JP5271412B2 - 非ロール型フォームイヤーチップ - Google Patents

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Description

＜関連出願の説明＞
本願は、35USC§119に基づき、2009年6月3日に出願された同時係属中の米国仮特許出願第61/183,872号、発明の名称「非ロール型フォームイヤーチップ」の優先権を主張した出願であり、該出願は、その全体が複写されたかの如く、引用を以て本願に全て組み込まれるものとする。
＜政府により出資された研究又は開発に関する陳述＞
該当なし
＜マイクロフィッシュ添付書類への言及＞
該当なし
＜発明の分野＞
開示された実施例は、広義において聴力保護に関するものであり、より具体的には、ロール状に丸めて小さくしない、いわゆる非ロールダウン型(non-rolldown)の押込み式(press-in)のイヤープラグに関する。実施例には、他のイヤーチップ、特に密閉部及び／又は音減衰部を有するイヤーチップに関するものもある。
＜背景＞
ひどい騒音環境では、作業者は遮音性能が高いイヤープラグ又は他の聴力保護具(騒音減衰指数、即ちＮＲＲが３３又はその前後のもの等)を装着する。しかし、中程度の騒音環境では、より低レベル(例えば、ＮＲＲの範囲が２０〜３０)の聴力保護具でも、作業場での背景雑音を効果的に防ぐのに充分であろう。このように低いＮＲＲレベルのものが中程度の騒音環境で有用であるのは、有用で危険性のない音を聴き取る能力を有することができるし、長期に亘って背景雑音に曝されることによる聴力障害から適切に保護されるからである。例えば、背景雑音の中で監督者や共同作業者からの大声を聞き取るのに有用であろうし、中程度騒音の作業場でも言葉のコミュニケーションを行なうことができることもあるので、作業効率や作業場の安全性を改善することができるだろう。
ＯＳＨＡ又は他の健康規則に規定された有害レベルの騒音に曝露されるのを防止しつつ、このような有用音を使用者に伝えることができることで、作業者はその聴力保護具を終日中装着しておくことが可能となる(何故なら、イヤープラグを外さなくても必要なコミュニケーションを行なうこともできるからである)。これはまた、作業者にとっては、作業場での有害な背景雑音曝露からの適切な保護を確実に得られるものであるが、これは、作業者がコミュニケーションを行なうのにイヤープラグを外す必要がなく(外すと、聴力保護具を何もつけずに、有害レベルの騒音に一定時間曝露されることになる)、また作業中コミュニケーションを行なうのにイヤープラグの取外しや交換を行なう必要がない(イヤープラグの装入を理想的な状況で行なうことができないと、イヤープラグの装入が不適切になり易く、充分な保護を得られなくなる)からである。また、作業者の聴力保護を完全に行ない、作業者が、警報その他の可聴警告信号を確実に聞き取れるようにすることも重要である。
多くの使用者は、押込み式(非ロールダウン型)のイヤープラグは、挿入をより容易に行なうことができ、一般的に汚れ難い(使用者による取扱いが少ないため)が、快適性については検討の必要があり、その剛性ゆえに押し込んで挿入すると不快感をもたらすことががあると考えていることがわかった。また、延長ハンドル付き(より剛性のハンドルがフォームイヤープラグから突出している)の標準の押込み式イヤープラグが、幾つかの点で不満足であることもわかった。例えば、ハンドルが外耳道の壁に接触及び／又は甲介(concha)の外側部分に直接接触するとき、不快感を生じる傾向にある。実際、延長ハンドルは使用者の耳から突出しているため、外部物体にも接触することがあり、このため帽子やヘルメット、眼鏡等と併用することが難しい。また外部物体がハンドルに誤って接触した場合、イヤープラグが外耳道の奥深くに押しやられることもあるため、安全性が損なわれることもある。更に、延長ハンドルはあるレベルの共鳴音を生じやすく、この共鳴音はこれらイヤープラグの音減衰特性に悪影響を及ぼすことがある(ハンドルが音叉と同様の作用をする)。これらに鑑みて、出願人は、使用者の外耳道にイヤープラグを効果的に挿入できると共に、快適性を向上させることができる技術を検討した。
＜発明の概要＞
本発明は、一般的に、聴力保護用として用いられ、中程度の騒音環境にいる人を十分に保護することができ、使用者に対してある程度の音伝播が可能なＮＲＲを提供することができる。出願人は、中程度の騒音環境で充分な聴力保護をもたらし、しかもある程度の言葉コミュニケーションが可能なイヤープラグの必要性を認識した。遮断される音の割合は、使用者が通常曝露される音の周波数によっては極く僅かしか変化しないため、中程度の騒音環境での効果的な聴力保護をもたらすには、フラッターレスポンス(flatter response)を有することが好ましい。困難なより低い周波数で音減衰を改善することにより、使用者は中程度の騒音環境で良質な保護を享受できると共に、自分に話しかけてくる人、大きな声を出している人(共同作業者や監督者等)の声を聞いて理解することができるので、音減衰の改善は、とりわけ有益なものと言えるだろう。出願人は更に、押込み式(非ロールダウン型)イヤープラグの快適性を改善すると共に、効果的かつ容易な挿入を確実に行えるようにする必要性をも認識した。
好適な実施例において、適度な聴力保護をもたらすと共に、ある程度の言葉コミュニケーションができ、代表的周波数範囲での通常減衰よりもフラットであり、及び／又は快適性が改善される等の特徴については、一又は複数の他の望ましい特性(例えば、挿入が容易で、丸めて小さくする必要性がないイヤープラグ)を具え、長期に亘る使用が可能で、汚れに難くて拭き取るだけできれいになる材料から作られることによってもたらされる。また、低コストでの製造が可能な材料及びコンポーネントを用いることは、非常に望ましい。好ましくは、イヤープラグは音減衰フォーム材料からなる中空の本体又はシェル、及び本体シェルに用いられる材料よりも剛性(rigid)の材料からなる可撓性の軸部(stem)を含んでいる。軸部は押し込んで装着するもので、本体のコアの中には取り付けられない(それゆえ、軸部は中心軸に沿ってスライドすることができ、音減衰本体を変形させることで挿入を補助する)。或いはまた、軸部は本体シェルの少なくとも一部分に接合されることもできる。
一実施例において、聴力保護装置は、中空本体と、該中空本体の中心軸に沿って配置された軸部とを具えており、中空本体は、音減衰フォームから形成され、外耳道の表面に直接接触するよう構成された外側壁(表面／形状)と、ほぼ閉塞しているか又は閉じた前端と、開口した後端と、内側表面とを有しており、軸部は、本体よりもスティフネスが高い可撓性材料から作られ、中空チューブ状である。中空本体のほぼ閉塞した前端は、実施例(例えばイヤープラグとして用いられる場合、一般的に放物形の閉じたチップを有している)によっては完全に閉じられていてもよく、又は外耳道内に音を伝達ができるように小さな開口部を有することもできる(例えばイヤーチップの場合では、音伝達装置の音響管から)。フォーム(foam)の材料は、フォームプラスチック材料であれば何でもよい。一般的には、音減衰特性を有するフォームプラスチック材料が用いられるが、これは、シェルが使用者の外耳道を外部の音環境から密閉するために用いられることがあるからである。例として、ポリウレタン又はＰＶＣフォームが挙げられる。好適な実施例では粘弾性フォームが用いられる、ラテックス改質ポリウレタンはその典型例である。一態様において、軸部は、前端に少なくとも一つのスリット、及び／又は、後端にフランジを有することができる。軸部はまたその長さに沿って所望によりクリンプ(crimped)されることもできる。更に、軸部の中空チューブは少なくとも部分的に、音減衰材料を充満させることもできる。中空本体の音減衰フォームは、例えばポリウレタンフォームであり、軸部の可撓性材料は、例えば熱可塑性ポリウレタンであり、中空本体は軸部の少なくとも前端に化学的に結合されることができる。他の変形例では、軸部は熱可塑性エラストマーから作られることもできる。
他の実施例は、イヤーチップの形成方法に関するもので、前端、後端及びそれらを貫くキャビティを有する管状軸部を押出しするステップと、外耳道の表面及び内表面に直接接触するよう構成された外壁を有する中空のシェル本体を成形できる形状のモールドの中に、前記軸部を設置するステップと、前記モールドの中に発泡可能材料(foamable materials)を配置し、該発泡可能材料を管状軸部のキャビティの中に装入するステップと、を含んでいる。軸部は、中空のシェル本体のほぼ中心軸上に位置するようにモールドの中に配置される。中空のシェル本体と、軸部の少なくとも前端との間に化学結合が生じるように、軸部と中空のシェル本体を
同種材料で形成することもできる。一態様において、軸部は、例えばＴＰＵから形成され、中空のシェル本体はポリウレタンフォーム(ＦＰＵ)で形成される。この方法は、軸部の後端にフランジを形成するステップ、軸部の前端に少なくとも一つのスリットを入れるステップ、及び／又は中空軸部をその長さに沿って少なくとも一回クリンプするステップと、を更に含むことができる。一態様において、最終的な中空のシェル本体フォームは内表面及び外表面に高密度(dense)の皮膜を具えることができる。
他の実施例において、本体は、フラッター音減衰(例えば、限定しない例として、125Ｈｚ〜4,000Ｈｚに亘る広範囲の可聴音周波数帯域でほぼ一定の減衰)、及び／又は、より低い周波数で減衰の改善をもたらす。他の実施例において、シェル本体は、シェルの内側表面及び／又は外側表面面に高密度皮膜を有するオープンセルフォーム(open cell foam)から形成されることもできる。好ましくは、本体は、閉じたモールドに入れられたポリウレタンフォームの反応混合物から形成されることもできる。
一態様において、本発明の開示は、例えばイヤープラグ等の聴力保護装置に関するものであり、外耳道の表面に直接接触するよう構成された外側壁(表面)、閉じた又は塞がれた前端、開口した後端、内側表面及び中心軸を有する中空本体と、該本体よりもスティフネスが高い可撓性材料から形成され、本体の中心軸に沿ってスライド可能に配置された軸部と、を具えており、中空本体は、フラットな音減衰をもたらす音減衰材料から構成される。一実施例において、本体を中空にすることでキャビティを形成し、該キャビティの中に軸部の少なくとも一部が配置され(軸部の残部は、典型的には、中空のシェル本体のフロントノーズ部の中に配置される)、及び／又は、本体は複数のスプラインを更に含んでおり、該スプラインはキャビティ内に突出して、軸部をキャビティ内で中心軸にほぼ沿った適当な位置で支持する(中空のシェル本体の内側表面の一部はキャビティ内に突出し、キャビティはより複雑な形状に形成される)。他の実施例において、軸部は、音減衰バッフルとして追加的に作用する狭いネック部の存在により、適所でさらに支持される。他の実施例において、音減衰材料は、オープンセルフォームである。中空本体を形成するオープンセルフォームは、内側表面及び／又は外側表面上に高密度の皮膜を有することもできる。オープンセルフォームはまた、低周波数域における減衰の改善をもたらし、及び／又は本体シェルは、約125Ｈｚ〜約4,000Ｈｚの周波数域においてほぼ一定の減衰をもたらす。本発明の一実施例において、本体の外側壁は、約0.04インチ〜約0.125インチの間で様々な厚みを有することができる。
他の実施例において、音減衰材料は、成形されたポリウレタンフォームであり、典型的には、ラテックス改質ポリウレタンである。ポリウレタンフォームは、モールドの中で反応剤を発泡させることにより、本体の内側表面及び外側表面が形成される。一実施例において、ポリウレタンフォームの本体は、内側表面及び／又は外側表面に高密度皮膜を具えている。皮膜の厚さは、20分の1ｍｍ乃至0.5ｍｍのオーダであり、略連続している。ポリウレタンフォームの本体は、オープンセルのサイズは様々であるが、内側(及び／又は外側)表面近傍では、セルの平均断面積は外壁の中央部での断面よりも小さい。例えば、オープンセルは、中空のシェル本体の壁の断面中央部の方に多くし、内側表面及び外側表面でのセルは、典型的には、主としてクローズドセルにすることで、表面のセル構造を密なものとし、より衛生的な皮膜を作ることができる。
幾つかの実施例において、ポリウレタンフォームの成形は、閉じたモールドの中で少なくとも約0.5psiの圧力下で行われる。また、幾つかの実施例において、本体によってもたらされる音減衰は、約125Ｈｚ〜約4,000Ｈｚの周波数域においてほぼ一定である。他の実施例において、スプラインは、中空本体の内側表面／円周部の周りがギャップで離れている。ギャップは、十分な音が本体を通過できるようにするので、多少の言葉コミュニケーションが可能である(また、中程度の音保護がもたらされる。
さらに他の実施例において、イヤーチップ装置(イヤープラグ又はイヤーチップ等)は、フォームプラスチック材料から形成され、外耳道の表面に接触するよう構成された外側表面、ほぼ閉じた前端、開口した後端、内側表面及び中心軸を有する中空本体と、該中空本体よりもスティフネスが高い可撓性材料から形成され、本体の中心軸に沿って配置された軸部と、を具えており、中空本体はキャビティを包囲し、軸部はフロントチップと後端を含み、軸部の後端はフランジを含み、軸部は中空本体の中に完全に収容され、軸部の後端が中空本体の開口した後端から外方へは延在せず、軸部の後端は中空本体の開口した後端から中の位置にあり、中空本体の後端に指先を受けることができる凹所が形成され、中空本体はキャビティの中に３又は４以上のスプラインが突出して、キャビティ内で中心軸にほぼ沿った適当な位置で軸部を支持し、中空本体の内側表面及び外側表面は、ほぼ閉じたセルの皮膜を具えている。幾つかの態様において、中空本体の前端はポケットを含んでおり、軸部のフロントチップはポケット内に押し込んで適合させることができる。軸部は、中空チューブを含み、及び／又は、軸部のフロントチップは少なくとも１つのスリットを有することができる。幾つかの実施例において、軸部の中空チューブには、少なくとも一部分にフォームプラスチック材料が充填される。また、軸部は、前端と後端との中間部をクリンプすることもでき、軸部の外径は縮径される。幾つかの実施例において、中空本体の前端は、放物線形のチップであり、中空本体のフォームプラスチック材料はオープンセルフォームを含み、中空本体の内側表面及び外側表面の皮膜の厚さは約20分の1ｍｍのオーダであり、略連続しており、及び／又は、中空本体はポリウレタンフォームからなり、軸部はＴＰＥ又はＴＰＵからなる。
さらに他の実施例において、イヤーチップ装置は、オープンセルフォームから形成され、外耳道の表面に接触するよう構成された外側表面、ほぼ閉じた前端、開口した後端、内側表面及び中心軸を有する中空本体と、該中空本体よりもスティフネスが高い可撓性材料から形成され、中空本体の中心軸に沿って配置された軸部と、を具えており、中空本体の内側表面と外側表面は、ほぼ閉じたクローズドセルの皮膜を具えている。中空本体の内側表面及び外側表面の皮膜の厚さは約20分の1ｍｍのオーダであり、中空本体の残部を形成するオープンセルフォームよりも高密度であり、及び／又は、ほぼ連続している。一態様において、オープンセルフォームは、皮膜による低周波数での減衰向上により、フラッター音減衰をもたらす。幾つかの実施例において、軸部は、フロントチップと後端を含み、軸部のフロントチップは中空本体に化学的に結合され、軸部の後端はフランジを含み、軸部は中空本体の中に完全に収容されて、軸部の後端は中空本体の開口した後端から外方へは延在せず、及び／又は軸部の後端は中空本体の開口した後端から中の位置にあり、中空本体の後端に指先を受けることができる凹所が形成される。
他の実施例において、イヤーチップ装置は、フォームプラスチック材料から形成され、外耳道の表面に接触するよう構成された外側表面、ほぼ閉じた前端、開口した後端、内側表面及び中心軸を有する中空本体と、該中空本体よりもスティフネスが高い可撓性材料から形成され、本体の中心軸に沿って配置された軸部と、を具えており、軸部は中空本体よりも短く、軸部はフロントチップと後端を含み、軸部の後端はフランジを含み、軸部の後端が中空本体の開口した後端から外方へ延在しないように、軸部は中空本体の中に完全に収容され、軸部の後端は中空本体の開口した後端から中の位置にあり、中空本体の後端に指先を受けることができる凹所が形成されている。フォームプラスチック材料は、ラテックス改質ポリウレタンフォームのオープンセルを含み、及び／又は、中空本体の内側表面及び外側表面はほぼ閉じたセルの皮膜を具えている。軸部と中空本体は同種材料で形成され、軸部と中空本体は、軸部の少なくともフロントチップにて化学結合されることができる。中空本体は、奇数で複数のスプラインがキャビティの中に突出している。さらなる実施例では、チップを有するコードを具えており、コードのチップは中空本体のフォームプラスチック材料の中に埋設され、コードは中空本体にしっかりと取り付けられる。幾つかの態様において、イヤーチップは、例えばイヤープラグである。なお、以下にて、本発明の実施例を詳細に説明するが、発明の範囲はいかなる特徴によっても限定されるものではなく、明細書及び特許請求の範囲に開示された全ての広がりを有するものであることは勿論である。
本開示のより完全な理解を得るために、本開示のさらなる詳細及び選択的な利点について、添付の図面を参照して説明する。
図１は、イヤープラグの一実施例の斜視図である。
図２は、図１のイヤープラグの実施例の断面図である。
図３は、イヤープラグの他の実施例の断面図である。
図４は、コードを有するイヤープラグの他の実施例の断面図である。
図５は、イヤープラグの他の実施例の斜視図である。
図６は、図５のイヤープラグの実施例の断面図である。
図７は、イヤープラグの他の実施例の斜視図である。
図８は、図７のイヤープラグの実施例の断面図である。
図９Ａは、イヤープラグの中空のフォームシェル本体が軸部要素を一体にする保持用バンドに取り付けられているバンド付きイヤープラグの実施例を示す図である。 図９Ｂは、イヤープラグの中空のフォームシェル本体が軸部要素を一体にする保持用バンドに取り付けられているバンド付きイヤープラグの実施例を示す図である。
図１０Ａは、イヤーチップの実施例の断面図である。 図１０Ｂは、イヤーチップの実施例の断面図である。
図１１は、フォームがバックフローして中空軸部の中に充填されるイヤープラグの実施例の断面図である。
図１２Ａは、イヤープラグの他の実施例の斜視図である。 図１２Ｂは、イヤープラグの他の実施例の斜視図である。 図１２Ｃは、イヤープラグの他の実施例の斜視図である。 図１２Ｄは、イヤープラグの他の実施例の斜視図である。 図１２Ｅは、イヤープラグの他の実施例の斜視図である。 図１２Ｆは、イヤープラグの他の実施例の斜視図である。 図１２Ｇは、イヤープラグの他の実施例の斜視図である。 図１２Ｈは、イヤープラグの他の実施例の斜視図である。 図１２Ｉは、イヤープラグの他の実施例の斜視図である。
図１２Ｊは、図１２Ａのイヤープラグの軸部実施例の斜視図である。 図１２Ｋは、図１２Ａのイヤープラグの軸部実施例の斜視図である。 図１２Ｌは、図１２Ａのイヤープラグの軸部実施例の斜視図である。
図１２Ｍは、図１２Ａのイヤープラグの中空本体の断面図である。
図１３は、コードで繋がれた一対のイヤープラグの実施例の斜視図である。
図１４Ａは、軸部の一実施例の断面図である。 図１４Ｂは、軸部の一実施例の断面図である。 図１４Ｃは、軸部の一実施例の断面図である。 図１４Ｄは、軸部の一実施例の断面図である。 図１４Ｅは、軸部の一実施例の断面図である。 図１４Ｆは、軸部の一実施例の断面図である。
＜発明の詳細な説明＞
開示された実施例は、中程度の騒音環境における聴力保護をもたらすものであり(例えば、80ｄＢ〜100ｄＢの騒音から効果的に保護する)、ＮＲＲは約20〜30であり、これは、聴力障害から適切に保護し、及び／又はＯＳＨＡやその他の作業場規則に適合させるのに十分である。更にまた、開示された実施例は、周波数帯域にわたって音のフラッター減衰をもたらすので、使用者は、中程度の騒音環境で保護されるだけでなく、一部の所望の音(例えば、限定しない例として、共同作業者や監督者からの大声等)を聴き取ることができる。また、開示された実施例は、汚れにくく、及び／又は、汚れをきれいにすることができる、使い捨て式イヤープラグの有効使用期間をより長くすることができる。また、開示された実施例は、イヤープラグを丸めて小さくする必要はなく、使用者の外耳道に押し込み挿入するだけでよく、好適にも、快適性及び／又は音減衰の向上を得られることができる。本発明のイヤープラグは、初心者にとって困難で且つ汚れを加速することにもなり得る手順を必要とすることなく押し込み挿入を容易にすることができる。
以下に用語の簡単な定義を行なうが、これは、本願の全体に適用されるものとする。
“イヤーチップ”という用語は、一般的に、音伝達装置(例えば、限定しない例として、通信用ヘッドセット、補聴器、携帯音楽機器のイヤホン等)に用いるイヤーチップ、使用者の聴力を保護するためのイヤープラグ、又はそのようなイヤーチップ若しくはイヤープラグ要素を含むあらゆる装置を意味し、イヤーチップは一般的には、使用者の外耳道にきっちりと嵌まるよう構成された弾性部分を有している。
“フォームプラスチック(foam plastic)”という用語は、一般的に、弾性回復特性を有するフォーム材料をいうものとする。フォームプラスチック材料は弾性が小さく回復が遅いという特性を有するので、フォームを圧縮してから解放すると、一定時間後には圧縮されていない元の状態へと戻る(一般的にその時間は、例えば、10秒より長いが30分より短い)。即ち、フォームプラスチック材料は、弾性を有し、中程度乃至速い回復特性を有するから、長時間その状態に置かれることなく、圧縮されていない元の状態にかなり速く戻る(一般的に、例えば10秒より短い)。フォームプラスチック材料には粘弾性を有するものもあり、このような粘弾性フォームプラスチックの一例として、ラテックス改質ポリウレタンフォームがある。
“音伝達装置”という用語は、一般的に、外部の音源から使用者の外耳道に音を伝達するためのあらゆる装置をいい、限定しない例として、個人用音楽機器(例えばIPod(商標名))、通信用ヘッドセットやヤーホン、補聴器などを挙げることができる。
“ほぼ塞がれた”という語は、ほぼ閉じられた端部のことをいうもので、実施例によっては完全に閉じられた端部の場合がある。また、端部は、他の実施例における外耳道の中へ音伝達を可能にする小さな開口を含むことができる。この用語は、完全に閉じた端部、及び／又は、開口若しくは貫通溝を有する端部を含むものであり、それゆえ、ほぼ塞がれた端部とは、イヤープラグ又はイヤーチップの要素について記載するものである。
フォームを記載する際に用いられる“オープンセル”という用語は、複数のオープンセルを含むフォーム(例えば、ストラットがあって、壁部に開口を有するセル構造のものがある)に関するものである。実際、オープンセルフォームには、オープンセルとクローズドセルの両方が含まれており、オープンセルフォームは、一般的に、クローズドセルフォームより多くのオープンセルを有している。
“前”及び“後”という用語は、イヤープラグ又は他のイヤーチップの対向する端部を相対的に記載するものとして用いられ、“前”という語は、一般的に、イヤーチップを使用者の外耳道に挿入したときに鼓膜に最も近い端部を表し、“後”という語は、一般的に、鼓膜から最も離れた位置にある端部を表している。
“具える又は含む(comprising)”という語は、含まれるものがそれに限定されないことを意味し、特許明細書の中で一般的に用いられる要領で解釈されるべきである。
“一実施例において”、“一実施例に係る”等の記載は、一般的に、当該記載の後に続く特定の特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ得ること、そして本発明の複数の実施例に含まれ得ることを意味する(重要な点は、このような記載は、必ずしも同じ実施例に言及するものでないということである)。
明細書中におけるコンポーネント又は特徴について、“であってよい(may)”、“することができる(can)”、“することができるであろう(could)”“すべきである(should)”、“好ましくは(preferably)”、“おそらく(possibly)”“一般的に(typically)”、“選択的に又は必要に応じて(optionally)”又は“かもしれない(might)”等の記載が含まれていたり、特性を有する又は具えるという記載がある場合、その特定のコンポーネント又は特徴については、必ずしも含まれなくてもよいし、またその特性を有していなくてもよい。
図１及び図２に示されるイヤープラグ(10)は、外耳道を効果的に密封して音の通過を防止できるように、使用者の外耳道内にしっかりと嵌まる形状に作られ、軟質エラストマー材料(好ましくは、ヤング率が50,000psi以下及び／又は25％ＩＤＦ(indentation force deflection；圧縮たわみ)が約5〜30ニュートン、より好ましくは10〜20ニュートン)、好ましくはフォームプラスチック材からなる中空本体又はシェル(12)(キャビティ(20)を有する)と、可撓性であるがシェル本体の材料よりもスティフネスが高いエラストマー材料からなる挿入用軸部(14)とを含んでいる。図１の実施例では、放物線形状のフロントチップを有するフォームシェル本体を有することができる。イヤープラグ(10)の一実施例において、シェル材のショアーＡ硬さは約10〜30(好ましくは、約20)、軸部のショアーＡ硬さは約60〜75である。図１の実施例において、シェル(12)は、典型的には、ポリウレタンフォームから作られる。ポリウレタンフォームはディップモールディングには適さないため、出願人は材料を反応させて反応させた材料をモールドに投入することによってシェルを成形する。図１の実施例に用いられるモールドは、例えば、内側モールド面と外側モールド面を有しており、ポリウレタンフォームの中空のシェル本体(12)を形成することができる。ポリウレタンフォームは、反応成形されてシェル本体(12)が形成され、シェル本体(12)の表面は通常、薄く滑らかで高密度の皮膜を有する。中空のシェル本体(12)は、実施例によってはラテックス改質されたポリウレタンフォームから形成されることができる。
挿入用軸部(14)は、エラストマー材料を押出加工によって長手方向部材を成形し、押出加工物を所望の軸部長さ片に切断することによって作られ、非常に低コストである。このように押出加工された軸部は、中実の筒状であり、所望する不規則ならゆる形状を有することができる。また、押出加工後の成形により、前部、中間部、及び／又は後部に変形を加えることができる。限定しない例として、押出加工物のフロントチップは、押出後の加工(おそらく、１又は複数のスリットを入れる)により、軟らかくして、適合性を向上させることができる。フロントチップは、壁部を薄くすることによって、可撓性を増すことができる。フロントチップは、アコーデオンのような伸縮性をもたらすために、コルゲーションを形成することもできる。軸部は、その長さ部分の一部をクリンプすることで、音減衰を変化させて、可撓性を改善し、及び／又は可撓性に影響を及ぼすことができる。また、押出加工後、軸部の後部に、熱成形されたフィンガーチップフランジを形成することにより、指先でイヤープラグ(10)を外耳道に挿入する際の快適性と制御性が高められる。更に、押出加工された軸部(14)は、外側表面に粘着性を付与したり、外側表面を粗くすることもでき、これにより、中空の本体シェル(12)内での保持が補助される。限定されない例として、押出加工された軸部の外側表面に表面仕上げ(例えば、粘着性を付与する物質で軸部を浸漬又は噴霧する等)を施したり、あるいは、押出機のヘッド面の背後に配置された環状リング冷却ノズルを用いて表面粗さを粗くすることができる。軸部の形成はまた、他の技術(限定しない例として、射出成形、共押出し、トランスファー成形、反応射出成形(ＲＩＭ)、注入成形(poured foaming)等)を用いて行なうことができ、形状は、直線、テーパー状及び／又はフランジ状であってよい。図１の実施例に示される軸部は円筒型(円形断面を有する)であるが、他の断面形状も可能である。実際は、軸部の横断面は軸部の長さ方向で変動することもできる。
軸部(14)は、一般的に、シェル(12)よりも短く、スティフネスが大きいため、軸部(14)はシェル(12)の外に突出することはなく、シェル(12)の内部に完全に収容される。軸部の後端は、典型的には、指先に触れる面が広くなるようにフランジを設ける場合があり、フランジの外径は軸部の他の長さ部分の外径よりも大きくなっており、軸部を挿入すると、軸部の後端はフォームのシェル本体の後端内に収容される。軸部の後端が、中空のシェル本体のキャビティ内に収容されることにより、ポケット又は凹所が形成されるので、指先によるイヤープラグの挿入は容易になる(特に、軸部の後端が大径のフィンガーチップフランジを有するとき)。図１の軸部は、ハンドルとしては機能せず(軸部はフォームシェル本体の中に収容されるので、使用者が指で把持することはできないため)、後部凹所に入れられた指先と接触する。使用者は、イヤープラグを耳に配置し、指先をポケット内に押し込むか、所望によりねじ込むことにより、図１のイヤープラグを簡単かつ効果的に押し込み挿入することができ、フォームを丸めて小さくする必要はない。図１の実施例において、軸部はイヤープラグのシェル(12)内にあるキャビティの中心軸上又はその近傍にて摺動可能状態で保持されることができる。一例として、軸部(14)は、フォームチップ内部にある押込み用ポケット及び／又はフォーム本体の狭い内側ネック部により(環状バッフルのように、シェル本体の外壁の内側表面から外に突出する連続又は断続スプライン、又は他の環状突出部の何れか)、軸方向が整列された状態で保持されることができる。他の実施例において、軸部のフロントチップは、フォームシェルの前方(ノーズ)部に接合されることができる。図１において、軸部(14)は固体エラストマー材料(充分なスティフネスを有する他の固体材料を用いることもできる)から作られる。図１のイヤープラグの一実施例において、シェル(12)は発泡可能ポリウレタン(ＦＰＵ)で形成され、軸部は熱可塑性のエラストマーウレタン(ＴＰＵ)で形成される。他の実施例において、軸部は熱可塑性のエラストマー(ＴＰＥ)で形成され、一方、シェルはＦＰＵで形成される。
図１及び図２は、シェル(12)は、イヤープラグの軸(22)上にブラインド通路(blind passage)(20)があることを示しており、該通路(20)は、開口した後端部Ｒ(24)と、閉じた(塞がれた)前端部Ｆ(26)を有する。通路の壁には径方向(軸に対して)内向きに突出部はスプライン(40)が複数形成される。挿入用軸部(14)は、僅かな軸方向移動の際、スプラインの径方向内側の表面(44)によって案内される。隣り合うスプライン間には軸方向に細長いギャップ(46)があり、そこは空隙である。この空隙により、音は、周囲から前方に向けてスプライン間のギャップ(46)を通ることができ、音の減衰は少ない。音はシェルの前部(50)及び軸部の前部(52)を通過し、その際の減衰は中程度であり、装着者の外耳道に入る。スプラインはまた、シェルの壁の厚みを減じるので、シェルをより容易に曲げることができ、使用者の外耳道の非直線的形状をたどって行くことができる。中空シェルの壁が適合性をもたらすことにより、快適性は向上し、外耳道内での膨張圧は低くなり、挿入中の外耳道の屈曲部の移動し易さが改善され、及び／又は、使用者の外耳道の具体的屈曲に対する適応性が向上する。更に、図１の実施例に示されるようにシェル(12)は薄壁であるから、イヤープラグ(10)の挿入時(軸部(14)による作用を受けるとき)、イヤープラグ(10)の外径が圧縮(collapse)され易くなる構造であり、イヤープラグを押し込む際、より効果的な挿入が可能となり、イヤープラグの性能が向上する。スプラインの数は特に指定されないが(例えば、スプラインなしでもよい)、好ましくは、奇数にすることで、イヤープラグの軸と直交するあらゆる曲げ方向に対しても、シェルの少なくとも一つの側面はスプラインのない薄壁となる。これは図１に示されており、スプラインを矢印(60)の方向に屈曲させて撓ませると、シェルの反対側のスプラインのない部位(62)は撓むことができる。このように、スプラインとギャップを有する構造とすることにより、挿入中、シェルの外径は容易に圧縮されることができるので、形状対応性にすぐれるイヤープラグとして、挿入作業を容易かつ簡単化することができる。減衰量は、例えば、フォームシェルの長さを変えることにより(外耳道のより多くの部分が塞がれるようにする)、また、フォームシェルのノーズのサイズ、イヤープラグの直径、シェル壁の厚さ、キャビティのサイズ及び形状、及び／又はシェル本体のキャビティ壁と軸部との相互作用を変えることにより調整することができる。
図２に示す本実施例は、軸部のスプライン(40)と仮想円筒体(又は他の類似の形)の軸部(14)との間は、締まりばめ(interference fit)である。それゆえ、軸部は径方向外側からシェル材の中に“食い込む(digs)”ので、シェルに肩部(54)が形成され、軸部の脱落が防止される。イヤープラグを取り付けるとき、使用者は軸部の後端(70)を前方に押すが、その前方移動は外耳道への入口で阻止される。これにより、シェルは12Ａの如く、引き延ばされて外径が小さくなるので、イヤープラグの取付けが容易になる。前方への圧力が軸部の後端に作用しなくなると、シェルは元の向きに戻り、軸部はシェルの肩部(54)に当接して、イヤープラグは使用者の外耳道にきっちりと嵌まり、音は効果的に遮断され、中程度の騒音は安全な帯域に減衰する。それゆえ、(使用者の指先がシェルの開口端部の中へ挿入されることにより)軸部が押し込まれると、軸部の前端部はシェルの前部を押し、シェルが引き延ばされ、シェルの直径が縮小し(つぶれて)、シェルの外耳道への挿入は容易になる。軸部に対する指先の動きに若干のひねりを加えると、シェルの直径は更に縮小されて、挿入はさらに容易になる。押す力を止めると、シェルの直径は曲がっていない元の直径に向けて広がるので、外耳道にきっちりと嵌まって外耳道は密閉される。本発明の実施例に係る軸部は、挿入時に軸部を押したり、押す力を解放する過程で、シェル内を摺動することもできる。挿入中にシェルの直径を縮径させやすくするために、軸部の直径をシェルの外径よりも有意に小さくすることで、シェル直径の縮径を可能にするギャップスペース(一般的には、軸部と、中空のシェル本体壁の内側表面との間キャビティの部分)が形成される。
上述のとおり、シェル(12)は一般的に、シェルに適したポリウレタンフォームを使用し、モールドの中でその内側表面と外側表面をモールディングすることにより製造される。より具体的には、本実施例のイヤープラグは一般的に、(キャビティの中に突出する)スプラインを有する薄い中空シェルを成形できる形状のモールドを用いて形成され、ウレタンフォーム材料がモールド内で成形されてシェル(12)が形成される。これは、フォーム材料を混合し、シェル(12)を生成できる形状に作られた被包空間又は空隙(void)を有するモールドの中に前記フォーム材料を配置し、モールドを閉じることによって達成される。なお、モールドには、空気を逃すために、幅約０.２ｍｍのスリット等の非常に小さな開口が設けられている。発泡可能材料の量は一般的に、イヤープラグの仕上り品の量よりも大きな体積を充満するのに十分な量であり、発泡可能材料はモールド内の被包空間の全体に広がった後、モールドの壁に大きな圧力が作用するように押圧する。十分な発泡可能材料が存在し、モールド壁に対してフォームを広げる圧力は典型的には０.５psi以上あり、図１に示されたイヤープラグの実施例においては約２psiが好ましい。これにより、高密度乃至中密度フォームからなる薄肉シェルが得られる。一実施例において、例えば、注入フォーミングプロセスが用いられる。
図１の実施例は一般的に、気体充填(gas-filled)オープンセルフォームを含んでいる。出願人は、加圧成形されたイヤープラグ内のセルのサイズは、イヤープラグのシェル壁の中心で最大で、イヤープラグのシェル壁の内側表面又は外側表面のどちらかに近づくほど小さいことを認識する。更に、シェル本体壁の中心／中央付近ではオープンセルフォームが多くなる傾向があり、シェル本体の内側表面及び外側表面付近では、クローズドセルが多く、イヤープラグは、一般的に、ポアが非常に小さなイヤープラグのシェルの内側表面及び外側表面上に皮膜(skin)が形成され、該皮膜領域の大部分は、ほぼクローズドセルである。シェル本体の中心にあるオープンセルは、蛇行経路となる傾向があり、これが音減衰を向上させる。表面のセル構造が緻密であるほど、より高強度の物理的特性を有する衛生的皮膜がより多く生成され、引裂強度評価がより向上する。その結果、外側表面には、液体及び汚染物質の取り出し及び保持する開口はほとんどない。それゆえ、このような外部物質はイヤープラグ内に吸収されにくいため、イヤープラグの表面は清浄に保たれ、イヤープラグの使用寿命を有効に延ばすことができる。また、皮膜の引裂強度が高くなると、コードの一端をフォームの中に埋め込むことができる。これは、イヤープラグの対を一緒に保持しても、コードが指先挿入を妨げることはない。また、皮膜の密度が大きくなると、表面を清浄にふき取ることができるので、イヤープラグの寿命拡大にも役立つ。さらに、緻密な皮膜はより滑らかであるため、挿入が容易になる。
この皮膜はまた、ディップモールディングにより形成されたシェルの内側より滑らかで、湿潤量が多く、密度が高く、また、シェルの壁断面の中央に配置されるシェルの一部よりも、高密度である。出願人は、これが音の“フラッター(flatter)”減衰となることを認識する。具体的には、イヤープラグのこの実施例は、困難な低周波数域での音減衰の改善をもたらすものである。フラッター減衰とは、減衰される音の割合が、異なる周波数(例えば、限定しない例として、125Ｈｚ〜4,000Ｈｚの範囲)でより一定であることを意味する。換言すれば、このようなイヤープラグのフラッターレスポンスとは、イヤープラグによって遮断される騒音の割合が、音の周波数(少なくとも、使用者が中程度の騒音環境において一般的に曝される範囲内)ではほんの少ししか変わらないということを意味する。この実施例におけるフラッターレスポンスでは、低周波数レベルと高周波数レベルの間で減衰する場合、標準のフォームほども変化しない。作業者が中程度の背景騒音環境の中で聴力保護具を着用している場合で、監督者が作業者に向かって大声で呼びかけたときに、ある程度の言語コミュニケーションを行なうことができるのは、このようなフラッター減衰によるものである。
図３はイヤープラグ(90)の他の実施例を示しており、フォームシェル(92)及び軸部(94)を具えている。シェルは、イヤープラグの軸(100)の周りに同じ間隔をあけて三つのスプライン(96)が設けられており、シェル中央(104)の前方位置には前通路部(102)がある。軸部の前端部(106)は、一般的には、フォーム本体(92)の内側チップにあるポケットよりも直径が大きい。これにより、ポケット内での軸部の押込みによる嵌合保持が実現する(なお、他の実施例として、軸部のフロントチップ(106)は、フォーム本体(92)のノーズチップ内のフォームに結合されることもできる)。しかしながら、軸部が、フォームシェルの前端部の方へ伸長するのに十分大きな力で前方へ押されると、フォーム本体の直径を縮径する効果があり、外耳道へのプラグ挿入がより容易になる。軸部の後端部のフランジは、シェルのスプライン(96)の間で滑り嵌め(sliding fit)されている。軸部のフランジは、大径の後端部(110)を形成し、この後端部は、使用者の指で前方に押すことができる有効な接触表面として作用する。それでも、音は、軸部のフランジの周り、後端部及び中央部の周りを通り、シェルのスプライン間を通ることができる。軸部フランジは、使用者が外耳道にイヤープラグ(90)を挿入する際の挿入深さを制限するのに有用でもある。加えて、イヤープラグの基部又は後部にある隣接フォーム(111)は、イヤープラグの過度の挿入を防止する追加のリミターとなる。これは、例えばフレアー基部であり、イヤープラグを外耳道から取り外す際に、親指と人差し指とが把持できる領域ともなる。図３のフォームシェルの前端部はほぼ閉じているが、幾つかの実施例(例えば、イヤープラグとして用いられるとき、一般的に、放物形の閉じたチップを有する)では完全に閉じたものでもよいし、また、(例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるイヤーチップでは、音伝達装置の音響管から)外耳道の中へ音伝達が可能な小さい開口又は溝を有することもできる。
図３の実施例の構造は、指先によるイヤープラグの挿入を容易するものである。図３が示すように、軸部の後端にあるフランジ(112)は、中空のシェル本体(92)の後端から中にセットされる。これにより、指先の効果的な置き場所となるポケット又は凹所が後部に作られる。軸部後端のフランジと後部凹所との組合せにより、指先の挿入が容易になるから、イヤープラグの外耳道への単純な押圧挿入の際、使用者に対して、制御及び精度の向上をもたらす。例として、使用者は自分の指先を押しつけ、所望によりひねりを加えることで、外耳道の屈曲部を効果的に進むことができ、イヤープラグの挿入を快適に行なうことができ、効果的な音減衰がもたらされる。このような挿入の快適さのさらなる向上は、フォーム本体の滑らかな皮膜の存在や、中空シェル本体の柔軟性及び可撓性によってもたらされる。
出願人は、例示した構造のイヤープラグを作製し試験を行なった。図１に示された実施例のサンプルイヤープラグ(10)は、軸方向長さが0.85インチ、位置(120)での直径が0.6インチである。この実施例での薄壁シェル(12)の厚さは、スプライン上の位置(122)で約0.06インチ、スプラインから離れた位置(124)で約0.04インチである。出願人は、壁の厚さは、典型的には、約0.040インチ〜約0.200インチの範囲で変動することを認識している。試験に供したイヤープラグは、全ＮＲＲが約22〜約29であった。このサンプルに関する情報は単なる例示であって、限定するものではない。
図４に示す実施例では、コード(130)の端部が、イヤープラグの三つのスプライン(132)のうちの一つの適所にて成型されている。コードは二つのイヤープラグを接続するもので(例えば、図１３に示されるように)、対のものとして扱うことができ、使用者はイヤープラグを(コードにより)自分の首まわりに垂らしてかけることができる。このように、コードは、イヤープラグを実際の作業環境で使用する上で利便性を向上させることができる。コードをフォームシェル本体に埋め込むと、コードを軸部に取り付ける必要がないので、この構造では特に有用である。このコードは、指先と後部凹所内の軸部との接触を妨げないため、指先による挿入し易さが改善される。また、皮膜が、厚肉のもの、高密度のもの、緻密なもので、引裂強度評価が高いものも、フォームの中にコードを効果的に埋め込むことができることは留意されるべきである。所望により、コードの端部(チップ)をモールド内に配置しておくと、発泡可能材料がモールドの中に入れられた際、図４のイヤープラグにコードチップの取付アタッチメントが形成されることができる。コードの他のチップについても同じ様にモールドの中に配置することにより、一対のイヤープラグが形成され、コードで結合される。例えば図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、他の実施例において、一対のイヤープラグ又はイヤーポッドを結合するのにバンドを用いることもでき、軸部はバンドの上に取り付けられる。また、実施例によっては、軸部とバンドを、一つの一体型要素として形成することもできる。このように、一対のイヤープラグ又はイヤーポッドはバンドと結合することで、バンド付きの聴力保護具が形成される。
図５及び図６は、イヤープラグ(200)の他の実施例を示しており、この実施例では、フォームシェル(202)及び軸部(204)を含んでいる。シェルは、イヤープラグの軸(210)の周りに同じ間隔で配置された三つのスプライン(206)と、前通路部(212)とを有している。図６の軸部は、チューブ状の押出しインサートであり、該インサートの前端部(216)は、一又は複数のスリット(218)を有しており、該スリット(218)により、軸部のフロントチップの可撓性及び適合性は向上するので、使用者がイヤープラグ(200)を外耳道に挿入する際、挿入を効果的かつ容易に行なうことができる。スティフネスがより高い挿入軸部として中空の筒状軸部を用いると、挿入中のイヤープラグの可撓性はより大きくなるので、快適性は向上する。中空の筒状軸部は、十分な垂直方向(柱状)の圧縮剛性を具えているので、押込み挿入の際、(スティフネスの高い支持体として軟質フォームの柱状崩壊を防止し、シェルを引き伸ばし、指先での挿入中のシェル直径を縮径することにより)効果的な補助具となると共に、(中空筒体は中実筒体ほどの剛性はなく、より曲がりやすいため)水平方向／径方向の曲げ力が作用しても十分な可撓性を具えているので、イヤープラグは、非線形の外耳道内の適所をより容易に摺動することができる。筒状軸部(204)の前端部(216)に一又は複数のスリットを設けると、軸部の前部のフープ強度が低減し、可撓性が幾分向上して、前端部(216)の衝撃力が弱められるので、図６のイヤープラグを挿入中の快適性を更に向上させることができる。使用者の外耳道の奥の部分はより敏感な神経があるため、挿入中に炎症を起こしやすい。それゆえ、軸部の前部にスリットを設ければ、挿入の容易性にさほどの影響を及ぼすことなく、使用者の快適性に顕著な改善をもたらすであろう。
図６に示す軸部の後端部(208)にも、押出後に、フランジ(214)が形成されている。軸部のフランジは、大径の後端部(208)であり、使用者はこの後端部を前方へ押しやることができる。なお、音は、フランジの周り、軸部の中央部の周り及びシェルのスプラインの間を通過することができる。軸部のフランジは、使用者が外耳道にイヤープラグ(200)を挿入する際の挿入深さを制限するのに有用でもある。軸部のフランジは表面積が大きく、挿入中、使用者の指を受けることができるので、指先の圧力は小さく着座は良好なものとなり、イヤープラグの人間工学的快適性及び制御性は向上する。限定するものでない例として、軸部の前端部の半径はボールエンドを崩壊させることができるし、或いはゾーン圧縮を用いて、軸部の長さ方向の選択された幾つかの中間位置で軸部の内径を縮径したり、軸部の長さ方向のある位置で閉じられた中空筒体をクリンプすることにより、中空軸部を完全に閉じることもできる。部分的又は完全に閉じた図６の中空軸部をクリンプすることにより、(軸部は締め付けられて)軸部の音フィルタリング特性を変えることができるので(例えば、軸部の内径が訳0.015〜0.040インチまでクリンプされる場合は、低周波数域はより効果的に遮断されるため)、クリンプの位置と大きさを利用して、イヤープラグの音減衰特性を変えることができる(ＮＲＲの範囲は約20〜約29となる)。図１４Ａ乃至図１４Ｆは、軸部を例示したもので、軸部の長さ方向のクリンプについて、大きさ、数及び位置についての種々の例を、軸部のフランジ端部の穴サイズについての種々の例と共に示している。クリンプすることで形成される回旋状経路は音を拡散し、軸部の可撓性を向上させて、本質的にヒンジとして作用するので、使用者の快適性は向上する。また、中空軸部の長さ方向の複数の位置で複数のクリンプを行なうことも可能であり、これは、イヤープラグによってもたらされる音減衰及び／又は使用者の快適性のさらなる変更を可能にする。
図６の一実施例において、中空筒状の軸部(204)には、音減衰材料が、少なくとも部分的に充填される。イヤープラグの中に音共鳴固体材料を配備すると音は外耳道の奥の方へ伝達されるが、この構成では、音共鳴固体材料の量を可及的に少なくすることにより、また、少なくした固体材料に代えて音減衰度が高いフォームを用いることにより、中空筒状の軸部は音減衰を向上させることができる。図６の一実施例では、シェル成形用材料を発泡させる前に、中空筒状の軸部はフォームシェル用モールドの中に入れられ、配向されて、軸方向に適切に配置される。発泡可能材料は、モールドから、その開口端部の少なくとも１つを通じて、中空筒状の軸部のキャビティの中へ流れる。このため、フォームシェルが作られると、フォーム材料は、筒状軸部の開口端部の少なくとも１つ(典型的には、前端部)の中に流れて、軸部は音減衰フォームで満たされる。前述したように、中空の軸部は、最初は、長さ方向のある位置である程度までクリンプされ、これを利用して、中空軸部を満たすフォームの量を変えることができる(これにより、最終のイヤープラグの音減衰特性をさらにカスタマイズすることができる)。もし、クリンプされ、部分的に閉じられた場合、フォームの一部は狭くなったクリンプ部を通って流れる(フォームを中空軸部から流出させることなく、クリンプ部より上の中空軸部の少なくとも一部を満たす)。一方、閉じられた中空軸部を完全にクリンプすると、中空軸部の長さを超えるフォームの量を効果的に制限することができる(軸部のクリンプ部より上の部分は依然としてフォーム無しの儘である)。
例えば、図６のイヤープラグの形成は、軸部を、(シェルを成形できる形状に作られた)モールドのキャビティの中に配置することによって行われ、軸部の中空キャビティには、前モールド部材(典型的には、下側モールド部材)に取り付けられたマンドレルが収容される。軸部は全体が前方へ摺動してモールド内に配置される。多量の発泡可能材料がモールドのキャビティ内に分配され、後部又は上部モールド部材は閉じられ、フォーム材料は凝固することができる。マンドレルピンにより、スリーブは確実に、フォームシェルの正確な中心位置に置かれることができる。よって製造プロセスでは、次のステップのうちの何れかのステップを選択的に含むことができ、そのステップとは、筒状押出物をスリーブの適当長さに切断するステップ、スリーブを長さ方向の任意の位置で少なくとも一度クリンプするステップ、スリーブをモールドのマンドレルピンの上を摺動させることによりスリーブをモールド内に配備するステップ、発泡可能材料がモールドに充填されたとき、該発泡可能材料が中空軸部の少なくとも１つの開口端部の中に流れ込むようにスリーブをモールド内に配置するステッップ(これは、図１１に示されるイヤープラグの実施例で、中空軸部の中へのフォームのバックフローがある)、発泡可能材料をモールドの中に分配するステップ、モールドを閉じてその後に該モールドを開くステップ、及びイヤープラグを取り外すステップである。或いは、オープンモールドを用いてイヤープラグを形成することもできる。そのような実施例において、軸部を皮膜様(skin-like)の表面を有するように形成し、フォームをモールド内に収容することにより、中央キャビティを有する中空のフォームシェル本体を形成することができる。このような実施例において、(皮膜様の表面によって形成される)モールドの第２部分は、イヤープラグの一部となるだろう。
シェルと軸部は、シェルフォームが軸部と接触しながら凝固する際、互いに化学結合される材料から形成される。図６の一実施例において、フォームシェルはＦＰＵで形成され、軸部はＴＰＵで形成される。これにより、二つの同種(相互に化学結合する)ポリマーを、モールド内で発泡可能材料が反応する間に化学結合させることができる(ＦＰＵがＴＰＵスリーブと反応して、強固な化学結合が生成される)。これにより、音減衰が改善され(フォームが軸部のキャビティを満たして、イヤープラグ要素の一体性が高められ、音が遮断されるため)、挿入中に最も大きな応力を受ける領域である界面での完全性が高められる。ＴＰＵを化学結合させる能力は、ポリマーの表面エネルギーを大きくすることによって増大する。このような手段は、限定しない例として、コロナ又はプラズマ処理、化学的プライミング又は表面エッチングであり、これらにより表面接触は増大する。或いは、溶剤結合及び／又は機械的結合(限定しない例として、フランジ及び／又はカットアウト)を用いて、シェル内で軸部を結合させることもできる。
図７及び図８にイヤープラグ(300)の他の実施例を示しており、フォームシェル(302)及び軸部(304)を含んでいる。シェル(302)にはイヤープラグの軸線上にブラインド通路(306)があり、通路は開口した後端(308)と閉じた前端(312)を有する。ブラインド通路の壁は、後端(308)の近傍に、軸部(304)をブラインド通路(306)内に保持する狭いネック部(314)を形成しており、軸部は、通路の狭いネック部(314)に滑り嵌めされている。軸部は筒状の押出しインサートであり、その前端(316)には一又は複数のスリット(318)があり、これにより、軸部のフロントチップの可撓性及び適合性が相対的に向上し、イヤープラグ(300)着用者の外耳道に効果的かつ容易に挿入することができる。軸部の後端(319)のフランジ(320)は、押出し後に形成される。軸部のフランジにより、後端(319)は大径となり、使用者はこのフランジを指先で前方に押すことができるが、音は軸部のフランジの周り及び中央部を通ることができる。軸部フランジは、使用者がイヤープラグ(300)を外耳道に挿入する際の挿入深さを制限する役割をも有する。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、イヤーチップの例示的実施例を示している。これらの実施例において、前端はほぼ塞がれているが、開口又は貫通溝を有する。このイヤーチップは、音伝達装置の音響管に取り付けられることができる(この実施例の音響管は、軸部の代替となることもあるし、また、相手方となる中空軸部と共に用いられることもできる)。中空軸部は、次に、(入ってくる音信号に干渉する外部騒音を遮断するよう設計された)シールを形成するが、所望の音信号は外耳道を通って使用者の鼓膜へ伝達することができる。
出願人はまた、このような押込み式(非ロールダウン型)のイヤーチップにおいて、挿入し易さを向上させるためには表面仕上げ特性が重要であることに留意している。それゆえ、上記実施例におけるポリウレタンフォームの高密度皮膜よりも、より滑らかな表面の方が、動摩擦係数を低下させて挿入抵抗を少なくすることができるので有利な場合がある。なお、使用中にイヤープラグがしっかりと定位置に留まるように(また、後方へ移動してイヤープラグの音減衰性が損なわれることがないように)、静摩擦係数を小さくし過ぎないことも重要である。潤滑促進材料を用いて表面処理することも有用であろう。イヤープラグの挿入特性を改善するために、このような潤滑性材料をフォームの中に導入することも有用であるかもしれないが、コストの問題が関係する。出願人は、2010年5月21日に、米国特許出願第12/784,970号、発明の名称「改善されたイヤーチップ」を出願したが、この出願は、本開示の中で直接提供する情報と不一致がなく、及び／又は矛盾がない程度において、引用を以て本願に組み入れるものとする。
このように、様々な実施例において、本発明は、低コストで製造できる中程度の騒音環境用のイヤープラグ(一般的に、フラッター減衰を有する)を提供するものであり、頑丈で耐久性があって汚れにくく、及び／又は再使用のために清浄を容易に行なうことができるので、使用経験が少なく不慣れな使用者でも、(ロールダウンは必要がないため)容易に、外耳道の中に正しく配置することができる。実際、本発明は、再使用可能な一般的イヤープラグよりも著しく低コストであるので、標準的な使い捨て式イヤープラグとも競合することができる。また、一般的な使い捨て式イヤープラグよりも汚れにくく、拭いてきれいにすることができるので、繰り返して再使用が可能であり、中、長期に亘って、有効に使用することができる。それゆえ、本発明のイヤープラグは、中、長期に亘って使用できるイヤープラグという新しいカテゴリーを本質的に生み出すものであり、特性は、現在市販されている典型的な使い捨て式イヤープラグと、より高価な再使用可能なイヤープラグとのほぼ中間である。イヤープラグはシェルと軸部を含み、シェルはブラインド通路がその後端の中を延びており、軸部はブラインド通路(キャビティ)の中にある。シェルは、必要に応じて、壁の厚み、減衰向上バッフル、スプライン、及び／又は内部規制部を変えることができる。シェルの通路の壁には、必要に応じて、イヤープラグの軸周りに周方向に間隔をあけて複数のスプラインを形成することもでき、軸部の少なくとも後部は前記スプラインにより軸方向を摺動しながら案内される。イヤープラグの一実施例において、軸部は断面が一定であり、シェルに締まり嵌めされ、スプラインの中に形成される肩部によりシェル内に保持される。イヤープラグの他の実施例において、軸部の前端はシェルに締まり嵌めされ、軸部の後端に形成されたフランジは、スプラインに沿って摺動可能である。或いは、シェル本体のキャビティは、単純(例えば、内側表面が滑らかで連続的)なもので、軸部の外形は複雑(例えば、突起又はカットアウトがある)なものである。また、実施例によっては、軸部のフロントチップはシェル本体に化学的に結合されることもできる。シェルは、好ましくはポリウレタンフォームから成形され、シェルの内側表面及び外側表面の皮膜として、シェルの衛生性、靱性及び耐久性を向上させると共に、フラッター減衰をもたらすものである。中空の筒状軸部(音減衰を向上させるために、フォームを充填することもできる)を用いることにより、快適さ要素(comfort factor)も向上させることができる。また、軸部は、前端部に一又は複数のスリットを設けることもでき、及び／又は長さ方向に一又は複数回のクリンプを施すこともできる。図１２Ａ−図１２Ｍは、このようなイヤープラグの例示的実施例を示している(これらの図に示される実施例の軸部は、一般的に、中空のシェル本体よりも短いが、他の実施例では、軸部は中空のシェル本体の後端から外側へ突出することもできる)。
前述した具体例はイヤープラグに関するものであるが、この開示はそのような聴力保護用に限定されるものではないことは理解されるべきである。例えば、種々のイヤーチップに適用することもできる。また、前述の図は、フラット減衰で中程度の聴力保護を提供する様々な例示的装置、システム及び技術の例、並びに前記装置を製造し使用する方法を提供するものである。これらの図は、単なる例示に過ぎず、本開示の範囲は、具体的実施例を越える広がりを有し、発明の概念(全ての均等物を含む)の全ての範囲に亘るものである。
この明細書に開示された原理に基づいて様々な実施例を示し記載したが、当業者によって、開示の精神及び記載から逸脱することなく、実施例の変更を行なうことはできる。この明細書に記載した単なる代表例であって、限定することを企図するものではない。多くの変形、組合せ、及び変更が可能であり、それらは開示の範囲内である。従って、保護の範囲は上記記載によって限定されるものではなく、特許請求の範囲によって規定されるものであり、その範囲は特許請求の範囲の主題の全ての均等物を含むものである。更に、上記の利点及び特徴は特定の実施例に関するものであるが、上記利点の一部又は全部を達成できる方法及び構造、あるいは上記特徴の一部又は全部を有する方法及び構造に限定されるものではない。
また、この明細書中の頭書きは、37C.F.R. 1.77に基づくものであり、それ以外のものは組織的なキュー(organizational cues)である。これらの頭書きは、特許請求の範囲に規定された開示に由来する発明を限定し、特徴づけるものではない。例えば、“発明の分野”という見出しとなっていても、特許請求の範囲は、この見出しの項において選択された言語に限定されるものでなく、いわゆる分野を記載したものである。また、“背景”における技術説明では、ある技術が、この開示における全ての発明に対する先行技術であることを認めるものとして解されるべきではない。“要旨”についても、特許請求の範囲に規定された発明の特徴を限定するものとして解すべきではない。更に、この開示において単数形の“発明”に対するいかなる言及も、この開示の中で新規性は一点だけであることを主張するために用いられるべきでない。複数の発明についても、この開示から由来する複数の請求項の限定に基づいて記載されることができ、そのような請求項の記載は、保護される発明及びその均等物を規定するものである。この明細書で用いられる“具える又は含む(comprising)”という語は、限定的なものではなく、広く含むことを意味するものと広義に解されるべきである。この語は、特許文献においては、限定するものでなく、他の要素が存在してもよいことを意味するものである。全ての例において、特許請求の範囲は、この開示に照らしてそれらの利点を考慮されるものとし、見出しの記載によって制約を受けるものでない。

Claims (19)

  1. フォームプラスチック材料から形成され、外耳道の表面に接触するよう構成された外側表面、ほぼ閉じた前端、開口した後端、内側表面及び中心軸を有する中空本体と、
    中空本体よりもスティフネスが高い可撓性材料から形成され、中空本体の中心軸にほぼ沿って配置された軸部と、を具えるイヤープラグ装置であって、
    中空本体はキャビティを包囲し、
    軸部はフロントチップ及び後端を含み、
    軸部の後端はフランジを含み、
    軸部の後端が中空本体の開口した後端から外へ延在しないように、軸部は中空本体の中に完全に収容され、
    軸部の後端は中空本体の開口した後端から中の位置にあって、中空本体の後端に指先を受けることができる凹所が形成され、
    中空本体は３又は４以上のスプラインがキャビティの中に突出して、キャビティ内で中心軸にほぼ沿った適当な位置で軸部を支持し、
    中空本体の内側表面及び外側表面は、ほぼクローズドセルの皮膜を具えている、イヤープラグ装置。
  2. 軸部のフロントチップは、中空本体に化学的に接合される請求項１の装置。
  3. 中空本体の前端はポケットを含んでおり、軸部のフロントチップはポケット内に押し込んで嵌められる請求項１の装置。
  4. 軸部は、中空チューブを含んでおり、軸部のフロントチップは少なくとも１つのスリットを有する請求項１の装置。
  5. 軸部の中空チューブには、少なくとも一部分にフォームプラスチック材料が充填される請求項４の装置。
  6. 軸部は、前端と後端との中間部でクリンプされて、軸部の外径は狭められている請求項４の装置。
  7. 中空本体の前端は、放物線形のチップであり、中空本体のフォームプラスチック材料はオープンセルフォームを含んでいる請求項１の装置。
  8. 中空本体の内側表面及び外側表面の皮膜の厚さは約20分の1ｍｍのオーダであって、ほぼ連続している請求項１の装置。
  9. 中空本体はポリウレタンフォームを含み、軸部はＴＰＥを含んでいる請求項１の装置。
  10. オープンセルフォームから形成され、外耳道の表面に接触するよう構成された外側表面、ほぼ閉じた前端、開口した後端、内側表面及び中心軸を有する中空本体と、
    中空本体よりもスティフネスが高い可撓性材料から形成され、中空本体の中心軸にほぼ沿って配置された軸部と、を具えるイヤーチップ装置であって、
    軸部の後端はフランジを含み、中空本体の内側表面と外側表面は、ほぼクローズドセルの皮膜を具えている、イヤーチップ装置。
  11. 皮膜の厚さは約20分の1ｍｍのオーダであり、中空本体の残部を形成するオープンセルフォームよりも高密度であって、ほぼ連続している請求項１０の装置。
  12. オープンセルフォームは、皮膜による低周波数域での減衰向上により、音のフラッター減衰をもたらす請求項１０の装置。
  13. 軸部は、フロントチップと後端を含み、軸部のフロントチップは中空本体に化学的に結合され、軸部は、軸部の後端が中空本体の開口した後端から外へ延在しないように、中空本体の中に完全に収容され、軸部の後端は中空本体の開口した後端から中の位置にあって、中空本体の後端に指先を受けることができる凹所が形成される請求項１０の装置。
  14. フォームプラスチック材料から形成され、外耳道の表面に接触するよう構成された外側表面、ほぼ閉じた前端、開口した後端、内側表面及び中心軸を有する中空本体と、
    中空本体よりもスティフネスが高い可撓性材料から形成され、本体の中心軸にほぼ沿って配置された軸部と、を具えるイヤーチップ装置であって、
    軸部は中空本体よりも短く、
    軸部はフロントチップと後端を含み、
    軸部の後端はフランジを含み、
    軸部は、軸部の後端が中空本体の開口した後端から外へ延在しないように、中空本体の中に完全に収容され、
    軸部の後端は中空本体の開口した後端から中の位置にあり、中空本体の後端に指先を受けることができる凹所が形成されている、イヤーチップ装置。
  15. フォームプラスチック材料は、オープンセルのラテックス改質ポリウレタンフォームを含み、中空本体の内側表面及び外側表面はほぼクローズドセルの皮膜を具えている請求項１４の装置。
  16. 軸部と中空本体は同種材料で形成され、軸部と中空本体は、軸部の少なくともフロントチップにて化学結合されている請求項１４の装置。
  17. 中空本体は、奇数で複数のスプラインがキャビティの中に突出している請求項１４の装置。
  18. チップを有するコードをさらに具えており、コードのチップは中空本体のフォームプラスチック材料の中に埋設され、コードは中空本体にしっかりと取り付けられている請求項１４の装置。
  19. イヤーチップは、イヤープラグである請求項１４の装置。
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