CN105072532A - 改进的耳塞 - Google Patents

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Abstract

提供一种插入耳道的改进的开放式助听器耳塞。该耳塞在维持用户舒适度的同时提供改善的声学性能。耳塞包括聚合物本体，该聚合物本体具有至少一个声源和从中延伸通过的至少一个孔以及形状顺应耳道表面的周缘部分。多孔材料覆盖本体的至少一个孔。

Description

改进的耳塞
本申请是申请日为“2011年5月13日”、申请号为“201180024438.8”、题为“改进的耳塞”的分案申请。
背景技术
有很多电气和电子设备包含将声音能量传入收听者的耳道的组件。用于蜂窝电话、便携式音频播放器等的助听器和所谓的“耳承”式耳机只是这些设备的代表例。存在若干耳塞配置，用以将声能直接传至耳道，包括已知为开放式耳塞、开放耳塞、封闭式耳塞、泡沫材料耳塞等。利用这类耳塞的助听器装置的例子包括：耳后(BTE)装置、耳中(ITE)装置、耳道内(ITC)装置、完全耳道内(CIC)装置、耳上方(OTE)装置或开放式耳塞装置。已知，每种耳塞装置都会危及声学性能与用户舒适度以及其它标准。
开放式助听器或开放式耳塞可包括具有安置在耳道内的有形状的耳塞。耳塞本身可包括聚合物耳稍(eartip)，它具有足够的弹性以顺应耳道。由于在耳道和环境之间提供一定程度的开放性，因此叫做开放式耳塞。
这些开口可帮助减少被称为堵塞效应的不合需声音特性。堵塞效应使收听者觉得低频声或基声更响并更可能失真。通常与堵塞效应关联的声源包括用户自身的声音、咀嚼、其它下颚运动等。开放式耳塞削弱了这种效应，因为耳塞内的开放区域允许被传至耳道的一些声能逃逸。耳道和由这类开放式耳塞提供的环境之间的空气交换增加也可提升用户舒适度。然而，这些开放区域或通路，尽管提供了某些优势但也会助长其它不合需的声学效应。
然而，开放式耳塞中提供的开放区域可造成寄生谐振或声音失真谐振。在大致1至3.5kHz的特定频率范围下的失真是尤为重大的并且可能导致显著劣化的声学性能。另外，一些声能在通过开放区域逃逸时可能被丧失。典型地，与外部环境的隔离是糟糕的，这允许外部声音在耳塞周围直接漏进耳道中。
显然需要一种开放式耳塞，这种开放式耳塞在维持用户舒适度的同时具有提高的声学性能。
附图说明
图1示出改进性耳塞的一个实施例的立体图。
图2绘出插入到耳道中的改进性耳塞。
图3示出附连于助听器的改进性耳塞。
图4A和图4B示出改进性耳塞的另一实施例的立体图。
图5A和图5B示出例1的改进性耳塞的声学性能与比较例的耳塞以及封闭式耳塞的对比。
图6A和图6B示出用于测量声学性能的测试设备的示意图。
具体实施方式
本发明涉及用来将声能直接传至耳道的耳塞。更具体地，在耳塞中提供多孔材料区域以使得在维持这种开放式耳部设计的用户舒适度的同时使设备与传统的开放或闭合耳塞装置相比提供改善的声学性能。
如图1a、1b和图2所示，该创新型开放式耳塞(100)包括本体(10)，该本体(10)具有朝耳道内侧定向的内表面(14)以及朝耳朵外部定向的外表面(12)。本体可以是聚合物并可进一步包括周缘顺应部分(16)，其形状顺应耳道表面。本体可完全由弹性体构成或可包括弹性部分，这有助于本体顺应耳道。孔(18)从内表面延伸通过聚合物本体直至外表面。多孔材料(20)覆盖聚合物本体中的孔。声源(22)如图1所示地位于聚合物本体之上或之内。这些声源可以是电声换能器，例如用于产生声能的压电扬声器或其它换能器。替代地，本体可连接于柔性声管(30)并附连于助听器(32)，如图3所示。在该实施例中，声音经由声管直接传入耳道。
本体可由有弹性的柔软弹性体材料构成，例如硅橡胶或任何其它柔软聚合物。本体也可由可挤压泡沫材料构成，例如聚氨酯或聚氯乙烯。在这种构造中，本体可设有刚性塑料调节器，用以将泡沫保持在位。本体可由业内已知的方法形成并可采用任何形状，包括圆顶形、波纹形、圆锥形、星形、球状或其它形状。
从本体的内表面延伸至外表面的孔可以是任何形状、大小或数目。孔的形状和数目可被选择成在耳道和环境之间提供充分的空气交换，并削弱堵塞效应。孔可通过诸如注塑模制或冲压之类的已知机械手段来形成于聚合物本体中。
覆盖孔的多孔材料可从诸如织物、非织物、纤维、编织体或隔膜中选取。这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)、聚烯烃类(polyolefins)、氟化乙烯丙烯(FEP)、丙烯酸系共聚物以及聚四氟乙烯(PTFE)。优选地，多孔材料是根据美国专利No.5,814,405或美国专利No.3,953,566的教示制成的膨胀PTFE(ePTFE)。通过使用例如美国专利号：5,116,650、5642,586、5,286,279和5,342,434中记载的教示，聚合物多孔材料有益地表现为疏油性。
多孔材料可通过任何已知的附连手段附连于聚合物本体，包括粘合剂、热粘合或插入模制。
图4a和图4b示出本发明的另一实施例。在该实施例(40)中，通过用不渗透性聚合物材料(44)填充多孔材料(42)来构造本体。在被填充之处，多孔材料为弹性体提供架板(scaffold)。本体如前所述地形成。多孔材料的某些区域保持未填充的。这些未填充区域提供孔隙以通过多孔介质实现空气交换和声传递。如前所述，未填充区域的形状和数量被选择成提供空气和声能的充分交换以达成用户舒适和声学性能。设置在多孔材料中的弹性体的例子可包括氟橡胶、全氟橡胶、氟硅氧烷、硅酮、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯、EPDM(三元乙丙橡胶)、多聚异戊二烯、丁基橡胶、乙烯醋酸乙烯酯、丁腈橡胶等。
开放式耳塞是使用圆顶形硅酮耳稍(Siliconetip)(Hearing公司的货号.10417709)构造的。使用有斜面的圆形冲头在耳稍的圆顶部分内冲出直径1.75mm的八个大小相等的孔。这些孔之间的中心-中心距离为2.3mm，它们围绕圆顶排列成圆形图案。所有孔覆盖有ePTFE隔膜，该ePTFE隔膜具有100弗雷泽(Frazier)的空气渗透性以及2g/m2的质量)。隔膜通过将DOW732密封剂施加在硅酮耳稍的周缘部分上并通过将隔膜覆盖在耳稍之上而附连于耳稍。耳稍的周缘部分的边缘四周的过量隔膜被修整去掉。测量覆盖耳稍的多孔隔膜的声学性能。其结果在图5a和图5b中表示为y轴上的增益(20uPa基准的dB)和x轴上的频率(Hz)的曲线图。该例的开放式耳塞具有38mg/天的MVTR。通过耳塞的空气流量在0.025psi的背压下被测定为50升/小时。
比较例
将两种耳塞与本发明的开放式耳塞进行比较。
第一比较例是最初从制造商那里获得的由圆顶形硅酮耳稍(Hearing公司的货号.10417709)构成的封闭式耳塞。该封闭式耳塞的MVTR被测定为5mg/天。通过封闭式耳塞的空气流量为零。
第二比较例是由前述圆顶性硅酮耳稍构成的。然而，在该例中，开放式耳塞是通过在圆顶形硅酮耳稍中冲出尺寸为1.75mm的八个孔而构造成的(为描述隔膜覆盖例子作准备)。该例的开放式耳塞具有38mg/天的MVTR。通过耳塞的空气流量在0.025psi的背压下被测定为113升/小时。
测量两个比较例的声学性能。其结果在图5a和图5b中表示为y轴上的增益(20uPa基准的dB)和x轴上的频率(Hz)的曲线图。
如图5a所示，在大约2kHz的频率下，例1中由多孔隔膜覆盖的耳塞不具有谐振峰。相比而言，在同一频率下，第二比较例中没有多孔覆盖的开放式耳塞具有谐振峰，由此例示出本发明的多孔材料覆盖的开放式耳塞的改善的声学性能。在低频范围(低于1000Hz)，第一比较例的封闭式耳塞具有谐振峰并同样表现出减小的增益，这预示着在较高频率下的增加的隔离。
如图5b所示，在较低频率范围(低于1kHz)下，例1的耳塞具有平坦响应。相比而言，在同一频率范围下，第一比较例的封闭式耳塞在大约700-800Hz下表现出谐振峰，这会造成堵塞效应。
试验方法
空气渗透性
弗雷泽渗透性读数是在12.7mm水柱的测试样本上的差压降下每分钟每平方英尺的样本面积的以立方英尺为单位的空气流量。空气渗透性是通过将试验样本夹持入圆形填密的带凸缘固定件来测得的，所述圆形填密的带凸缘固定件提供17.2cm直径(其面积为232cm2)的圆形开口。样本固定件的上游侧与干燥压缩空气源成一直线地连接至流量计。样本固定件的下游侧对大气开放。通过样本的流量被测定和记录为弗雷泽数。
潮湿蒸气传输速率
该试验是通过耳塞的水蒸气传输的速率的测量。配有橡胶末梢盖的玻璃小瓶组件(制造商：KimbleChase，货号15040G60)被50ml的去离子水填满。盖的顶部被截去以形成圆柱形橡胶部件，该圆柱形橡胶部件形成与诸耳塞示例的紧密配合。耳塞被插入到橡胶末梢的孔内。使用0.125英寸直径和0.25英寸长度的不锈钢针插入耳塞的声学端口以限制湿气扩散并仅对圆顶区域渗透。包含前述插入到盛水小瓶内的耳塞的装置被放置在22℃和50％的相对湿度下作调整的温度和湿度控制环境中。从该点向前，一周内每24个小时取装置的重量。使用由MelterToledo公司生产的模型AG204天平。重量损失被归因于由于通过耳塞的扩散造成的湿气损耗。重量损耗以一周期间mg/日的单位报告。该值被称为潮湿蒸气传输速率(MVTR)。最后4次测试的平均值用来抵消第一次测量期间的非稳态影响。
通过耳塞的空气流
长度大约10cm的9mm(ID)管被连接于气流测试设备[模型D520流量测试器，ATEQ公司]。耳塞被压入到管中。用针插入耳塞的声学端口以测量通过耳塞圆顶部分的有效空气流。施加0.025PSI的背压并以升/小时记录空气流。
声学性能
前馈信号能力
以下测试方法通过测量经过耳塞的外部信号(未被助听器放大)泄漏来表征耳塞的前馈信号能力。试验设备由消音测量腔(60)(Brüel&货号4232)、调节器和放大器)(Brüel&货号2716)、麦克风(62)(预极化B&Kfieldmic，货号4947)、带声卡的PC(LynxStudio科技有限公司，货号：LynxTWO-A)以及软件(SoundCheckv8.11，Listen有限公司)构成。具有大约36mm长度和大约9mm内径的耳道的人耳的立体光刻模型(66)被用作耳部耦合器。图6a示出试验配置的示意图。
带有用针插入的中心声学端口的耳塞(68)被插入到耳部耦合器中。使用软件的STWEEPTM功能从10000Hz扫至100Hz的正弦波是所使用的声音激励(50mV的激励振幅以及30dB的放大器增益)。消音腔内的扬声器(70)是用来提供该声音激励的来源。使用声音检查软件来产生表示系统增益相对于频率的性能曲线图。
传导效应
声波通过与耳朵的声音特性结合的颅骨和组织以及耳塞系统进入内耳的传导可导致对堵塞效应的感知。该测试模拟耳道对内部振动的响应。测试配置的示意图示出于图6B。耳部耦合器的侧端口(71)中的接收器(未示出，SonionModel2303)提供声音激励。使用软件的STWEEPTM功能从10000Hz扫至100Hz的正弦波是所使用的声音激励(在50mV的激励振幅以及18dB的放大器增益下)。声音检查软件用来产生性能曲线图，该性能曲线图示出系统增益相对于频率。已知低频范围(＜1kHz)的相对增益峰是促成堵塞效应的动因。

Claims (14)

1.一种插入耳道的装置，所述装置包括：
(a)聚合物本体，所述聚合物本体具有内表面、外表面以及形状顺应耳道的表面的周缘部分，其中所述聚合物本体的至少一部分是弹性材料的；
(b)设置在所述聚合物本体内的声源，用于将声能传入在所述聚合物本体的内表面的所述耳道；
(c)通过所述聚合物本体延伸的至少一个孔口，所述至少一个孔口与所述声源隔开以提供通过所述内表面和所述外表面之间的至少一个孔口的空气交换；
(d)覆盖所述至少一个孔口的多孔材料；以及
(e)延伸通过所述聚合物本体的多个孔口，所述多个孔口与所述声源隔离以从中提供所述内表面和所述外表面之间的空气交换。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多孔材料包括膨胀的PTFE。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多孔材料是疏油性的。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个孔口被设置在所述声源周围。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多孔材料包括覆盖所述多个孔口的隔膜。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述隔膜包括膨胀的PTFE。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述隔膜在所述聚合物本体的所述内表面上延伸以覆盖所述多个孔口。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述多个孔口被机械地形成在所述聚合物本体中。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多孔材料包括覆盖所述至少一个孔口的隔膜。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述隔膜包括膨胀的PTFE。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述聚合物本体的至少一部分是弹性材料的。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多孔材料包括聚合物材料。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多孔材料从下组中选取：聚砜、PVDF、PFA、聚烯烃类、FEP、丙烯酸系共聚物以及PTFE。
14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内表面是圆顶性的并且所述多孔材料包括附连至所述聚合物本体的ePTFE隔膜。
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