JP5809250B2 - 改良された耳取り付け具 - Google Patents

Description

音響エネルギーをユーザーの外耳道の中に送る諸部品を組み込んだ多彩な電気装置と電子装置が存在している。そのような装置の代表例として、補聴器と、携帯電話や携帯式オーディオ・プレイヤーなどのためのいわゆる“耳に差し込む”ヘッドホンがある。音響エネルギーを外耳道に直接送るための耳取り付け具にはいくつかの構成がある。それは例えば、開放型耳取り付け具、開放フィット、閉鎖型耳取り付け具、発泡体製取り付け具などである。そのような耳取り付け具を利用した補聴器の例として、耳の裏側（BTE）型、耳の中（ITE）型、外耳道の中（ITC）型、完全に外耳道の中（CIC）型、耳の上方（OTE）型、開放フィット型などがある。それぞれの耳取り付け具は、音響性能とユーザーの快適さとその他の基準の妥協の産物であることが知られている。

開放型補聴器または開放型耳取り付け具は、外耳道の中に配置するために成形された取り付け具を備えることができる。取り付け具そのものは、外耳道にフィットするよう十分に弾性のあるポリマー製耳部品を備えることができる。開放型耳取り付け具がそのような名称になっているのは、外耳道と外部環境の間にいくらか隙間が存在するからである。

そのような隙間のおかげで閉塞効果として知られる望ましくない音響特性を減らすことができる。閉塞効果によってユーザーは低周波数または低音がより大きく感じられ、しかもおそらくはより歪んで聞こえる可能性がある。閉塞効果に一般に関係する音源として、ユーザー自身の声、噛む動作、それ以外の顎の動きなどがある。開放型耳取り付け具はこの効果を小さくする。なぜなら耳取り付け具の中にある開放領域によって外耳道に送られる音響エネルギーの一部を逃がすことができるからである。そのような開放型耳取り付け具によって外耳道と外部環境の間の空気交換が増大すると、ユーザーの快適さも向上する可能性がある。しかしそのような開放領域または通路にはいくらかの利点があるものの、他の望ましくない音響効果が促進される可能性がある。

開放型耳取り付け具に設けられている開放領域によって寄生共振、すなわち音を歪ませる共振が起こる可能性がある。約1〜3.5 kHzの周波数範囲での歪みが特に重要であり、その歪みによって音響性能が顕著に低下する可能性がある。さらに、開放領域から音響エネルギーが逃げていくとき、その音響エネルギーの一部が失われる可能性がある。一般に、外部環境からの隔離がうまくなされないため、外部の音が耳取り付け具の周囲から外耳道の中へと直接漏れ出す。

ユーザーの快適さを維持したまま音響性能を改善した開放型耳取り付け具が明らかに必要とされている。

改良された耳取り付け具の一実施態様の全体図である。 改良された耳取り付け具の一実施態様の全体図である。 改良された耳取り付け具が外耳道に挿入された状態を示している。 改良された耳取り付け具が補聴器に取り付けられた状態を示している。 改良された耳取り付け具の別の一実施態様の全体図である。 改良された耳取り付け具の別の一実施態様の全体図である。 実施例1の改良された耳取り付け具と、比較例の開放型耳取り付け具および閉鎖型耳取り付け具で音響性能を比較した図である。 実施例1の改良された耳取り付け具と、比較例の開放型耳取り付け具および閉鎖型耳取り付け具で音響性能を比較した図である。 音響性能の測定に用いる試験装置の模式図である。 音響性能の測定に用いる試験装置の模式図である。

本発明は、外耳道に音響エネルギーを直接送るのに用いられる耳取り付け具に関する。より詳細には、耳取り付け具に多孔性材料の領域を設けることで、その耳取り付け具が、従来の開放型または閉鎖型の耳取り付け具と比べて改善された音響性能を提供すると同時に、ユーザーにとってそのような開放型設計の快適さが維持されるようにする。

図1A、図1B、図2に示してあるように、本発明の開放型耳取り付け具（100）は、外耳道の内部方向を向いた内面（14）と、耳の外部方向を向いた外面（12）とを有する本体（10）を備えている。本体はポリマーにすることができ、外耳道の面に一致した形状の周辺同形部（16）をさらに備えている。本体は、全体をエラストマーで構成すること、またはエラストマー部を含むことができる。そのようにすると、本体が外耳道にフィットしやすくなる。開口部（18）がポリマー製本体を貫通して内面から外面へと延びている。多孔性材料（20）がポリマー製本体に設けられた開口部を覆っている。図1からわかるように、音響源（22）がポリマー製本体の表面または内部に配置されている。音響源は、電気音響トランスデューサ（例えば圧電スピーカや、音響エネルギーを発生させる別のトランスデューサ）にすることができる。あるいは本体は、図3に示したように可撓性音チューブ（30）に接続して補聴器（32）に取り付けることができる。この実施態様では、音は、音チューブを通じて外耳道に直接伝えられる。

本体は、弾性のある柔らかいエラストマー材料（例えばシリコーン・ゴムやそれ以外の柔らかいポリマー）で構成することができる。本体は、圧縮性発泡体（例えばポリウレタン、ポリ塩化ビニル）で構成することもできる。そのような構成では、発泡体を所定の位置に保持するため本体に堅固なプラスチック製アダプタを設けるとよい。本体は公知の方法で形成することができ、任意の形にすることができる。形状として、ドーム形、フルート形、円錐形、星形、球根形や、それ以外の形状が挙げられる。

本体の内面から外面へと延びる開口部は、形状、サイズ、数を任意に決めることができる。開口部の形状と数は、外耳道と外部環境の間で十分な空気交換がなされて閉塞効果が減るように選択する。開口部は、公知の機械的手段（例えば射出成形、パンチング）によってポリマー製本体に形成することができる。

開口部を覆う多孔性材料は、織布、不織布、ファブリック、ニット、膜などの材料の中から選択することができる。これらの材料は、ポリマーであるポリウレタン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ペルフルオロアルコキシポリマー（PFA）、ポリオレフィン、フッ化エチレンプロピレン（FEP）、アクリルコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）から製造されるが、材料がこれらに限定されることはない。多孔性材料は、アメリカ合衆国特許第5,814,405号または第3,953,566号の教示内容に従って製造される延伸PTFEであることが好ましい。ポリマー多孔性材料は、例えばアメリカ合衆国特許第5,116,650号、第5,462,586号、第5,286,279号、第5,342,434号に記載されている教示内容を利用して疎油性にできることが望ましい。

多孔性材料は、公知の任意の取り付け手段（例えば接着剤、熱接合、挿入成形）によってポリマー製本体に取り付けることができる。

図4Aと図4Bは、本発明の別の一実施態様を示している。この実施態様（40）では、本体は、不透過性ポリマー材料（44）に多孔性材料（42）を部分的に装填することによって構成される。多孔性材料は、装填された場所においてエラストマーのための足場となる。本体は、上に記載したような形状にされる。多孔性材料のいくつかの領域は装填されないままにされる。装填されないそれらの領域は、多孔性媒体を通じた空気交換および音波伝達のための開口部となる。上に説明したように、装填されない領域の形状と数は、空気と音響エネルギーが十分に交換されてユーザーにとって快適で音響性能が優れた状態になるように選択する。多孔性材料の中に配置されるエラストマーの例として、フルオロエラストマー、EPDM（エチレンプロピレンジエンゴム）、ポリシオプレン、ブチルゴム、エチレン酢酸ビニル、ニトリルゴムなどが挙げられる。

実施例1

ドーム形のシリコーン部品（部品番号第10417709、The Hearing Company社）を用いて開放型耳取り付け具を構成した。傾斜させた円形パンチを使用してシリコーン部品のドーム部に直径1.75mmの同じサイズの8つの開口部を穿孔した。開口部は、中心間の距離を2.3mmにしてドームのまわりに円形パターンに配置した。空気透過率が100フレージャーで質量が2 g/m²のePTFE膜ですべての開口部を覆った。その膜は、DOW CORNING（登録商標）732封止材をシリコーン部品の周辺部に付着させることによって、または膜をシリコーン部品の上に被せることによってそのシリコーン部品に取り付けた。過剰な膜はシリコーン部品の周辺部の縁部のまわりで切除した。多孔性膜で覆われたシリコーン部品の音響性能を測定した。結果を、x軸を周波数（Hz）とし、y軸を利得（20μPaの基準からのdB）としたグラフとして図5Aと図5Bに示す。この実施例の開放型耳取り付け具は、MVTRが38 mg/日であった。この耳取り付け具からの空気流の測定値は、背圧0.025 psiで50リットル／時であった。

比較例

2種類の耳取り付け具を本発明の開放型耳取り付け具と比較した。

第1の比較例は、製造者から直接入手したままの状態のドーム形のシリコーン部品（部品番号第10417709、The Hearing Company社）を備える閉鎖型耳取り付け具であった。この閉鎖型耳取り付け具のMVTRの測定値は5 mg/日であった。この閉鎖型耳取り付け具を通過する空気流はゼロであった。

第2の比較例は、上記のドーム形シリコーン部品から構成した。しかしこの比較例では、（膜で覆った実施例の製造に記載したようにして）ドーム形のシリコーン部品にサイズが1.75 mmの8つの開口部を穿孔して構成した。この比較例の開放型耳取り付け具はMVTRが38 mg/日であった。この耳取り付け具からの空気流の測定値は、背圧0.025 psiで113リットル／時であった。

両方の比較例の音響性能を測定した。結果を、x軸を周波数（Hz）とし、y軸を利得（20μPaの基準からのdB）としたグラフとして図5Aと図5Bに示す。

図5Aに示してあるように、約2 kHzの周波数では、多孔性膜で覆った実施例1の耳取り付け具は、共振ピークを示さない。それに対して同じ周波数で多孔性カバーなしの第2の比較例の開放型耳取り付け具は、共振ピークを示す。そのため多孔性材料で覆った本発明の開放型耳取り付け具の音響性能が改善されていることがわかる。第1の比較例の閉鎖型耳取り付け具は、より低い周波数の範囲（1000 Hz未満）でピークを示し、より高い周波数では利得の低下も見られる。利得の低下は、隔離が増大することを示している。

図5Bに示してあるように、低周波数の範囲（1 kHz未満）では、実施例1の耳取り付け具は平坦な応答を示す。それに対して同じ周波数範囲で第1の比較例の閉鎖型耳取り付け具は、約700〜800 Hzに共振ピークを示す。このピークが閉塞効果の原因となる。

試験法

空気透過率

フレージャー透過率は、試験サンプルを横断して12.7 mmの水柱の圧力低下があるときの空気流量を立法フィート／サンプルの面積（平方フィート）／分を単位として示した値である。空気透過率は、ガスケット付きでフランジのある円形固定具に直径17.2 cm（面積232 cm²）の円形開口部を設けたものの中に試験サンプルを固定して測定した。このサンプル固定具の上流側は、乾燥圧縮空気の供給源と直列な流量計に接続した。このサンプル固定具の下流側は、大気に向かって開放した。サンプルを通過する流量を測定し、フレージャー数として記録した。

水蒸気透過率

この試験では、耳取り付け具を通過する水蒸気透過率を測定する。先端にゴム製キャップを取り付けたガラス製バイアル［部品番号15040G 60、製造者：Kimble Chase社］に50 mlの脱イオン水を満たした。キャップの先端を切除して円筒形ゴム部材を作り出すことで、耳取り付け具にぴったりフィットするようにした。耳取り付け具をゴム部材の穴の中に挿入した。直径が0.125インチで長さが0.25インチのステンレス鋼製のピンを用いて耳取り付け具の音響ポートを塞ぎ、水分がドーム領域にだけ拡散・透過するようにした。水を満たしたガラス製バイアルの中に挿入した上記の耳取り付け具を備える装置を、温度が22℃、相対湿度が50％に制御された環境に置いた。この時点から、装置の重量を24時間ごとに1週間にわたって記録した。Metler Toledo Corporation社が製造したモデルAG204天秤を使用した。重量の損失を、耳取り付け具を通じた拡散による水分の損失であるとした。重量の損失は、1週間にわたってmg/日の単位で記録した。この値を水蒸気透過率（MVTR）と呼ぶ。最後から4回分の測定の平均値を用いると、最初の何回かの測定の間は非定常状態であることが明らかになった。

耳取り付け具を通過する空気流

内径（ID）9 mm、長さ約10 cmのチューブを空気流試験装置［モデル520流れ試験装置、ATEQ社］に接続した。耳取り付け具をチューブの中に押し込んでフィットさせた。耳取り付け具の音響ポートをピンで塞ぎ、その耳取り付け具のドーム部を通過する有効空気流を測定した。0.025 psiの背圧を加え、空気流をリットル／時の単位で記録した。

音響性能

フィードフォワード信号能力

以下の試験法では、耳取り付け具を通過して漏れてくる（補聴器によって増幅されていない）外部信号を測定することによって耳取り付け具のフィードフォワード信号能力の特徴を明らかにする。試験装置は、無エコー測定箱（Bruel & Kjaer社、部品番号4232）と、調整器および増幅器（Bruel & Kjaer社、部品番号2716）と、マイクロフォン（62）（偏極型のB & Kフィールド・マイク、部品番号4947）と、サウンド・カード（Lynx Studio Technology社、部品番号：Lynx TWO-A）付きのPCと、ソフトウエア（SoundCheck v8.11、Listen社）で構成した。長さ約36 mmで内径約9 mmの外耳道を有するヒトの耳の立体リソグラフィ・モデル（66）を耳カプラーとして使用した。試験装置の模式図を図6Aに示す。

ピンで塞いだ中央音響ポートを有する耳取り付け具（68）を耳カプラーの中に挿入した。ソフトウエアの”STWEEP（登録商標）機能を用いて10000 Hzから100 Hzまでのサイン波掃引を音刺激として使用した（刺激の振幅は50 mV、増幅器の利得は30 dB）。無エコー測定箱の中のスピーカー（70）を音源として使用してこの音刺激を与えた。SoundCheckソフトウエアを使用し、システムの利得と周波数の関係を示す性能グラフを生成させた。

伝導効果

頭蓋骨と組織を通じた内耳への音波の伝導に耳と取り付けシステムの音響特性が組み合わさって閉塞効果の感知につながる可能性がある。この試験により、内部振動に対する外耳道の応答をシミュレーションした。試験装置の模式図を図6Bに示す。耳カプラーの側部ポート（71）にある受信器［図示せず、ソニオン・モデル2303］で音刺激を与えた。ソフトウエアの”STWEEP（登録商標）機能を用いて10000 Hzから100 Hzまでのサイン波掃引を音刺激として使用した（刺激の振幅は50 mV、増幅器の利得は18 dB）。SoundCheckソフトウエアを使用し、システムの利得と周波数の関係を示す性能グラフを生成させた。低周波数の範囲（1 kHz未満）にある相対的な利得ピークは、閉塞効果の原因となることが知られている。
本発明の実施態様の一部を以下の項目［１］−［６］に記載する。
［１］
外耳道の中に挿入する装置であって、
a）該外耳道の表面にフィットする形状の周辺部を有するポリマー製本体と、
b）該ポリマー製本体の中に配置されていて音響エネルギーを該外耳道に送る音響源と、
c）該ポリマー製本体を貫通して延在する少なくとも1つの開口部と、
d）該ポリマー製本体の該少なくとも1つの開口部を覆う多孔性材料と、
を備える装置。
［２］
前記少なくとも1つの開口部が多孔性延伸PTFEで覆われている、項目1に記載の装置。
［３］
前記多孔性材料が疎油性である、項目1に記載の装置。
［４］
外耳道の中に挿入する装置であって、
a）内面と外面とを有し、多孔性材料を含むポリマー製本体と、
b）前記ポリマー製本体の第2の部分が空気不透過性であるように、前記多孔性材料の第2の部分の中の少なくとも一部に配置されるエラストマーと、
c）該ポリマー製本体の中に配置されていて音響エネルギーを外耳道に送る音響源と、
を備え、
該多孔性材料の第1の部分が該内面と該外面との間の空気交換を提供する、
装置。
［５］
前記ポリマー製本体が、連続気泡ポリウレタン発泡体を含む、項目4に記載の装置。
［６］
前記エラストマーが、フルオロエラストマー、フルオロシリコーン、シリコーン、ポリブタジエン、スチレン-ブタジエン、エチレンプロピレンジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、及びエチレン酢酸ビニルから成るリストから選択される、項目4に記載の装置。

Claims (15)

1. 外耳道の中に挿入する装置であって、
   a）該外耳道の表面にフィットする形状の周辺部、内面および外面を有するポリマー製本体と、
   b）該ポリマー製本体の中に配置されていて音響エネルギーを該ポリマー製本体の内面にある該外耳道に送る音響源と、
   c）該ポリマー製本体を貫通して延在する少なくとも1つの開口部と、
   d）前記少なくとも1つの開口部を覆う多孔性材料と、
   を備え、
   該ポリマー製本体の少なくとも一部がエラストマーであり、前記少なくとも１つの開口部が該形状の周辺部に設けられ、前記音響源から離れていて該少なくとも１つの開口部を通じて該内面と該外面との間の空気交換を提供する装置。
2. 前記多孔性材料が多孔性延伸PTFEを含む、請求項1に記載の装置。
3. 前記多孔性材料が疎油性である、請求項1に記載の装置。
4. 外耳道の中に挿入する装置であって、
   a）内面と外面とを有し、多孔性材料を含むポリマー製本体であって、該多孔性材料の第１の部分は複数の領域を有する、ポリマー製本体と、
   b）前記ポリマー製本体の前記多孔性材料の第2の部分が空気不透過性であり、外耳道の表面にフィットする形状の周辺部を含むように、前記第２の部分に装填される、エラストマーと、
   c）該ポリマー製本体の中に配置されていて音響エネルギーを該ポリマー製本体の内面にある該外耳道に送る音響源と、
   を備え、
   ここで前記多孔性材料の前記第１の部分の前記複数の領域は前記エラストマーで装填されず此処を通じて前記ポリマー製本体の前記内面と前記外面との間の空気交換を提供し、 前記多孔性材料の前記第１の部分の前記装填されない少なくとも１つの複数の領域は該形状の周辺部に設けられ、前記音響源から離れている、
   装置。
5. 前記ポリマー製本体が、連続気泡ポリウレタン発泡体を含む、請求項4に記載の装置。
6. 前記エラストマーが、フルオロエラストマー、フルオロシリコーン、シリコーン、ポリブタジエン、スチレン-ブタジエン、エチレンプロピレンジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、及びエチレン酢酸ビニルから成るリストから選択される、請求項4に記載の装置。
7. 前記ポリマー製本体を貫通して延びる複数の開口部をさらに含み、前記複数の開口部は前記音響源から離れており此処を通じて前記内面と前記外面との間の空気交換を提供する、請求項１に記載の装置。
8. 前記複数の開口部が前記音響源のまわりに配置されている、請求項７に記載の装置。
9. 前記多孔性材料が、前記複数の開口部を覆う膜を含む、請求項７に記載の装置。
10. 前記膜が延伸ＰＴＦＥを含む、請求項９に記載の装置。
11. 前記複数の開口部が機械的に該ポリマー製本体に形成される、請求項７に記載の装置。
12. 開放型耳取り付け具を通過して該外面で受けとった外部音響信号について、該解放型耳取り付け具は１ｋＨｚから２ｋＨｚの間の音響周波数で実質的に一定の利得を提供する、請求項１に記載の装置。
13. 開放型耳取り付け具を通じて背圧0.025 psiに対して50リットル／時の空気流を提供する、請求項１に記載の装置。
14. 該多孔性材料が、該第２の部分のエラストマーのための足場を提供する、請求項４に記載の装置。
15. 前記複数の領域が前記音響源のまわりに配置されている、請求項４に記載の装置。

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