JP7204224B2

JP7204224B2 - 聴音装置

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Publication number: JP7204224B2
Application number: JP2020153138A
Authority: JP
Inventors: 端明謝
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Priority date: 2020-09-11
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Also published as: WO2022054714A1; CN116671126A; JP2022047311A

Description

本発明は、骨に振動を与えることで音を認識させる骨伝導を利用した聴音装置に関するものである。

従来より、音楽や会話を聴く手段として、ヘッドホンやイヤホンなどのような装置（以下、聴音装置という。）が広く使用されてきている。このような聴音装置としては、空気伝導を利用したものと骨伝導を利用したものとがある。空気伝導を利用したものは、電気信号として入力された音源を空気の振動に変換して鼓膜に伝えて振動させ、鼓膜の振動が耳の奥の中耳を通って、脳に音の情報が伝達され認識される仕組みを利用している。

一方、骨伝導を利用した聴音装置は、電気信号として入力された音響信号を機械的な振動に変換し、その振動を適切な位置から骨に与えて骨に振動を伝え、その振動により伝わる骨伝導音で音を認識させるものである。この骨伝導を利用した聴音装置は、ヘッドホンやイヤホンのように耳孔に挿入して使用する必要がなく、耳には周囲の音が遮蔽されることなく入ってくるので、装着していても安全である。また、鼓膜の振動を利用しないことから、難聴の人でも音を認識することができ、補聴器等への利用も進められている（例えば特許文献１）。

特開平０２－６２１９９号公報

このような骨伝導を利用した聴音装置は、振動部を適切な位置に当接させることで聴音が可能となる。適切な位置としては、例えば、こめかみや乳様突起と呼ばれる部位が挙げられる。

一方、効率よく骨伝導を利用するためには、ある程度の力で振動部を対象部位に押し付ける必要がある。例えば、ある程度の弾性力で対象部位を挟み込むことで、振動部を対象部位に押し付ける必要がある。しかし、聴音装置を脱着する際には、弾性部を変形させる必要があるため、変形によって弾性部が破損する恐れがある。特に、弾性部の内部に電線等が収容される場合には、弾性部に局所的な変形があると、内部の電線等の損傷の恐れがある。また、長期の利用によって、弾性部の弾性力が徐々に低下し、振動部の対象部への押圧力が低下する恐れがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、装着性に優れる聴音装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明は、骨伝導を利用した聴音装置であって、基板とバッテリーとが収容される本体部と、音響電気信号を振動に変換して振動を出力する振動部と、前記振動部を利用者に押圧するための弾性部と、を有し、前記弾性部は、形状記憶合金製の管状の芯材と、前記芯材の内部に配置された電線とを有し、耳を表側と裏側から挟み込む一対の挟持体を有し、前記弾性部は、一対の前記挟持体同士を連結する連結部であり、前記連結部によって、前記挟持体を耳に装着可能であり、前記振動部は、一方の前記挟持体に収容され、前記本体部は、他方の前記挟持体に収容され、前記一方の挟持体には、耳の表側または耳の裏側に接触して振動を伝達する伝達面が設けられ、前記電線によって、前記他方の挟持体から前記一方の挟持体の内部の前記振動部へ電気信号が伝送されることを特徴とする聴音装置である。

前記連結部は、それぞれの前記挟持体を湾曲形状で連結し、湾曲形状の外周面側において、湾曲形状に沿ってタッチスイッチが配置され、前記タッチスイッチによって聴音装置の操作が可能であってもよい。

前記芯材の外周面の少なくとも一部が、樹脂で被覆されてもよい。

前記電線と前記振動部とは、コネクタ構造によって接続されてもよい。

前記連結部は湾曲形状を有し、前記芯材の断面形状は、湾曲方向につぶれた偏平形状であってもよい。

本発明によれば、振動部を利用者に押圧するための弾性部が、形状記憶合金で形成されるため、大きな変形があっても破損することがなく、また弾性力が低下することもない。また、電線等の保護管として、管状の形状記憶合金を用いるため、弾性部を大きく変形させても、局所的な変形がなく、内部の電線等を確実に保護することができる。

また、弾性部が一対の挟持体を連結する連結部であり、挟持体によって耳介を表裏から挟み込むようにして聴音装置を取り付けることができれば、振動部を効率よく、耳介又は耳介近傍に当接させることができる。この際、振動部が収容される一方の挟持体と、振動部に電気信号を伝送し、バッテリー等を収容する他方の挟持体とが別々に構成されれば、振動部が収容される一方の挟持体をコンパクトにすることができ、挟持体の伝達面を効率よく耳介に接触させることができる。特に、一方の挟持体を耳介の表側に配置する場合でも、目立ちにくく見た目にも優れる。

また、連結部が湾曲形状であり、湾曲形状の外周面側において、湾曲形状に沿ってタッチスイッチを配置すれば、タッチスイッチによって聴音装置の操作が可能となる。このため、聴音装置の操作が容易である。

また、芯材の外周面の少なくとも一部を樹脂で被覆することで、芯材の破損を抑制することができる。

また、電線と前記振動部とは、コネクタ構造によって接続されれば、聴音装置の組立が容易である。

また、芯材の断面形状を偏平形状とすることで、連結部の変形が容易である。

本発明によれば、装着性に優れる聴音装置を提供することができる。

聴音装置１の斜視図。（ａ）は聴音装置１の側面図、（ｂ）は聴音装置１の構成を示す図。（ａ）は、図２（ａ）のＤ－Ｄ線断面図、（ｂ）は、（ａ）の他の実施形態を示す図。図２（ａ）のＥ部の拡大断面図。利用者の耳介２１に聴音装置１を装着した状態を示す概念図。（ａ）～（ｃ）は、利用者の耳介２１に対して、挟持体３ａの配置を調整する状態を示す概念図。聴音装置１ａを装着した状態を示す概念図。

以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、聴音装置１の斜視図、図２（ａ）は聴音装置１の側面図（連結部５の湾曲形状を正面から見た図）、図２（ｂ）は、聴音装置１の構成を示す概念図である。骨伝導を利用する聴音装置１は、主に、挟持体３ａ、３ｂ、連結部５、振動部７、基板９、バッテリー１１等から構成される。本実施形態では、連結部５が、振動部７を利用者に押圧するための弾性部６となる。

一対の挟持体３ａ、３ｂは、所定の間隔をあけて対向して配置され、弾性部６である連結部５で連結される。連結部５は、弾性変形が可能であり、挟持体３ａ、３ｂで耳介を挟み込んだ状態で聴音装置１を保持し、聴音装置１を耳に装着することができる。すなわち、挟持体３ａ、３ｂは耳介を表側と裏側から挟み込む部位である。なお、連結部５についての詳細は後述する。

図２（ｂ）に示すように、一方の挟持体３ａの内部には、振動部７が収容される。振動部７は、電気信号として入力された音響信号を機械的な振動に変換して振動を出力する部位である。なお、音響電気信号を振動に変換するとは、外部から入力された音響電気信号を機械振動に変換することであり、例えば、音響電気信号によってダイヤフラム等を振動させることで、音響電気信号を骨に伝達する機械振動に変換する。なお、本発明においては、振動部７における振動方式は、特に限定されるものではなく、音響電気信号を機械振動に変換できればよく、圧電式、電磁式、超磁歪など、従来から用いられている方法を採用することができる。

このようにして得られる振動は、挟持体３ａの一方の面における伝達面１５から利用者の骨に伝達される。本実施形態では、挟持体３ａの伝達面１５は、挟持体３ｂに対向する向きに形成される。なお、振動部７の振動が挟持体３ａの筐体等に伝わることを抑制するため、所定の部位に制振材８を配置してもよい。

ここで、挟持体３ａから耳介の軟骨へ効率よく振動を伝達するためには、挟持体３ａの伝達面１５が耳介の小さなスペースに配置できるように、挟持体３ａのサイズは、十分に小さいことが望ましい。例えば、１０φ以下のサイズの振動子を用いることで、挟持体３ａのサイズを小さくすることができるため望ましい。

挟持体３ａの伝達面１５は、装着者の皮膚に直接触れるので、装着時に痛みや不快感を与えない素材で構成される。例えば、合成樹脂や合成ゴム等が挙げられ、これに限られないが、耳介に当接するものであるため、可撓性や柔軟性を有する素材で構成されることが好ましい。

他方の挟持体３ｂは、外形が、略円柱形状の部位を有する。挟持体３ｂの略円柱形状の軸方向は、挟持体３ａとの対向方向に対して略垂直に配置される。すなわち、挟持体３ｂの、挟持体３ａとの対向面は、略円柱形状の側面であって、曲面で形成される。

なお、略円柱形状の部位を有するとは、端面に平坦な面が無くてもよく、断面が略円形であって、断面に垂直な方向が長手方向（軸方向）となるような形状であればよい。また、連結部５の湾曲形状を正面から見た際に（挟持体３ｂの軸方向から見た際に）、挟持体３ａとの対向面が曲面となるように形成されれば、略円柱形状でなくてもよい。

挟持体３ｂには、振動部７を駆動する基板９とバッテリー１１等が収容される。基板９は、振動部７を制御する制御部や、無線通信を行う通信部等を有する。例えば、通信部は、他の端末等からの音響電気信号を無線で受信する受信部を有し、無線（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））などの近距離無線通信を行うことができる。また、この他、聴音装置１の操作部や音楽情報を記憶する記憶部等を有していてもよい。

また、図示したように、連結部５は、それぞれの挟持体３ａ、３ｂを湾曲形状で連結し、湾曲形状の外周面側において、湾曲形状に沿ってタッチスイッチ１７が配置される。タッチスイッチ１７は、例えばフレキシブルなフィルム状であり、基板９と電線１３によって接続される。すなわち、タッチスイッチ１７によって聴音装置１の操作が可能である。例えば、タッチスイッチ１７に触れて一方にスライドさせることで、音量調整が可能であり、タップすることで電源のオン／オフの切り替えが可能である。

なお、聴音装置１は、片耳で用いられてもよく、右耳用と左耳用のセットで用いられてもよい。この際、一対の聴音装置１の通信部同士は有線で接続されてもよく、または、近距離磁気誘導方式などの無線通信や、他の端末を介して無線で接続されてもよい。

挟持体３ｂ内部の基板９と、挟持体３ａ内部の振動部７とは、電線１３で接続される。電線１３は、連結部５に収容され、挟持体３ｂから挟持体３ａの内部の振動部７へ電気信号が伝送される。すなわち、本発明では、挟持体３ａには、基板９やバッテリー１１が収容されず、挟持体３ａとは別の挟持体３ｂに配置される。このため、挟持体３ａが大型化することを抑制することができる。

ここで、図２（ａ）に示すように、それぞれの挟持体３ａ、３ｂを対向させて配置した状態において、挟持体３ａ、３ｂの対向方向（図中Ａ）に垂直な、それぞれの挟持体３ａ、３ｂの中心線をＢ、Ｃとする。この際、連結部５は、それぞれの中心線Ｂ、Ｃに対して、中心線Ｂ、Ｃよりも互いに遠い側においてそれぞれの挟持体３ａ、３ｂと連結する。このようにすることで、聴音装置１のサイズを大きくすることなく、連結部５の長さを長くとることができる。このため、連結部５の変形能を高め、より大きな変形を可能とすることができる。

次に、連結部５の詳細について説明する。図３（ａ）は、図２（ａ）のＤ－Ｄ線断面図である。連結部５は、挟持体３ａ、３ｂを湾曲形状で連結する。連結部５は、主に芯材２３と保護部材２５等から構成される。連結部５の外周面の少なくとも一部は、連結部５の芯材２３と比較して軟質である保護部材２５で構成される。芯材２３は、管状であり、例えば、ＮｉＴｉ系の形状記憶合金製である。また、芯材２３の断面形状は、湾曲方向につぶれた偏平形状である。このようにすることで、芯材２３を湾曲方向に容易に変形させることができる。

なお、連結部５の外周面の少なくとも一部が保護部材２５で構成されるとは、例えば、芯材２３の外周側にのみ保護部材２５が配置されていてもよく、例えば、図３（ｂ）に示すように、芯材２３の内周側は、保護部材２５が配置されていなくてもよい。すなわち、保護部材２５によって、芯材２３が完全に覆われなくてもよい。なお、タッチスイッチ１７と接続される電線１３は、例えば、芯材２３を貫通して内部に導入される。

図４は、図２（ａ）のＥ部の拡大断面図であり、連結部５と挟持体３ｂとの接続構造の拡大概略図である。なお、挟持体３ａとの接続構造も同様の構造とすることができる。連結部５は、挟持体３ｂの筐体を貫通する。連結部５と挟持体３ｂとの間は、例えばシール３１によって塞がれる。シール３１は、例えば柔軟なシリコン樹脂等で形成される。

連結部５の端部近傍において、挟持体３ｂと芯材２３とはピン２９によって固定される。すなわち、挟持体３ｂと芯材２３とは完全に固定されて、連結部５の軸方向への移動が規制される。一方、挟持体３ｂと、少なくとも芯材２３の外周側の保護部材２５とは完全に固定されずに、挟持体３ｂに対して保護部材２５の多少の動きが許容される。

また、挟持体３ａ内の振動部７と接続される電線１３や、タッチスイッチ１７と接続される電線１３の先端には、コネクタ３３ａが接続される。一方、基板９側の接続部にもコネクタ３３ｂが接続される。すなわち、電線１３と振動部７等とは、挟持体３ｂにおいて、コネクタ構造によって接続される。このように、コネクタ構造による接続とすることで、挟持体３ｂと、その他部位とを別々に製造して組み立てることができ、聴音装置１の組立が容易である。なお、挟持体３ａ側における電線１３との接続部も、コネクタ構造としてもよい。

次に、聴音装置１の使用方法について説明する。図５は、利用者が聴音装置１を装着した状態を示す概念図（耳介２１の一部断面図）である。なお、利用者の右耳に聴音装置１を装着した例について説明するが、左耳についても対称に装着可能である。

本発明にかかる聴音装置１は、挟持体３ａ、３ｂを開き、挟持体３ａ、３ｂで耳介２１を挟み込むようにして装着される。挟持体３ａ、３ｂを開いた際には、連結部５は大きく変形するが、連結部５が形状記憶合金製であるため、内部に電線１３を配置しても、変形時の破損を抑制することができる。

また、挟持体３ａ、３ｂを開く際に、連結部５の外周側は、軸方向に対する圧縮力がかかるが、保護部材２５は、挟持体３ａ、３ｂに対して多少の動きが許容されるため、連結部５の変形時に、保護部材２５が変形の妨げとなることがない。また、連結部５が弾性体であるため、連結部５の復元力によって挟持体３ａ、３ｂが耳介２１に密着して装着された状態を保持することができる。

聴音装置１を耳介２１に装着すると、挟持体３ａの伝達面１５は、耳介２１の表側（図５の右側）に当接され、挟持体３ｂは耳介２１の裏側に当接される。より詳細には、挟持体３ａは、耳介２１の前面の凹部（耳たぶより上方の凹部）に嵌るように装着され、伝達面１５は、挟持体３ｂとの対向方向であって、耳介２１の凹部の上面近傍に密着する。

ここで、発明者は、鋭意研究の結果、頭蓋骨ではなく、耳介の軟骨に音を伝えることで、より小さなパワーで大きな音量を得ることができることを見出した。このため、本実施形態によれば、利用者が聴音装置１を装着した際のフィット感を得ることができ、伝達面１５からの振動を効率よく耳介２１の軟骨へ伝達することができる。

図６（ａ）は、この状態を上方から見た概念図である。前述したように、挟持体３ｂの挟持体３ａとの対向面は、曲面で構成される。ここで、利用者によって耳介２１の形状は異なる。このため、利用者によって、効率よく振動が骨に伝わる位置が異なる。このため、挟持体３ａの位置を微調整する必要がある場合がある。しかし、耳介２１の背面に位置する挟持体３ｂの位置を自由に調整するのは困難であり、挟持体３ｂの位置は固定した状態で、挟持体３ａの位置を微調整できることが望ましい。

本実施形態では、挟持体３ｂの耳介２１との接触部（すなわち、挟持体３ａとの対向面）が曲面である。このため、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すように、挟持体３ｂの位置（すなわち、挟持体３ｂと耳介２１との接触位置）は同じまま、挟持体３ｂを回転させることで、容易に、挟持体３ａの配置と角度の微調整が可能である。

以上、本実施の形態によれば、連結部５が形状記憶合金製の芯材２３によって形成されるため、大きな変形によっても、連結部５が破損することが抑制される。また、芯材２３が、形状記憶合金製の管体であるため、内部に電線１３を配置しても、電線１３の損傷を抑制することができる。また、芯材２３が湾曲方向（変形方向）に対して潰れた偏平形状であるため、連結部５を容易に変形させることができる。この際、形状記憶合金製の芯材２３によって、利用者の耳介の適切な位置に適度な圧力で挟持体３ａを押圧することができる。また、長期にわたって、押圧力（保持力）が変化することがない。

また、挟持体３ａ、３ｂのそれぞれに、振動部７と、基板９及びバッテリー１１を分けて配置することで、一方の挟持体が大型化することを抑制することができる。特に、耳介２１の前面に配置される挟持体３ａには振動部７のみが収容されるため、挟持体３ｂと比較して小型化することができ、装着性がよく、見た目にも目立ちにくい。また、基板９及びバッテリー１１が収容される挟持体３ｂは、耳介２１の後ろ側に配置されるため目立ちにくく、装着性が良好である。

また、弾性体であるアーム状の連結部５によって、伝達面１５を皮膚へ密着させることができるため、簡易な構造で、確実に振動を耳介２１の軟骨に伝達することができる。この際、連結部５と挟持体３ａ、３ｂとの接続部が、互いに遠い側に配置されるため、連結部５の長さを確保することができ、連結部５の変形能を高めることができる。また、連結部５の外周側の保護部材２５の動きを許容することで、挟持体３ａ、３ｂを開く方向に連結部５を変形させた際に、連結部５（保護部材２５）の破損等を抑制することができる。

また、挟持体３ｂの挟持体３ａとの対向面を曲面とすることで、耳介２１に取り付けた際に、挟持体３ｂを回転させて、挟持体３ｂと耳介２１との接触部を変えることなく、挟持体３ａの位置の微調整を容易に行うことができる。このため、利用者の耳介２１の形状等に対して、適切な位置に伝達面１５を配置することができる。

この際、挟持体３ｂが略円柱形状の部位を有し、略円柱形状の軸方向が、挟持体３ｂとの対向方向に対して略垂直に配置されれば、挟持体３ｂを耳介２１の後方に容易に配置することができる。

また、挟持体３ｂ又は挟持体３ａと電線１３との接続をコネクタ構造とすることで、組立が容易となる。また、連結部５の外周面に、湾曲形状に沿ってタッチスイッチ１７を配置することで、利用者は、ボタン位置などを探る必要がなく、より感覚的に聴音装置１を操作することができる。

次に、第２の実施形態について説明する。図７は、聴音装置１ａの使用状態を示す図である。なお、以下の説明において、聴音装置１と同様の構成については、図１～図５と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

聴音装置１ａは、一対の本体部３５同士が弾性部６ａで連結されて構成される。本体部３５は、例えば、挟持体３ａと同様の構成である。また、本体部３５には、振動部７ａが接続される。すなわち、本実施形態では、本体部３５と振動部７ａとが弾性部で接続されるのではなく、一対の本体部３５同士が、弾性部６ａで連結される。弾性部６ａの断面構造は、弾性部６（連結部５）と略同様である。また、振動部７ａは、挟持体３ａの構造と略同様である。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、形状記憶合金製の管体を何らかの構造を連結する弾性部として利用し、着脱の際の変形によって、弾性部や内部の電線の破損を抑制することが可能であれば、挟持体同士の連結部としての利用以外にも適用可能である。

なお、聴音装置１、１ａとしては、外部の端末等から音響信号を無線で受信したが、挟持体３ｂにマイクを収容し、マイクで集音した音声情報を挟持体３ａの内部の振動部７へ電気信号として伝送することで、補聴器として利用することができる。また、無線受信部を基板９に配置して、補聴器としての利用と、音楽等のイヤホンとしての利用を切り替えられるようにしてもよい。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ………聴音装置
３ａ、３ｂ………挟持体
５………連結部
６、６ａ………弾性部
７、７ａ………振動部
８………制振材
９………基板
１１………バッテリー
１３………電線
１５………伝達面
１７………タッチスイッチ
２１………耳介
２３………芯材
２５………保護部材
２９………ピン
３１………シール
３３ａ、３３ｂ………コネクタ
３５………本体部

Claims

骨伝導を利用した聴音装置であって、
基板とバッテリーとが収容される本体部と、音響電気信号を振動に変換して振動を出力する振動部と、前記振動部を利用者に押圧するための弾性部と、
を有し、
前記弾性部は、形状記憶合金製の管状の芯材と、前記芯材の内部に配置された電線とを有し、
耳を表側と裏側から挟み込む一対の挟持体を有し、前記弾性部は、一対の前記挟持体同士を連結する連結部であり、
前記連結部によって、前記挟持体を耳に装着可能であり、
前記振動部は、一方の前記挟持体に収容され、前記本体部は、他方の前記挟持体に収容され、
前記一方の挟持体には、耳の表側または耳の裏側に接触して振動を伝達する伝達面が設けられ、
前記電線によって、前記他方の挟持体から前記一方の挟持体の内部の前記振動部へ電気信号が伝送されることを特徴とする聴音装置。
前記連結部は、それぞれの前記挟持体を湾曲形状で連結し、湾曲形状の外周面側において、湾曲形状に沿ってタッチスイッチが配置され、前記タッチスイッチによって聴音装置の操作が可能であることを特徴とする請求項１に記載の聴音装置。
前記芯材の外周面の少なくとも一部が、樹脂で被覆されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の聴音装置。
前記電線と前記振動部とは、コネクタ構造によって接続されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の聴音装置。
前記弾性部は湾曲形状を有し、前記芯材の断面形状は、湾曲方向につぶれた偏平形状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の聴音装置。