发明人还进一步发现，结构改性和涂层的结合可以显著地改进表面的屏蔽性能。图6示出了在根据本发明被改性的表面上的水滴。被增大的接触角大大超过90°。事实上，如下所述，当通过结构化和涂层的结合来改性表面时，水对于多种材料的接触角均超过145°。获得的表面特征可以被称为超疏水。除了超疏水表面特征之外，改性的材料还获得超疏油表面特征，其在以下描述中同样将显而易见。

【0029】现在从表面结构化开始更具体地描述部件表面改性。图7示出了通过显微镜观察的用于根据本发明的一个部件的板材的激光结构化表面示例。这个板材可以代表助听器的一个部件的一部分，例如，壳体、外套、外壳、面板、栅板、钩、盖、电池盒、按钮或操纵器等的一部分。

【0030】优选地在横向尺度(lateral scale)上实现表面结构化，该横向尺度远大于原子和分子以及晶粒或其他次纳米结构的特征尺寸，不过也不大于1000微米。这被称为微结构。

【0031】结构化和/或涂层可以被施加到全部部件表面上或者可以被施加到部件表面的一部分上。与孔非常邻近的表面的至少一部分的受控结构化是特别有利的。

【0032】被应用的结构可以在某个空间带宽内是周期的、准周期的或随机的。空间带宽被定义为结构的横向尺度的波数倒数的范围，其中该波数被定义为周期结构的横向波长的倒数值。该结构被应用到部件表面的至少一部分上。表面结构中的平均节距应该是1000微米或更小。纵横比(aspect ratio)典型地是大约1∶1或更大。在宽节距范围(包括40微米、10微米和5微米的节距)的样品上使用已经获得好的结果。

【0033】可以通过大量方法来施行表面结构化，例如通过使用热交互作用或非热交互作用的表面激光处理。可以被用于表面结构化的激光器的非限制性示例是CO₂激光器、例如Nd:YAG的固态激光器、皮秒激光器和飞秒激光器。也可以应用在微/纳电子或微/纳机械电子系统的制造中使用的工艺以及其他蚀刻或机械电子工艺。

【0034】对于助听器的大量部件(例如壳体、外套、外壳、面板、栅板、钩、盖、电池盒、按钮和操纵器)而言，通常优选的是通过注塑法来制造。在这种情况下，可以通过例如激光钻孔、蚀刻或火花处理来对所用模具的内表面进行适当结构化从而实现部件表面的结构化。在通过SLA技术(有时也被称作为快速成型方法)制造的部件的情况下，通常优选在模塑之后通过例如激光处理、蚀刻或电化学处理来提供部件表面的微结构化。

【0035】现在将描述表面结构化部件的涂层。可以使用气相纳米涂层工艺来施加涂层。该工艺基于使用硅烷将疏水涂层施加到表面上，其中该硅烷例如为全氟烷基硅烷或烷基硅烷。通过在硅烷上和在表面上的羟基之间的反应将硅烷化学地附着在表面上，从而形成自组装单分子层。

【0036】首先，通过使用例如氧等离子的等离子处理来使被涂覆的材料产生活性。等离子处理既用来清洁表面又用来通过将羟基引入到表面内而使得表面具有活性。

【0037】优选地，之后可以沉积粘着层，该粘着层通过产生更多的羟基来进一步增强表面的活性，并且更优选地加入催化剂从而促进粘着层的沉积。对于非金属基体以及玻璃和一些金属而言，为了产生牢固的涂层，该步骤是必要的。

【0038】在最后的步骤中，之后硅烷与带有或不带有粘着层的活性表面起反应。优选地，加入催化剂以促进硅烷的沉积。优选地使用气相反应方案来沉积硅烷和粘着层。优选地，设备被设计成具有反应室和容纳所用的不同化学物质(硅烷、粘着层母体和催化剂)及远程等离子源的分立储存器。精确数量的不同化学物质从每个储存器中被蒸发进入蒸发室，一旦达到蒸发室内的特定压力则蒸汽从该蒸发室被喷射入反应室中。每个储存器和蒸发室之间以及蒸发室和反应室之间的连接被阀门控制。如果必要的话，可以加热储存器和传输线路从而促进蒸发并且避免在传输线路中的冷凝。同样，也可以加热反应室。

【0039】系统一开始被泵吸从而在反应室、传输线路和蒸发室中内保持低压。之后，中止泵吸并且允许储存器中的化合物蒸发进入蒸发室。一旦蒸发室内到达预定压力则通过蒸发室和反应室之间的压差作用将蒸汽喷射入反应室内。一旦完成反应步骤，则反应室、传输线路和蒸发室被泵吸，之后可以开始一个新的反应循环。

【0040】可以使用其他气相沉积方案，但是上述设定具有如下优点：等离子活化、粘着层的沉积以及硅烷的沉积均在同一设备内以自动方式被执行，并且在单独步骤之间不需要使用者的干预。此外，精确控制化学物质进入反应室的喷射量以及控制反应室内总压力可有利于获得在结构和表面结合方面均为高质量的涂层。

【0041】可选择地，在等离子活化之后，可以在液体溶液中以与上述沉积步骤相同的步骤执行工艺。然而，气相沉积是优选技术，而液相沉积更麻烦并且需要几个漂洗步骤。

【0042】同样，硅烷在液相中的聚合会产生副产品，该副产品可以经由物理吸附而不是化学结合被仅沉积在表面上，因而导致低质量涂层和不能再现的涂层厚度。

【0043】针对图8做出说明，图8图示了具有外部表面16的屏蔽物15，根据本发明的一个实施例该外部表面被结构化并被涂覆。该表面的特征是方波状轮廓，该方波状轮廓具有交替的峰28和谷29，其可以使用峰高32、峰宽30和谷宽31来描述。部分表面进一步具有涂层33。

【0044】针对具有不同表面结构的不同材料，已经测试了屏蔽性能。使用飞秒激光器在聚四氟乙烯

上制造成列的六边形图案。在底部的列宽近似40微米并且间距大约40微米。每列具有由烧蚀(ablation)工艺产生的显微结构，该烧蚀工艺是非热工艺。这确保了表面张力不会使得表面局部变平。典型地，占空因数小于50％。占空因数被定义为留下的材料的量与从表面层移除的材料的量之间的比。平均激光功率是100mW，脉冲重复频率是6kHz，光波长是775nm，并且脉宽是150fs。在包括涂层的处理之后，可以观察到接触角从大约115度增大到大约150度。

【0045】使用聚乙烯(

可从荷兰海尔恩市(Heerlen)的DEXPlastomers v.o.f.获得)执行等同实验。平均激光功率是50mW。观察到接触角具有更加显著的变化。在不锈钢上执行的实验同样具有等同结果。在这个案例中平均激光功率是275mW。在钢上的实验也产生相似结果，其中该钢具有随形成直径为80微米的孔而产生的随机结构。

【0046】在下面的表1和表2中显示了水和橄榄油在不同表面上获得的接触角。橄榄油可以被看作代表性的液体耳垢。

【0047】净表面经过5分钟的氧等离子处理。使用波长为775nm且获得的峰高为25微米的飞秒激光器来产生结构化表面。通过分子气相沉积来涂覆表面。

表1.水的接触角

表2.橄榄油的接触角

基体	净表面(°)	激光结构化表面(°)	被涂覆表面(°)	激光结构化且被涂覆表面(°)
					钢	-	-	80±5	105±5
PE(Stamylex)	-	-	80±5	130±5

【0048】水和橄榄油的接触角的大的相对增加显示出不同材料的改性表面已经变得超疏水且超疏油。

【0049】用于例如壳体、外套、外壳、面板、栅板、钩、盖、电池盒、按钮或操纵器等部件的有利材料包括：

ABS＝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene)

ABS-PC＝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和聚碳酸酯的共混物(Blend ofAcrylonitrile Butadiene Styrene and Polycarbonate)

CAP/CP＝丙酸纤维素(Cellulosepropionate)

MABS＝甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Methyl MethacrylateAcrylonitrile Butadiene Styrene)

PA＝聚酰胺(Polyamide)

PBT＝热塑性聚酯(Thermoplastic polyester)

PC＝聚碳酸酯(Polycarbonate)

PMMA＝聚甲基丙烯酸甲酯(Poly Methyl Methacrylate)

POM＝聚甲醛(Polyoxymethylene)，也被称为缩醛塑料(Acetal plastic)

【0050】在这些材料的样品上执行测试程序。在抛光和火花处理过的模具内注塑板材。之后，通过激光处理和涂覆使得模制板材具有被微结构化的表面。为了比较，包括一组在抛光和火花处理过的模具内注塑而成的板材。根据规范Chamilles 24(由瑞士日内瓦1217 Meyrin 1的公司Charmilles Technologies SA所规定)来完成所述火花处理。因此，在火花处理过的模具中模制的样本在表面上具有一些微结构化。之后通过对表面进行激光处理而实现的结构化引入了更深的结构化，从而获得了具有50％或更大空气含量的表面，优选地该空气含量为60％或更大。

【0051】比较样品没有被微结构化并且没有被涂覆。沉积水和橄榄油的液滴，并且测量接触角。

【0052】表3示出了水滴接触角的测量结果。表4示出了橄榄油滴接触角的测试测量结果，该橄榄油滴被假定为模拟液体耳垢的特性。

【0053】之后，板材经受加速老化过程，其中它们在混有NaCl和醋酸的热水中被存放24小时。这个老化测试模仿了汗的退化影响。在表5和表6中给出了老化之后的测量(仅经微结构化的板材)，表5示出了关于水的测量，并且表6示出了关于橄榄油的测量。

表3.水的接触角

表4.橄榄油的接触角

表5.老化后水的接触角

表6.老化后橄榄油的接触角

【0054】已经发现这是非常令人满意的结果。能够显著增强对于水和橄榄油的排斥性。在老化后增强的特性依然存在。

Claims (13)

1、一种用于助听器的部件，该部件包括具有外部表面的板材，其中所述外部表面被微结构化并且通过分子气相沉积在其表面涂覆防潮物质。

2、根据权利要求1所述的部件，其中所述板材包括选自由如下材料组成的组的材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯的共混物、丙酸纤维素、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚酰胺、热塑性聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛。

3、根据权利要求1所述的部件，其具有用于声音的横向传播的贯通开口。

4、根据权利要求1所述的部件，其中所述外部表面具有显微结构，该显微结构具有在5微米至1000微米范围内且优选在5微米至50微米的范围内的平均节距。

5、根据权利要求1所述的部件，其中所述外部表面具有至少50％且优选至少60％的空气含量。

6、根据权利要求1所述的部件，其适于提供壳体、外套、外壳、面板、栅板、钩、盖、电池盒、按钮或操纵器中的一个。

7、一种制造用于助听器的部件的方法，其包括提供具有微结构化表面的板材，并且使用防潮物质处理所述微结构化表面。

8、根据权利要求7所述的方法，其中所述板材适于提供壳体、外套、外壳、面板、栅板、钩、盖、电池盒、按钮或操纵器中的一个。

9、根据权利要求7所述的方法，其中提供具有所述微结构化表面的所述板材的步骤包括在模具内注塑，且该模具在内侧已被微结构化。

10、根据权利要求9所述的方法，其中通过激光钻孔、蚀刻或火花处理中的一种方式来实现模具内侧的微结构化。

11、根据权利要求7所述的方法，其中提供具有所述微结构化表面的所述板材的步骤包括利用激光器对所述表面进行处理，其中所述激光器选自由CO₂激光器、固态激光器、皮秒激光器和飞秒激光器组成的组。

12、根据权利要求7所述的方法，其中提供具有所述微结构化表面的所述板材的步骤包括通过SLA技术制造坯料并且之后通过从激光处理、蚀刻和电化学处理组成的组中选择的一种方法提供坯料表面的微结构化。

13、根据权利要求7所述的方法，其中使用防潮物质处理所述微结构化表面的步骤包括使用硅烷且优选使用全氟烷基硅烷或烷基硅烷的气相沉积。

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