CN102210166B - 声学阀机构 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于个人听觉系统的阀。所述听觉系统能够在声学信号与电信号之间进行转换。所述听觉系统具有声学通路，声学信号可以通过该声学通路在所述听觉系统外部的第一点与所述听觉系统内部的第二点之间传播。该阀包括：自由浮动电极；与该自由浮动电极相邻的第二电极。由所述第二电极产生的电信号使所述自由浮动电极移动，以基本上开启或关闭所述声学通路。

Description

声学阀机构

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年10月10日提交的题为“Acoustic Switch Mechanism”的美国临时申请No.61/104,589和2009年4月1日提交的题为“Acoustic Valve Mechanism”的美国临时申请No.61/165,746的优先权，通过引用将这两者的内容全部并入本文。

技术领域

本专利申请涉及允许在听觉系统内产生孔（vent）的声学阀组件。

背景技术

助听器使用定向性麦克风来改进存在多个声源的位置中的信噪比。最有用的声源通常在听者的前面。如果不存在许多声源，或者如果有用的声源不在听者的前面，则有益的是，改变麦克风的定向性。这在目前的助听设备中通过使用多于一个的麦克风来实现。大多数设计使用一对匹配的全向麦克风。这些麦克风必须非常紧密地匹配，或者电子器件必须能够补偿这些麦克风之间的任何差异。这是难以实现的，增加了总体制造费用，并且降低了该助听设备的可靠性。另一个方法是使用单向麦克风和一个非定向性麦克风。该方法的缺点是在助听设备的表面上需要三个麦克风开口。

耳道式（canal style）助听设备中的接收器是针对具有轻度损伤的人按照开放式配件（open fitting）版本进行销售的装置。该开放式配件使得自然声音到达耳朵。通过来自该助听设备接收器的经放大的高频声音来补充该声音。该开放式配件消除了使咀嚼的声音和一个人自己的声音似乎不自然地响亮的闭塞问题。当该助听设备佩戴者处于嘈杂的环境中时，封闭式配件将是优选的。该封闭式配件使得该助听设备对于到达耳朵的声音具有更大的控制。该封闭式配件还提供了经增加的定向性、噪声减少和提高可理解性（intelligibility）的其它特征。

因此，存在对可以提供开放式配件和封闭式配件的优点的助听设备的需求。

附图说明

为了更完整地理解本发明，应当参照以下详细的描述和附图，附图中：

图1是根据本发明的声学孔组件的分解图；

图2是图1中的组件的立体图；

图3是图1中的组件的另一个立体图；

图4是图1中的组件的透明侧视图；

图5是图1中的组件的凸轮组件的侧视图；

图6是图5中的凸轮的俯视图；

图7是图1中的组件的栓（peg）元件的侧视图；

图8是图7中的栓元件的俯视图；

图9是图5中的凸轮的特写侧视图；

图10是前面的附图中的凸轮和栓元件在使孔开启的位置中的透明侧视图；

图11是图1中的组件处于开启位置（即，其中孔允许空气进入和排出）的透明侧视图；

图12是前面的附图中的凸轮和栓元件在使孔关闭的位置中的透明侧视图；

图13是图1中的组件处于关闭位置的透明侧视图；

图14A是本发明的实施方式中的磁阀组件的立体图；

图14B是图14A中的组件的分解图；

图15是图14A中的磁阀组件的另一个分解图；

图16A是图14A中的阀组件处于开启状态的立体图；

图16B是图14A中的阀组件处于关闭状态的立体图；

图17是图14A中的组件处于开启状态的截面图；

图18是本发明的实施方式中的使用平衡电枢接收器作为阀的阀组件的分立视图（isolated view）；

图19是本发明的实施方式中的移动流体阀组件的立体图；

图20是图19中的组件的侧视截面图；

图21A是本发明的实施方式中的移动电磁阀组件的侧视截面图；

图21B是图21A中的组件的侧视图；

图22是本发明的实施方式中的移动电磁阀组件的侧视截面图；

图23是本发明的实施方式中的移动电磁阀组件的侧视截面图；

图24是移动磁体附接到作为弹簧的膜的磁阀组件的立体图；

图25是例示根据本发明的声学开关机构的截面图；

图26是图25的根据本发明的声学开关机构的立体图；

图27是针对根据本发明的开关机构的基于极性的开启和关闭位置的表；

图28是图25中的声学开关机构处于开启位置的截面图；

图29是图25中的声学开关机构处于关闭位置的截面图；

图30例示根据本发明的并入MEMS装置中的声学开关机构；以及

图31例示本发明的实施方式中的麦克风装置中的开关机构。

本领域技术人员将理解附图中的元件是为简化和清楚起见而示出的。还将理解的是，可以按照具体的出现顺序来描述或描绘特定的动作和/或步骤，同时，本领域技术人员将理解实际上不需要这种对于顺序的指定。还将理解的是，除非在本文中另行阐释了特定的含义，否则本文所使用的术语和表达具有与针对它们相应的各个调查和研究领域的这些术语和表达相符合的一般含义。

具体实施方式

虽然本发明容许各种修改和另选的形式，但是在附图中通过示例示出了特定的实施方式，并且将在本文中详细描述这些实施方式。但是，将理解的是，本发明不旨在将本发明限制为所描述的特定形式，相反，本发明旨在覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、另选例和等同物。

本发明总体上涉及可以是听觉系统的一部分的声学阀组件。这些声学阀组件可以位于听觉系统内部，与麦克风/接收器相邻，并且在扬声器/麦克风与耳朵外部的区域之间。换句话说，在一个实施方式中，该阀可以附接到麦克风的密封后腔（backvolume）。当阀开启时，麦克风将具有定向模式。当阀关闭时，该模式将是非定向的。下面将描述用于对该阀进行致动（actuation）（包括机械致动和电磁致动）以在听觉装置或系统中产生孔的各种方法。

在一个实施方式中，提供了用于个人听觉系统的阀。所述听觉系统能够在声学信号与电信号之间进行转换。所述听觉系统具有声学通路，声学信号可以通过该声学通路在所述听觉系统外部的第一点与所述听觉系统内部的第二点之间传播。所述阀具有：自由浮动电极；与自由浮动电极相邻的第二电极；其中，由所述第二电极产生的电信号使所述自由浮动电极移动，以基本上开启或关闭所述声学通路。

在一个实施方式中，所述阀还具有第三电极，其中，所述自由浮动电极位于所述第二电极和所述第三电极之间，其中，由所述第三电极生成的电信号使所述自由浮动电极移动，以基本上开启或关闭所述声学通路。

在一个实施方式中，所述阀位于麦克风内。

在另一个实施方式中，提供了一种用于听觉系统的阀。所述听觉系统能够在声学信号与电信号之间进行转换。所述听觉系统具有声学通路，声学信号可以通过该声学通路在所述听觉系统外部的第一点与所述听觉系统内部的第二点之间传播。该阀具有：外壳；位于所述外壳内、能够产生磁力的磁性构件；与所述磁性构件相邻的电枢，其中，所述磁性构件产生朝向所述电枢的磁力；以及与所述电枢相邻的线圈，其中，使所述线圈通电以吸引或排斥所述电枢，以基本上开启或关闭所述声学通路。

在一个实施方式中，所述阀还具有与所述电枢相关联的弹簧构件，其中，所述弹簧构件向所述电枢施加力，以开启所述声学通路。

在一个实施方式中，所述阀还具有隔膜（diaphragm），该隔膜耦接（couple）到所述电枢并位于所述电枢与所述听觉系统的外部之间，其中，所述隔膜的运动开启或关闭所述声学通路。

在另一个实施方式中，提供了一种用于听觉系统的阀。所述听觉系统能够在声学信号与电信号之间进行转换。所述听觉系统具有声学通路，声学信号可以通过该声学通路在所述听觉系统外部的第一点与所述听觉系统内部的第二点之间传播。所述阀具有：磁性构件；以及基本包围所述磁性构件的线圈；其中，由所述线圈产生的磁场使所述磁性构件移动，以基本上开启或关闭所述声学通路。

在一个实施方式中，所述磁性构件位于外壳内，并且所述线圈围绕所述外壳。

在一个实施方式中，所述外壳具有端口，其中，所述磁性构件朝向所述端口的移动导致关闭所述声学通路。

在一个实施方式中，所述阀还具有附接到所述磁性构件的套筒（sleeve）。

在另一个实施方式中，提供了一种用于听觉系统的阀。所述听觉系统能够在声学信号与电信号之间进行转换。所述听觉系统具有外壳并且还具有声学通路，声学信号可以通过该声学通路在所述听觉系统外部的第一点与所述听觉系统内部的第二点之间传播。所述阀具有：栓元件，其被安装在所述外壳内；弹簧构件，其耦接到所述栓元件，其中，所述弹簧构件向所述栓构件提供回复力（restoring force）；用于对所述栓元件进行致动以从所述外壳内的第一位置到所述外壳内的第二位置的装置，其中，该致动在所述第二位置基本上关闭所述声学通路；以及用于锁定所述栓元件或者从所述第二位置释放所述栓元件的装置。

在一个实施方式中，所述栓具有从所述栓的表面突出的突出构件。

在一个实施方式中，用于锁定所述栓元件的所述装置包括凸轮，该凸轮形成在所述外壳中并具有尺寸被调节为容纳所述突出构件的有槽表面（grooved surface）。

在一个实施方式中，所述声学通路包括所述外壳中的端口，其中，当关闭所述声学通路时，所述栓覆盖所述端口。

机械致动（图1至图13）

图1例示用于在听觉系统中产生孔的阀组件2。该阀组件2可以具有外壳4，该外壳4具有孔口（aperture）6，例如，空气可以通过该孔口6进入或排出。在外壳4的端部例示的是栓元件8，该栓元件8具有从该栓元件8的表面延伸的构件或突出部9。图7和图8提供了栓元件8的侧视图和俯视图，该栓元件8可以是圆柱形，当然，本领域技术人员所设想的其它形状也是可能的。栓元件8可以由柔软的挠性材料（例如，橡胶或硅树脂）构成或涂布有柔软的挠性材料（compliant material），以改善与孔口6的密封。外壳4的内部可以另选地涂布有柔软材料，以辅助密封。突出部9可以一体地形成；或者，在一个实施方式中，突出部9可以附接到栓元件8的表面15。帽10和驱动器12附接到栓元件8。如将在下文中更详细地描述的，帽10提供用于阀组件2的致动的接触点。

示出了同心地围绕栓元件8而安装的凸轮14。图5和图6分别提供了凸轮14的侧视图和俯视图。如图5所示，凸轮14具有沟槽（channel）16，该沟槽16被成形为容纳栓元件的突出部9。当对组件2进行致动时，突出部9可以沿着沟槽16滑动。沿着沟槽16的不同点可以与组件2的开启位置或关闭位置相对应。例如，在图9中更清楚地示出，位置17可以与关闭位置相对应，而位置19可以与开启位置相对应。弹簧18被设置为与凸轮14相邻。O形环或密封件20以及底座22与弹簧18相邻。

图2和图3例示了阀机构2在组装位置中的立体图。图4提供了组件2的透明侧视图。如图所示，栓元件8与凸轮14同心地定位。弹簧18位于凸轮14下方。驱动器12被设置为与栓元件8相邻，并且当对帽10进行致动时，驱动器12移动栓元件8。组件2的部件可以由例如金属、塑料等构成。阀组件2的总长度可以在从0.01英寸至0.5英寸的范围内。应当注意的是，本文中描述的材料和尺寸（dimension）是为了示例的目的而提供，而不应当被解释为限制本发明的范围。

突出部9沿着沟槽16的定位取决于帽10的致动。第一致动（例如，按下帽10）可以使突出部9沿着沟槽16从位置19移动到位置17，从而抵靠着弹簧18推动栓元件8并将组件2置于关闭位置。帽10的第二致动可以使弹簧18对栓元件8施加力并随后使突出部9沿着沟槽16移动而回到将突出部9保持在开启位置的位置19。图10提供了凸轮14和栓元件8的分离视图，对凸轮14和栓元件8进行定位，以使得突出部9在与在孔口6上方的栓元件8相对应的位置19。因此，因为该栓元件8没有覆盖该孔口6，所以允许空气或其它流体经由孔口6排出或流动，如图11中的箭头28所示。图12提供了凸轮14和栓元件8的分立视图，对凸轮14和栓元件8进行定位，以使得突出部9在与关闭位置相对应的位置17，其中栓元件8覆盖孔口6。这也在图13中示出。因而，流体不能通过孔口6。

电磁致动（图14至图24）

在另一个实施方式中，可以对阀磁性地提供动力，使得可以通过助听设备的电子器件来控制该阀的位置。进而可以通过遥控器来控制所述电子器件，或者处理单元可以基于由麦克风采集的声学信号来做出与最佳阀设置相关的决定。该阀可以直接安装到麦克风，或者通过管道连接。将磁电动机设计为双稳态，使得仅当阀改变状态时消耗电力。在状态的改变之间不需要电力。

实施方式1-移动电枢

在图14至图17所示的第一实施方式中，电动机结构的磁设计与用于现有技术的助听设备的“钮扣（button）”接收器类似。磁组件100由杯状物102、极靴（pole piece）103、磁体104、顶板111、磁体104和电枢106组成。该杯状物、极靴和顶板由高导磁率的软磁性材料（例如，50%铁/镍合金）制成。为了高效率，该电动机提供闭合磁路。磁通量沿着从磁体104开始的通路，通过极靴103、杯状物102和顶板111流动。由此，该磁通量跨越外部气隙（附图中未示出）至电枢106，穿过该电枢，并且跨越内部气隙，以返回至磁体104。磁阻取决于磁体104与电枢106之间以及杯状物102与电枢106之间的内部气隙113和/或外部气隙107的尺寸。气隙107在图17中看得最清楚，该气隙107在电枢106与磁体104之间位于图17的中心，以及在杯状物102与电枢106之间位于该图的左右边缘。顶板111增加了电枢106、杯状物102以及磁体104之间的磁表面区域，因而减小了磁阻。

电枢106被弹簧110保持为远离卷线轴（bobbin）108，从而将阀保持在开启位置。空气可以流经管112、卷线轴108并经由盖114流出。如果使线圈116通电，则电枢106将朝向卷线轴108移动。一旦该电枢106到达卷线轴108，则电枢106将被吸引到磁体104。该吸引将很可能克服弹簧110的刚性，从而将该阀保持在关闭位置。可以并入密封垫（gasket）材料118，以改善该阀的气密密封。如果向线圈116施加反向电流，则将减小来自磁体104的磁场，使得弹簧110将电枢106返回到开启位置。图16A示出了处于开启状态的组件100，图17更清楚地示出该组件100，并且通过箭头115表示允许空气穿过该组件100。图16B示出了处于关闭状态的组件100。

为了降低线圈信号的电流要求，可以将小电路并入该阀。该电路将很可能从助听设备的电子器件接收连续的低功率逻辑信号，并且将该信号转换为操作该阀所需的短脉冲。

实施方式2

在图18所示的另一实施方式中，组件200利用平衡电枢接收器202作为阀。该接收器202具有线圈203、电枢205、磁体207和用于传送包围磁体207的磁通量的磁轭（yoke）结构209。接收器202可以通过对传统设计进行修改而获得，以使得能够进行双稳态操作。这可以通过增加磁体207的强度来实现，也可以涉及降低机械刚度。该接收器202具有额外的开口208，该额外的开口208连接到麦克风212的后腔中的开口210。该接收器202被设计为使得接收器的隔膜或叶片220在一个位置处关闭入口与出口之间的空气通路。实现该操作的一种方法是在接收器的盖内部添加将接触叶片220的密封垫环218。另一个方法是使密封垫环218抵靠围绕该叶片220的柔软的膜环形物而密封。使用叶片来开启或关闭阀应当不限于平衡电枢应用，而是可以用于其它应用（例如，图16A、图16B和图17中所述的应用）。

实施方式3-铁磁流体的移动

图19和图20示出了移动流体阀组件300的电动机部分。电动机组件300由两个磁体302和三个软磁极靴304构成。来自磁体302的磁场将流体306保持在两个相邻的极靴304之间的间隙308中。来自磁体302的磁通量流经极靴304，在极靴304的末端307之间的小间隙中产生磁场。

当向线圈310施加电流脉冲时，将暂时减小多个间隙308中的一个间隙中的磁场，同时将增强在相对的间隙中的磁场。一滴铁磁流体306被吸引到这些间隙，并用于形成跨越磁间隙的密封。当电流流经线圈310时，该磁场在一个间隙中变弱，而在另一个间隙中增强。流体312将移动到具有最强磁场的间隙。当去除该电流时，流体306将停留在合适位置。外壳未被示出。该外壳被组装为围绕该磁性系统，以产生用于声音从麦克风的后腔穿过多个磁间隙中的一个磁间隙的通路。当铁磁流体306在该间隙中时，声音不能进入麦克风的后部。该实施方式的优点在于阀300在操作时几乎不发出声音。该实施方式除了该滴流体312以外不具有移动机械构件，因此该实施方式对于机械冲击以及由于灰尘和耳垢的污染具有鲁棒性。

实施方式4-移动磁体

在图21A和图21B所示的实施方式中，组件400包括连接到麦克风的小圆柱体或外壳402。接合（tie）到该麦克风的后腔的出口连接到圆柱体402的声音入口403。也可以使用其它形状。圆柱体402由非磁性材料制成。小磁体404在圆柱体402的内部，并且电线的线圈406在圆柱体402的外部。磁体404可以是稀土（诸如钕）磁体。经过该线圈406的电流将迫使磁体404从圆柱体402的一端移动到另一端。在圆柱体402的每一端具有由含铁材料（诸如，钢）制成的板408。板408被设置为使得磁体404不能接触板408。这防止了板408与磁体404之间的吸引力变得太大以致于来自线圈406的力无法克服该吸引力。另一个选择是使磁体404接触板408，但是将板408的尺寸制造为使得线圈406的磁力仍然可以使磁体404移动。板、线圈和磁体的设置形成了双稳态系统。磁体404的周围涂布有铁磁流体411，以减少磁体404与该壳体或圆柱体402之间的摩擦。磁体404的磁场确保流体411将停留在磁体404附近，且不离开圆柱体402。当磁体404朝向声音入口403移动时，磁体404关闭开口。套筒412可以附接到磁体404的端部，以帮助该磁体404关闭或覆盖入口403。附图中未示出声音出口的位置，该声音出口位于圆柱体402的相反侧上，并通过管连接到例如助听器的面板（face plate）。

实施方式5

主要元件与实施方式4（参照图21A和图21B）中描述的主要元件相同。组件500在构造方面与前述的组件400类似，并且利用从500开始的相同的标号规则来标识相同的元件。但是，如图22所示，在该组件500中，开口（入口520a和出口520b）已经被移动到壳体502的端部。磁体504的平坦表面关闭入口开口和出口开口。可以利用柔软的密封垫材料覆盖磁体504的表面，以辅助形成密封。该钢材料例如可以是垫圈（washer），该垫圈被成形为使得用于入口和出口的空间足够。

实施方式6

提供如图23所示的组件600，该组件600在构造方面与组件500类似，并且利用从600开始的相同的标号规则来标识相同的元件。但是，在该实施方式中，锥形柱塞（plunger）640可以附接到磁体604的端部。当阀组件600处于关闭位置时，柱塞640的倾斜边缘642将改善气密密封。入口646和出口648的位置可以在任意一侧上。在另一个实施方式（未示出）中，入口646和出口648的位置可以在圆柱体602的端部。在另一个实施方式（未示出）中，如果入口646和出口648这两者都在圆柱体602的侧面上，则圆柱体602的端部可以是锥形，以抵靠着柱塞640而密封。入口和出口附近的钢垫圈644的位置已被移动，以使得无论柱塞640的尺寸如何，该钢垫圈644都可以在磁体604附近。

实施方式7-移动磁体

图24示出了另一个移动磁体组件800。在该设计中，磁体802附接到用作弹簧的膜804，以将阀组件800保持在开启位置。当线圈805被激活时，迫使磁体802位于极靴806附近。当磁体802足够靠近时，磁吸引力将超过弹簧力并将阀组件800保持在关闭位置。膜804用作弹簧以及阀组件800的密封构件这两者。图24示出了安装在平板808上的阀组件800，该平板808例如可以是麦克风自身的杯状壁。磁体802的表面可以由柔软的材料覆盖，以辅助形成密封。

上述的阀组件可以用来代替涉及匹配的麦克风对的系统中的第二麦克风。这些阀组件可以消除对于紧密匹配的麦克风对的需求。

上述的阀组件还可以用于开启或关闭接收器中的背孔。可以通过开启装置的后腔中的孔来增加平衡电枢接收器的低频输出。这些阀组件将使得一个接收器根据阀的状态来以与两个不同的接收器相同的性能工作。该特征的应用领域包括在不同时间需要不同的并且清晰的低频输出水平的助听器和音频耳机。

在另一个实施方式中，本发明总体上涉及一种半导体器件，该半导体器件可以被构造为具有由气隙分离的两个固定电极。第三自由浮动电极在这两个固定电极之间，该第三自由浮动电极可以被极性化为这两个固定电极的极性中的任一种，以通过静电方式使自由板/电极朝向这两个固定电极中的任一个偏移。对这两个固定电极中的任一个的静电吸引开启或者关闭穿过该半导体器件的声学通路中的任一个。

现在转到附图并且参照图25，描述了声学开关机构1000的截面图。该开关1000具有盖1020，该盖1020具有提供声学通路1050的孔1030。如图26所示，孔1030的网络实现了用于传播声音的空气通路。声学通路是实现连续的空气通路以允许声波传播的通路。为了本说明书的目的，该声学通路将被称为前声学通路1050。当开启该开关时（下文将更详细地说明），该前声学通路1050允许声音经由该声学开关机构1000传播。

盖1020可以由例如氮化硅或产生所期望的特性的类似材料构成。该盖1020可以是圆柱形的，当然也可以设想为其它的形状。该盖1020可以具有从300um至1000um范围内的直径或长度，并且可以具有从0.5um至5um范围内的厚度。构件1040可以从盖1020的表面1060延伸。该构件1040可以具有从1.0um至10um范围内的长度。

前电极1080可以通过例如半导体工艺（诸如，CVD（化学汽相沉积））嵌入在盖1020内。该前电极1080可以由例如多晶硅或产生所期望的特性的类似材料构成。该前电极1080可以具有从0.5um至1um范围内的厚度，并且可以具有从300um至1000um范围内的长度或直径。该前电极1080可以保持1V至50V的范围内的电荷。该前电极1080是向自由浮动电极1200（下文将描述）提供静电吸引或排斥所需的固定导电电极。外部极性化电压可以通过电气方式施加到该前电极1080。当作为该外部电压导致的极性改变的结果，该自由浮动电极1200被设置为朝向该前电极1080时，构件1040可以实现要产生的间距（space）。

盖1020可以具有设置在后电极1120上的外部周边部分1100。该后电极1120可以具有从500um至2000um范围内的直径或长度。该后电极1120可以具有从100um至1000um范围内的厚度，并可以由例如高掺杂硅或产生所期望的特性的类似材料构成。该后电极1120是向自由浮动电极1200提供静电吸引或排斥所需的固定导电电极。外部极性化电压可以通过电气方式施加到该后电极1120。在一个实施方式中，该后电极1120代表围绕该自由浮动电极1200的外侧边缘与该自由浮动电极1200交叠的导电硅基板。

该自由浮动电极或隔膜1200可以位于后电极1120上。该自由浮动电极1200可以具有从300um至1000um范围内的直径。该自由浮动电极1200的半径足以使得该自由浮动电极1200的一部分1220能够延伸超过后电极1120的内半径。该自由浮动电极1200是开关1000内的机械致动的板。该自由浮动电极1200是几乎没有机械限制的导电电极。外部极性化电压可以通过电气方式施加于该自由浮动电极1200。该自由浮动电极1200具有外部绝缘层，以防止所述两个固定电极中的任一个短路。该绝缘材料可以是例如二氧化硅或产生所期望的特性的类似材料。在另一个实施方式中，绝缘材料可以施加于前电极1080和/或后电极1120。

当对开关机构1000进行致动时，通过静电方式迫使该自由浮动电极1200与后电极1120物理接触。该后电极1120与该自由浮动电极1200之间的物理交叠提供对于由前电极中的孔1310形成的声学通路的限制（如图28和图29中的箭头1500所示，该声学通路经过该装置，围绕该自由浮动电极1200的外部边缘，并且经过后电极），从而关闭声学开关1000。当开启该开关时，后声学通路1240允许声音经由声学开关1000传播。当关闭该开关1000时，不存在该后声学通路124。

该声学开关机构1000具有三个端子，以提供电压施加至三个电极1080、1120、1200中的每一个电极。该电压源可以是例如电池或专用集成电路。通过按照正确的顺序和极性向该三个电极1080、1120、1200施加极性化电压，以产生静电吸引和排斥，可以通过静电方式开启或关闭该开关机构1000。图27中提供了电势配置的表。符号“+”被定义为高电势电压电平，而符号“-”被定义为低电势电压电平。

控制该自由浮动电极1200的极性以实现声学通路的开启和关闭。图28例示了处于开启位置构造的开关机构1000。图29例示了处于关闭位置构造的该开关机构1000。图31例示了麦克风装置3000（诸如，全向助听器麦克风）内的开关机构1000。通过开启或关闭麦克风中的声学端口，用户可以主动地开启或关闭该麦克风，而无需实现断电和通电循环。由于该声学开关处于关闭状态，所以声音不能传播到麦克风中以到达换能器（transducer）元件，从而使麦克风不能对声音进行转换。这使得用户能够快速开启和关闭该麦克风，而不会引起例如通常与驻极体（electret）麦克风中的通电周期相关联的潜在的较长通电和稳定时间。

通过开启或关闭双端口定向性麦克风中的声音端口，当仅使用一个麦克风时，用户可以将功能性从全向功能性切换为定向性功能性。通常的全向麦克风仅包含一个声学入口端口3020，该声学入口端口3020使得声音冲击（impinge）在声学换能器3040的一侧（前侧）上。相比之下，如图30所示，通常的定向性麦克风或压差麦克风2000是包含两个声学入口端口2020、2040的麦克风，每一个声学入口端口朝向单个声学换能器2010的相反侧（前侧和后侧）开口。全向麦克风与定向性麦克风之间的差异之一是存在后声学端口。通过将声学开关设置在麦克风内，可以通过静电方式开启或关闭该后声学端口，从而将该麦克风的功能性从全向切换为定向。

在戴在耳内的助听器中，声学开关可以被构造为位于孔通路中，使得助听设备的电路能够开启或关闭该孔，以实现诸如高增益或低频背景噪声降低的附加特征。助听器中的孔是将内耳道腔（inner ear canal cavity）与外部、周围环境相连接的管，该管用于减少闭塞并提高患者的舒适度。在一些实施方式中，使用孔的负面作用在于：由于耳朵外部的麦克风与耳道内部的扬声器之间的较短的声学通路，导致降低了助听器的可获得的增益。通过利用声学开关可以在特定的情形中关闭该声学孔，以允许使用更高的增益。

通过利用半导体技术可以制造能够用于小型麦克风和助听器的较小的功能装置。由于静电装置几乎不引起电流，所以静电激活允许以最小的电流消耗进行声学开关。这在诸如小型麦克风和助听器的低电流装置中极为重要。针对开关机构的浮动电极设计使得在开关关闭/开启期间最大化接触区域和开启区域，实现了开关关闭期间的良好的声学密封，以及开启状态期间的声学通路中的低空气阻力。

本文描述了本发明的优选实施方式，包括对于实施本发明的发明人已知的最佳模式。应当理解的是，所例示的实施方式仅是示例性的，并且不应当被用来限制本发明的范围。

Claims (14)

1.一种用于个人听觉系统的阀，所述个人听觉系统能够在声学信号与电信号之间进行转换，其中，所述个人听觉系统具有声学通路，声学信号通过该声学通路在所述个人听觉系统外部的第一点与所述个人听觉系统内部的第二点之间传播，该阀包括：

自由浮动电极；

与所述自由浮动电极相邻的第二电极；

其中，由所述第二电极产生的电信号使所述自由浮动电极移动，以基本上开启或关闭所述声学通路。

2.根据权利要求1所述的阀，该阀还包括：

第三电极，其中，所述自由浮动电极位于所述第二电极与所述第三电极之间，其中，由所述第三电极产生的电信号使所述自由浮动电极移动，以基本上开启或关闭所述声学通路。

3.根据权利要求1所述的阀，该阀位于麦克风内。

4.一种用于听觉系统的阀，所述听觉系统能够在声学信号与电信号之间进行转换，其中，所述听觉系统具有声学通路，声学信号通过该声学通路在所述听觉系统外部的第一点与所述听觉系统内部的第二点之间传播，该阀包括：

外壳；

位于所述外壳内、能够产生磁力的磁性构件；

与所述磁性构件相邻的电枢，其中，所述磁性构件产生朝向所述电枢的磁力；以及

与所述电枢相邻的线圈，其中，使所述线圈通电以吸引或排斥所述电枢，从而基本上开启或关闭所述声学通路。

5.根据权利要求4所述的阀，该阀还包括：

与所述电枢关联的弹簧构件，其中，所述弹簧构件向所述电枢施加力，以开启所述声学通路。

6.根据权利要求4所述的阀，该阀还包括：

隔膜，该隔膜耦接到所述电枢并位于所述电枢与所述听觉系统的外部之间，其中，所述隔膜的移动开启或关闭所述声学通路。

7.一种用于听觉系统的阀，所述听觉系统能够在声学信号与电信号之间进行转换，其中，所述听觉系统具有声学通路，声学信号通过该声学通路在所述听觉系统外部的第一点与所述听觉系统内部的第二点之间传播，该阀包括：

磁性构件；以及

基本上包围所述磁性构件的线圈；

其中，由所述线圈产生的磁场使所述磁性构件移动，以基本上开启或关闭所述声学通路。

8.根据权利要求7所述的阀，其中，所述磁性构件位于外壳内，并且所述线圈围绕所述外壳。

9.根据权利要求8所述的阀，其中，所述外壳具有端口，其中，所述磁性构件朝向所述端口的移动导致关闭所述声学通路。

10.根据权利要求7所述的阀，该阀还包括：

附接到所述磁性构件的套筒。

11.一种用于听觉系统的阀，所述听觉系统能够在声学信号与电信号之间进行转换，其中，所述听觉系统具有外壳并且还具有声学通路，声学信号通过该声学通路在所述听觉系统外部的第一点与所述听觉系统内部的第二点之间传播，该阀包括：

栓元件，其被安装在所述外壳内；

弹簧构件，其耦接到所述栓元件，其中，所述弹簧构件向所述栓元件提供回复力；

用于对所述栓元件进行致动以使所述栓元件从所述外壳内的第一位置到所述外壳内的第二位置的装置，其中，这种致动在所述第二位置中基本上关闭所述声学通路；以及

用于锁定所述栓元件或者从所述第二位置释放所述栓元件的装置。

12.根据权利要求11所述的阀，其中，所述栓元件具有从所述栓元件的表面突出的突出构件。

13.根据权利要求12所述的阀，其中，用于锁定所述栓元件的所述装置包括凸轮，该凸轮形成在所述外壳中并具有尺寸被调节为容纳所述突出构件的有槽表面。

14.根据权利要求11所述的阀，其中，所述声学通路包括所述外壳中的端口，其中，当关闭所述声学通路时，所述栓元件覆盖所述端口。

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