KR101831575B1 - 회선형 음향 혼을 가진 청력 보호 장치 - Google Patents

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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
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Abstract

회선형(convoluted) 음향 혼을 구비한 이어피스 몸체 및 이어피스 몸체를 포함하는 청력 보호 장치. 제1 소리 수신 개구를 통해 공기중(airborne) 음파를 수신하고, 제2 소리 방출 개구를 통해 공기중 음파를 방출하도록 구성되는 회선형 음향 혼에서, 제1 소리 수신 개구는 제2 소리 방출 개구보다 단면적이 더 크다.

Description

회선형 음향 혼을 가진 청력 보호 장치
본 발명은 회선형 음향 혼을 가진 청력 보호 장치에 관한 것이다.
청력 보호 장치는 예를 들어 산업, 군사 및 레크리에이션 응용 분야에서 종종 사용된다.
대략적인 요약으로, 본 명세서에는 회선형(convoluted) 음향 혼을 포함하는 이어피스(earpiece) 몸체; 및 그러한 이어피스 몸체를 포함하는 청력 보호 장치가 개시된다. 이들 및 다른 양태가 아래의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도, 청구가능한 발명 요지가 최초 출원된 출원의 청구범위에 제시되든 또는 보정되거나 달리 절차 진행 중에 제시되는 청구범위에 제시되든 간에, 이러한 대략적인 요약이 그러한 청구가능한 발명 요지를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 명세서에 개시된 예시적인 이어피스 몸체를 포함하는 예시적인 청력 보호 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 장치의 대안적인 분해사시도이다.
도 3은 예시적인 이어피스 몸체의 사시도로서, 예시적인 회선형 음향 혼이 드러나도록 몸체가 부분적으로 투명하게 도시되어 있다.
도 4는 도 3의 예시적인 이어피스 몸체를 이어피스 몸체의 내향-외향 축을 따라 본 도면으로서, 이어피스 몸체가 부분적으로 투명하게 도시되어 있다.
도 5는 도 3의 예시적인 이어피스 몸체의 단면도이다.
도 6은 대표적인 인간 귀의 측면도이다.
도 7은 본 명세서에 개시된 예시적인 청력 보호 장치가 인간 귀 내에 끼워진 경우의 측면도이다.
도 8은 종래의 청력 보호 장치와 비교하여 실시예의 청력 보호 장치에 대한 삽입 손실 데이터(Insertion Loss data)를 나타낸다.
다양한 도면의 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 지시한다. 일부 요소들은 동일하거나 동등한 다수로 존재할 수 있으며; 이러한 경우에 오직 하나 이상의 대표적인 요소가 도면 번호에 의해 지칭될 수 있으나 그러한 도면 번호는 그러한 동일한 요소 모두에 적용됨이 이해될 것이다. 달리 지시되지 않는 한, 본 명세서의 모든 도면은 축척대로 그려진 것은 아니며, 본 발명의 상이한 실시예를 예시하는 목적을 위해 선택된다. 특히, 다양한 컴포넌트의 치수는 단지 예시적인 관점에서 도시되며, 다양한 컴포넌트의 치수들 사이의 관계는 그렇게 지시되지 않는 한 도면으로부터 추론되어서는 안 된다.
본 명세서에 개시된 장치, 그리고 이것의 인간 귀 안에서의 배치 및 기능의 설명의 명료성을 위해, 다음의 용어가 준수될 것이다. (본 명세서에 제시된 많은 설명은 도면에 도시된 인간의 우측 귀와 그 안에 끼워진 장치에 관한 것으로서, 대응하는 설명이 인간의 좌측 귀와 그 안에 끼워진 유사한 장치에 적용됨을 이해할 것이다.) 본 명세서에 사용된 바와 같이, "내향(inward)"은 장치가 끼워진 귀의 내이(inner ear)를 향한 것을 의미하고; "외향(outward)"은 장치가 끼워진 귀의 내이로부터 멀어지는 것을 의미한다. 이어피스 몸체의 내향-외향 축(IOa)(예컨대, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이)은 몸체가 사용자의 귀 안에 끼워질 때 적어도 대체로 이 방향을 따라 배향되는 축을 의미한다. "방사상 내향" 및 "방사상 외향"은 각각 (예컨대, 이 축에 적어도 대체로 직교하는 방향으로) 이 축을 향해 방사상으로 내향하고, 이 축으로부터 멀어지게 방사상으로 외향하는 것을 의미한다. 시계 방향 및 시계 반대 방향이라는 용어는 그들의 통상적인 의미를 갖는다. 상부, 상향, 상단, 위 등; 그리고 하부, 하향, 하단, 아래 등과 같은 용어들은; 인간 귀를 따라 대체로 위아래로 연장되는 축을 기준으로 하는 통상적인 의미를 갖는다(예컨대, 귓볼은 인간 귀의 하단에 있음).
특성 또는 속성에 대한 수식어로서 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "대체로"는 달리 구체적으로 정의되지 않는 한, 특성 또는 속성이 높은 정도의 근사를 요구함이 없이(예컨대, 정량화할 수 있는 특성에 대해 +/- 20% 이내) 당업자에 의해 용이하게 인식가능할 것임을 의미한다. 용어 "실질적으로"는 달리 구체적으로 정의되지 않는 한, 높은 정도의 근사(예컨대, 정량화할 수 있는 특성에 대해 +/- 10% 이내)를 의미한다. "본질적으로"라는 용어는 매우 높은 수준의 근사를 의미한다(예컨대, 정량화할 수 있는 특성에 대해 +/- 2% 이내). "적어도 본질적으로"라는 구절은 "정확한" 일치의 특정 경우를 포함하는 것으로 이해될 것이다. 그러나, "정확한" 일치, 또는 예컨대, 같은, 균등한, 동일한, 균일한, 일정한 등과 같은 용어를 사용한 임의의 다른 특성화는 절대적인 정밀도 또는 완벽한 일치를 요구하기보다는 특정 환경에 적용가능한 통상의 공차 또는 측정 오차 내에 있는 것으로 이해될 것이다. 본 명세서에서 수치 파라미터(치수, 비율 등)에 대한 모든 참조는 (달리 언급되지 않는 한) 특히 가변하는 파라미터의 경우, 파라미터의 다수의 측정으로부터 얻어진 평균값을 사용함으로써 계산할 수 있는 것으로 이해된다.
도 1의 예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, 인간 귀의 이갑개(concha) 내에 끼우기에 적합한 청력 보호 장치(1)가 본 명세서에 개시되어 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 장치(1)는 수동 장치이며, 이는 전자 청력 보호 장치와 구별될 것이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 장치(1)는 두 개의 주요 컴포넌트인 이어팁(40) 및 이어피스 몸체(10)를 포함한다. 이어피스 몸체(10)는 인간 사용자의 귀의 이갑개 내에 위치되도록 구성되고(즉, 형상 및 크기를 가지고), 회선형 음향 혼(20)을 통해서 그 안으로 통과하는 공기중 소리(airborne sound)을 수신하고(도 3 및 도 4에서 가장 용이하게 볼 수 있음), 이어서 그로부터 방출되어 이어 팁(40)에 의해 수신되도록 구성된다. 이어팁(40)은 사용자의 귀의 외이도(ear canal) 내로 끼우도록 구성된다(즉, 외이도 내로 끼우도록 형상 및 크기가 정해지고, 적합한 연성(softness)을 갖는 재료로 구성됨)(이 용어는 대략적으로 이어팁(40)의 적어도 일부분이 외이도의 외향 부분 내로 끼워지는 것을 나타내며, 이어팁(40)의 전체가 외이도 내에 반드시 끼워져야 한다고 암시하지 않음). 적어도 일부 실시예들에서, 이어팁(40)은 이어피스 몸체(10)에 착탈가능하게 부착되어, 이어팁(40)이 필요에 따라 제거되고 청소되거나 교체될 수 있다. 다른 실시예들에서, 이어팁(40)은 예컨대 그에 착탈불가능하게 부착된 이어피스 몸체(10)를 가지고 공급될 수 있다.
예시적인 이어피스 몸체(10)가 (이어팁(40)과 조합되어) 도 1 및 도 2에 도시되며, 도 3 내지 도 5에 분리된 도면으로서 도시된다. 이어피스 몸체(10)는 예컨대, 성형된 중합체 재료로 구성될 수 있는 하우징(11)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하우징(11)은 두 개의 주요 하우징 부품, 예컨대 내향 및 외향 주요 하우징 부품을 함께 정합시킴으로써 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 하우징(11)(및 예컨대 이어피스 몸체(10) 전체)은 예컨대, 3D 프린팅에 의해 제조된 단일 개체를 포함할 수 있다. 하우징(11)은 본 명세서에서 이후에 상세하게 설명되는 바와 같이, 그 안에 회선형 음향 혼(20)이 제공되는 내부(22)를 적어도 부분적으로 형성한다(도 5 참조). 도 5의 단면도는 음향 혼(20) 이외의 이어피스 몸체 내부(22) 대부분이 실선으로 묘사된 이상적인 표현일 뿐이다. 이는 음향 혼(20)을 용이하게 시각화하고자 수행된 것이다. 많은 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)의 내부(22)는 집합적으로 음향 혼(20)을 제공하는 빈 공간들에 추가하여 하나 이상의 빈 공간을 포함할 수 있다. 이러한 추가적인 빈 공간은 예컨대, 본 명세서에 후술되는 다른 컴포넌트 또는 특징부들을 위한 여유공간을 제공할 수 있다.
적어도 일부 실시예들에서, 하우징(11)은 강성 또는 반강성 재료, 예컨대, 이어팁(40)의 재료만큼 연성이지 않고 변형가능하지 않은 재료를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 하우징(11)은 쇼어(Shore) A 스케일 상에 적어도 약 70, 80, 90 또는 100의 경도를 갖는 유기 중합체 재료(예컨대, 열가소성 사출 성형 수지)를 포함할 수 있다.
음향 혼
이어피스 몸체(10)는 도 3 내지 도 5의 예시적인 실시예에서 도시된 바와 같이 음향 혼(20)을 포함한다. 정의하자면, 음향 혼은 제1 소리 수신 개구(13)(즉, 입구) 및 제2 소리 방출 개구(17)(즉, 도 5에 도시된 바와 같은 출구)를 포함하며, 제1 소리 수신 개구 및 제2 소리 방출 개구는 서로 유체적으로 연결됨으로써 입구로 진입한 공기중 소리가 혼을 통과하여 출구에서 방출될 수 있다. 정의하자면, 소리 수신 입구(13)는 소리 방출 출구(17)보다 더 큰 면적이므로, 입구(13)는 혼의 "입"으로서 기능하는 한편, 출구(17)는 혼의 "목"으로서 기능한다.
일부 실시예들에서, 소리 수신 입구(13)는 (적어도 도 1 및 도 3, 그리고 특히 도 5에서 명백히 나타난 바와 같이) 적어도 대체로 외향 개구이고, 이는 이어피스 몸체(10)의 내향-외향 축(IOa)을 따라 적어도 대체로 외향됨을 의미한다. 다른 실시예들에서, 소리 수신 입구(13)는 적어도 대체로 내향 개구일 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 소리 방출 출구(17)는 적어도 대체로 내향 개구이다(도 5의 예시적인 실시예에서 출구(17)는 내향-외향 축(IOa)으로부터 비록 약간이긴 하지만 멀어지는 각을 가지고 대체로 내향됨을 유의한다).
음향 혼(20)은 회선형 혼으로서, 여기서 용어 회선형은 그의 보통의 의미를 가진다: 즉, 혼(20)은 적어도 예컨대 대체로 구불구불한(tortuous), 사형인(serpentine), 코일형 또는 나선형(spiral)인 (입구(13)로부터 출구(17)까지의 혼의 길이 방향) 경로를 따른다. (도 3 및 도 4의 예시적인 실시예에서 가장 용이하게 볼 수 있는 바와 같은) 이러한 회선형 혼은 예컨대, 그 길이 방향으로 단일의 날카롭게 절곡된 부분을 포함하고 혼 길이의 나머지는 비교적 곧은 "헤어핀" 혼과 구별된다.
일부 실시예들에서, 음향 혼(20)은 나선형(helical) 혼일 수 있는데, 이는 혼(20)의 길이의 적어도 상당 부분(적어도 약 35%를 의미함)이 혼의 길이를 가로 질러 입구(13)으로부터 출구(17)까지 내향 방향으로 이동하는 나선형 경로를 나타냄을 의미한다. 이러한 나선형 혼 경로는, 경로의 대부분 또는 본질적으로 전체가 IOa 축을 따라 비교적 일정한 위치에 있는 평면에 있는, 적어도 실질적으로 편평한 나선형 경로와 구별된다. 음향 혼(20)이 나선형 혼인 추가의 실시예들에서, 혼의 경로 길이의 적어도 40, 50, 60, 70 또는 80%는 나선형 경로를 나타낸다.
경로 길이(또는 혼(20)의 임의의 다른 특징부)를 측정할 목적으로, 혼(20)의 "경로"는 혼(20)의 중심선을 따라 입구(13)로부터 출구(17)까지 추적된다. (이후에 상세하게 설명되는 바와 같이, 그리고 예컨대 도 5에서 명백히 나타난 바와 같이, 혼(20)의 출구(17)는 공기중 소리가 그를 통해 이어피스 몸체(10)를 떠나는 소리 방출 개구(도 5의 12)와 반드시 동일한 개구일 필요는 없다.) 단순한 혼의 경우, 즉 혼의 단면적이 혼의 길이를 따라 원형인 경우에서, 이러한 경로는 입구로부터 출구로 혼을 따라가는 중심선 추적으로서, 각각의 연속적 원형 단면들의 기하학적 중심들이 혼의 길이 방향 아래로 연결된다. 다른 형상(예컨대, 정사각형, 직사각형, 이등변 삼각형 등)에 대해서도 이러한 경로는 혼의 길이를 따라 각각의 연속적인 단면의 기하학적 중심을 유사하게 따르게 된다. 예컨대, 비정형(irregular) 형상, 비-이등변 삼각형 등의 경우에서, 혼의 각 연속적인 단면 슬라이스(slice)의 중심(무게중심(barycenter))이 경로를 설정하기 위해 사용될 수 있다. 혼의 단면 형상이 그 길이를 따라 변하는 경우, 필요에 따라 이들 중 임의의 것이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 음향 혼(20)은 적어도 하나의 언더패스(underpass) 특징부를 나타낼 수 있다. 언더패스 특징부는 (도 4에서와 같이 내향-외향 축(IOa)을 따라 내향으로 바라보는 외향 측으로부터 혼을 관찰했을 때) 혼의 내향 부분의 단면적의 적어도 일부분이 혼의 외향 부분의 단면적의 적어도 일부분의 내향으로 아래에 놓인(그리고, 음향 혼의 부분이 아닌 이어피스 몸체(10)의 내부(22)의 일부 체적만큼 분리되는) 특징부이다. 즉, 이러한 방식으로 관찰할 때, 혼의 이러한 내향 부분은 혼의 외향 부분 아래에서 적어도 부분적으로 내향으로 관통한다. 두 개의 이러한 언더패스 특징부(18 및 19)를 도 3 및 도 5, 그리고 특히 도 4에서 볼 수 있다. 다양한 실시예들에서, 음향 혼(20)은 없음, 한 개, 두 개, 세 개, 네 개 또는 그 이상의 언더패스 특징부를 가질 수 있다.
오프셋 개구(들)
일부 실시예들에서, 회선형 혼(20)의 제2 소리 방출 개구(출구)(17)는 오프셋 개구일 수 있다. 이는 이어피스 몸체의 내향-외향 축(IOa)을 따라 관찰했을 때 혼(20)의 개구(출구)(17)가 이어피스 몸체(10)의 기하학적 중심(도심(centroid))과 중첩되지 않음을 의미한다. 도 4의 (내향-외향 축을 따른) 도면은 따라서 도면에 도시된 예시적인 출구(17)가 오프셋 개구인 것을 나타낸다. (예컨대, 이어피스 몸체의 기하학적 중심에 실질적으로 위치된 혼 출구와 대조적으로) 이러한 방식으로 오프셋된 혼 출구는 더 큰 이어피스 몸체(그리고 따라서 더 크고/크거나 더 긴 혼)를 사용하면서도 이어피스 몸체의 부분이 사용자의 귀의 부분(예컨대, 이주(tragus) 및/또는 대주(antitragus)) 상에 충돌하여 불편을 유발하지 않도록 유리하게 허용할 수 있음이 이해될 것이다.
일부 실시예들에서, 먼저 회선형 혼(20)의 소리 방출 개구(입구)(13)는 오프셋 개구일 수 있다. 이는 이어피스 몸체의 내향-외향 축(IOa)을 따라 관찰했을 때 혼(20)의 개구(입구)(13)가 이어피스 몸체(10)의 기하학적 중심(도심)과 중첩되지 않음을 의미한다. 일부 실시예들에서, 입구(13) 및 출구(17)는 혼(20)이 오프셋 나선의 형태를 취하도록 배열된다. 이는 (다시 내향-외향 축을 따라 관찰했을 때) 출구(17)의 어떠한 부분도 입구(13)의 임의의 부분과 중첩되지 않음을 의미한다. 따라서, 도 4의 도면은 그에 도시된 바와 같은 예시적인 혼(20)이 오프셋 나선의 형태임을 나타낸다.
일부 실시예들에서, 음향 혼(20)은 이어피스 몸체의 내향-외향 축을 따라 관찰했을 때 편심 나선의 형태를 취할 수 있다. 편심이란 혼의 동심원적으로 이웃한 세그먼트들 사이의 간격(세그먼트의 전술한 중심선들 사이에서 측정된 바와 같음)이 일정하지 않다는 것을 의미한다. 따라서, 도 4의 예시적인 혼은 편심이며 오프셋된 나선의 형태를 취하는 것으로 보여진다. 이러한 배치는 예컨대, 내부 컴포넌트, 메커니즘 등(예를 들어, 본 명세서에서 후술되는 바와 같이, 밸브(25)와 연관된 컴포넌트)을 위한 공간을 이어피스 몸체(10)의 내부(22)에 유리하게 허용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이어피스 몸체의 내향-외향 축을 따라 관찰했을 때, 혼(20)은 (적어도 전술된 혼의 중심선 경로를 따라 확인되는 바와 같이) 입구(13)와 출구(17) 사이의 길이를 따라 적어도 0.5, 0.8, 1.0, 1.2, 또는 1.4 회전을 형성할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 혼(20)은 이 길이를 따라 2.0, 1.8 또는 1.6 미만의 회전을 형성할 수 있다(도 4의 예시적인 혼은 대략 1.5 회전을 형성하는 것으로 보여짐).
당업자는 음향 혼(20)은 유리하게 적어도 특정 주파수의 공기중 소리가 입구(13)에 의해 수신(수집)되고, 혼(20)의 길이를 따라 전송되어 출구(17)를 통해 혼(20)을 떠나게 할 수 있음을 이해할 것이다. 혼(20)의 감소하는 단면적은 음파가 혼(20)의 아래로 이동하는 중에 강도가 증가되도록 규정할 것이다. 따라서 이어피스 몸체에 음향 혼(20)을 제공함으로써, 적어도 특정 주파수에서, 이어피스 몸체가 이갑개 내로 삽입되어 외부 귀의 자연스러운 소리 수집 오프셋을 방해하는 경우에 종종 발생하는 삽입 손실을 적어도 부분적으로 오프셋할 수 있다.
따라서, 혼의 효과는 혼 입구(13)를 혼 출구(17)보다 더 크도록 규정함으로써 달성된다. 다양한 실시예들에서, 제1 소리 수신 개구(입구)(13)의 면적은 제2 소리 방출 개구의 면적보다 약 150 내지 약 1400의 증분 백분율(incremental percentage)만큼 클 수 있다. 추가의 실시예들에서, 입구의 면적은 출구의 면적보다 약 200 내지 약 1000, 또는 약 250 내지 약 600의 증분 백분율만큼 클 수 있다. 증분 백분율은 보다 작은 출구 개구를 기준으로 사용하여 계산된다. 예를 들어 면적이 37.0 ㎟인 개구와 면적이 2.7 ㎟인 출구가 있는 경우, 개구는 면적에 있어서 출구보다 (37.0-2.7)/2.7 또는 약 1270의 증분 백분율만큼 클 것이다. (엄밀히 말하면, 이러한 계산에 사용된 바와 같은 입구(13)의 면적은 예컨대, 이후에 상세하게 논의되는 바와 같이, 관심 대상 음주파수에서 음향적으로 투명하지 않은 메쉬 또는 스크린의 고체 재료에 의해 방해 받는 임의의 면적을 제외한 유효 면적이 될 것이다.)
다양한 실시예들에서, 혼 입구(13)의 면적은 적어도 약 25, 30 또는 35 ㎟일 수 있다. 추가의 실시예들에서, 혼 입구(13)의 면적은 최대 약 50, 45 또는 40 ㎟일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 혼 출구(17)의 면적은 적어도 약 1.5, 2.0 또는 2.5 ㎟일 수 있다. 추가의 실시예들에서, 혼 출구(17)의 면적은 최대 4.0, 3.5 또는 3.0 ㎟일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 입구(13)로부터 출구(17)까지의 혼(20)의 길이는 적어도 약 3.0, 3.5, 3.8 또는 4.0 cm일 수 있다. 추가의 실시예들에서, 혼(20)의 길이는 최대 약 5.5, 5.0, 4.5, 4.2 또는 4.0 cm일 수 있다.
출구(17)가 입구(13)보다 면적에 있어서 작다는 사실은 결과적으로 혼(20)이 테이퍼(taper)를 나타내게 할 것이다. 다양한 실시예들에서, 혼(20)은 (전체 혼의 길이에 걸쳐 측정되는) 전체 테이퍼를 혼의 길이 센티미터 당 적어도 약 50, 100, 150, 200, 250, 300 또는 350의 증분 백분율로서 나타낼 수 있다. 추가의 실시예들에서, 혼(20)은 전체 테이퍼를 혼의 길이 센티미터 당 최대 약 450, 400, 350 또는 300의 증분 백분율로서 나타낼 수 있다. 특정 예를 들자면, 입구 면적이 37.0 ㎟이고, 출구 면적이 2.7 ㎟이고, 길이가 4 cm인 혼은 ([37.0-2.7]/2.7)/4의 증분 테이퍼, 또는 혼 길이 cm 당 약 320 증분 백분율을 나타낼 것이다. 혼(20)의 길이를 따른 임의의 특정 지점에서의 국부적인 테이퍼는 전체 테이퍼 또는 코스와 다를 수 있다. 즉, 일부 경우들에서, 테이퍼는 일부 위치에서 더 두드러질 수 있고, 다른 위치에서는 덜 두드러질 수 있다. 이에 대한 하나의 예시적인 버전으로서 혼(20)이 혼(20)의 길이에 걸쳐 면적에서 몇 개의(예컨대, 4, 3, 2 또는 심지어 1) 단차 변화를 나타내는 설계가 있을 것이다. 이러한 설계는 본 명세서에 개시된 바와 같은 음향 혼의 범위 내에 있지만, 다른 실시예들에서 혼(20)은 적어도 실질적으로 일정한 테이퍼를 나타낼 수 있는데, 이는 국부적인 테이퍼가 경로 길이의 적어도 상당 부분(즉, 80%)에 걸쳐 전체 평균 테이퍼의 ± 10% 내에 있음을 의미한다. 이와 관련하여, 일정한 테이퍼는 0 또는 거의 0(즉, 혼의 길이 cm 당 10 증분 백분율 미만)인 테이퍼의 특정한 경우를 포함하지 않는다. 특정 실시예들에서, 혼(20)은 완만하게 테이퍼지며, 이는 혼(20)의 길이가 입구(13)로부터 출구(17)까지 횡단함에 따라, 혼의 면적이 혼의 길이를 따라 임의의 지점에서 증가하지 않음을 의미한다. 혼(20)은 혼(20)의 길이를 따라 임의의 위치 또는 모든 위치에서 적어도 대체로 원형인 것이 편리할 수 있으나, 형상은 특별히 제한되지 않으며, 그 길이를 따르는 임의의 주어진 위치에서, 혼(20)은 임의의 적합한 형상(예컨대, 정사각형, 직사각형, 계란형(oval), 삼각형, 비정형 등)을 가질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 혼(20)은 원뿔형 혼, 지수형(exponential) 혼 또는 트랙트릭스(tractrix) 혼에 적어도 대체로, 실질적으로 또는 본질적으로 대응하는 형상을 가질 수 있다.
적어도 일부 실시예들에서, 입구(13) 및 출구(17)는 (공기중 음파가 혼(20)에 진입 또는 방출할 수 있는) 혼(20) 내의 유일한 개구들이다. 정의를 내리자면 혼 출구(17)는 혼(20)의 내향 단부이다. 본 명세서의 다른 곳에서 언급된 바와 같이, 혼 출구(17)는 반드시 이어피스 몸체(10)의 최내향 및/또는 말단 개구에 대응하지 않을 수 있다(예를 들어, 도 5에 도시된 예시적인 설계에서, 혼 출구(17)는 이어피스 몸체(10)의 소리 방출 출구(12)와 구별되며, 출구(12)는 이어피스 몸체(10)의 최내향 위치에 위치됨).
일부 실시예들에서, 혼 입구(13)는 실질적으로 차단되지 않는 개구일 수 있는데, 이는 개구의 잠재적으로 이용가능한 면적의 20% 이하가 공기 불침투성 재료에 의해(예컨대, 스크린, 메쉬, 천공된 플레이트 등, 또는 어떤 다른 아이템에 의해) 차단됨을 의미한다. 추가의 실시예들에서, 혼 입구(13)는 차단되지 않는 개구이며, 이는 개구의 잠재적으로 이용가능한 면적의 어떤 부분도 공기 불침투성 재료에 의해 차단되지 않음을 의미한다. 도 1 및 도 4에 도시된 예시적인 실시예에서, 잠재적으로 이용가능한 전체 면적(즉, 개구(13)를 규정하는 원형 림에 의해 규정된 면적)의 어떤 부분도 차단되지 않기 때문에, 입구(13)는 차단되지 않는 개구이다. 그러한 실시예들은 예컨대, 개구의 잠재적으로 이용가능한 면적의 상당 부분 또는 심지어 대부분이 차단되는 설계와 대조를 이룰 수 있다. 차단된 개구의 특정 예는 원통형 부재가 개구의 대부분 내에 배치되는 개구일 수 있으며, 이에 따라 음파를 모으기에 이용가능한 개구의 사용가능한 면적은 개구의 전체 면적이 사용되었더라면 이용가능했었을 면적에 비해 훨씬 낮은 면적을 갖는 환형이 된다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 회선형 혼 설계는 심지어 크기 및 외관에서 비교적 눈에 거슬리지 않고, 특히 비교적 낮은 프로파일(예컨대, 이갑개 외부로 크게 돌출되지 않음)인 이어피스 몸체를 가지고도 비교적 긴 혼의 길이를 달성할 수 있게 한다는 것을 이해할 것이다. 본 명세서에 개시된 바와 같은 테이퍼와 함께 이러한 비교적 긴 혼의 길이는 음향 혼(20)이 약 2 ㎑의 범위에서 차단 주파수(그 이하에서는 효과적으로 수집되고/되거나 강화되는 소리는 적거나 아예 없을 수 있음)를 나타내도록 규정할 수 있다. 이는 음향 혼(20)이 예컨대, 인간의 음성의 명료도(intelligibility) 즉, 예컨대, 2 ㎑ 이상의 범위의 소리에 대해 가장 유용한 파장 범위의 소리를 선택적으로 증폭할 수 있게 규정할 수 있다. (엄밀히 말하면, 혼(20)은 사용자의 귀 내에 이어피스 몸체(10)가 존재하지 않아도 들릴 그러한 소리는 "증폭"하는 것으로 간주되지 않을 수 있다; 오히려, 혼(20)은 귀 내에 이어피스 몸체를 배치함에 따라 외부 귀의 자연스러운 소리-수집 및 모으기 능력을 방해할 때 발생되는 삽입 손실을 보상하도록 돕는다).
특정 실시예들에서, 청력 보호 장치(1)의 혼(20)과 조합하여 레벨 종속적 소리 감쇠형 특징부(level-dependent sound-attenuating feature)(예컨대, 본 명세서에서 후술되는 바와 같은 레벨 종속적 음향 필터)를 사용함으로써, 장치(1)는 향상된 인간의 음성 명료도를 허용하면서도, 장치(1)가 여전히 큰 소리로부터 사용자를 적절하게 보호하게 허용하도록 규정할 수 있다. 또한, 본명세서에서 후술되는 바와 같이, 추가의 실시예들에서, 완전한 소리 경로를 따라 일부 위치에 장치(1)를 통해 밸브를 제공함으로써 원한다면(예컨대, 사용자가 비교적 높은 강도의 소리가 빈번하게 또는 지속적으로 존재하며, 따라서 가능한 가장 높은 음차단이 요구되는 환경에 있는 경우), 장치(1)가 "막힌(closed)" 귀마개로 가역적으로 변환되게 할 수 있다.
이어피스 몸체(10)는 적어도 대체로 내향인 공기중 소리 방출 출구(12)(도 2 및 도 5에서 가장 용이하게 볼 수 있음)를 포함하며, 이어팁(40)의 관통 통로(41)를 통한 일차 소리 수신 개구(42)가 그와 음향적으로 정합되도록 하는 위치에 편리하게 제공될 수 있다. "음향적 정합"이란, 이어피스 몸체(10)의 출구(12) 및 이어팁(40)의 일차 소리 수신 개구(42)가 서로 유체적으로 연결됨으로써 출구(12)로부터 방출된 음파가 그로부터 개구(42) 내로 (예컨대, 직접적으로) 이동될 수 있음을 의미한다. 도 2 및 도 5에서 가장 용이하게 볼 수 있는 예시적인 실시예에서, (장치(1)가 사용자의 귀 내에 끼워지는 경우에) 출구(12)는 내향 연장되는 중공형 돌출부(14)(예컨대, 포스트)의 말단부에 인접하게 제공될 수 있으며, 따라서 이어팁(40)의 외향 단부(46)가 돌출부(14)에 부착되는 경우에, 이어피스 몸체(10)의 출구(12) 및 이어팁(40)의 개구(42)가 서로에 대해 그리고 서로 아주 근접하게 정렬된다. (많은 실시예들에서, 이어팁(40)의 외향 단부(46)는 예컨대 압축 끼움(compression fit)을 통해 견고한 연결을 제공하기 위해 돌출부(14) 상으로 밀릴 수 있으며, 따라서 엄밀히 말하면, 출구(12)로부터 방출된 소리를 수신하는 이어팁(40)의 개구(42)는 관통 통로(41)의 외향 말단에 있기 보다는 이어팁(40)의 관통 통로(41)를 따라 어느 정도 내향으로 위치될 수 있다). 일부 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)의 돌출부(14)는 이어피스 몸체(10)의 하우징(11)과 동일한 조성 및 속성을 가질 수 있다(예컨대, 동일한 재료로 제조됨). 특정 실시예들에서, 돌출부(14)는 하우징(11)의 일체형 부분일 수 있다(이러한 조건은 하우징(11)이 두 개의 주요 하우징 부품을 함께 정합시킴으로써 형성되는 특정 예에서 돌출부(14)가 주요 하우징 부품의 일체형 부분인 경우를 포함함).
일부 실시예들에서, 이어팁(40)은 이어피스 몸체(10)에 착탈가능한 방식으로 부착될 수 있다(예컨대, 이어팁의 외향 단부(46)는 이어피스 몸체(10)의 돌출부(14)에 부착됨). 이는 사용자가 예컨대 이어팁(40)의 청소, 새로운 또는 청결한 이어팁 등과의 교체 등을 하기 위해 이어피스 몸체(10)로부터 수동으로(즉, 플라이어, 스크류드라이버, 프라이 바(pry bar) 등과 같은 임의의 특별한 도구를 사용하지 않고 손가락만으로) 이어팁(40)을 분리시킬 수 있음을 의미한다. 도 1 및 도 2에 도시된 특정 실시예에서, 이어팁(40)을 이어피스 몸체(10)에 착탈가능하게 부착하는 것은 이어팁 본체(43)의 환형 부분을 돌출부(포스트(post))(14)의 방사상 외부 표면 상으로 마찰 끼움으로써 제공될 수 있다. (여기 및 다른 곳에서 환형이라는 용어는 광범위하게 사용되며, 엄격하게 또는 심지어 실질적으로 원형의 기하학적 구조를 암시하거나 요구하지 않는다). 그러나, 이어팁(40)을 이어피스 몸체(10)에 착탈가능하게 부착하는 임의의 적합한 방법이 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
적어도 일부 실시예들에서, 장치(1)는 적어도 하나의 레벨 종속적 소리 감쇠형 물리적(즉, 비-전자적) 특징부(23)를 포함할 수 있다. 이러한 특징부는 적어도 일부 주파수에서 저 강도 소리를 감쇠하는 것보다 고 강도 소리를 더 많이 감쇠할 것이다. 이러한 특징부는 예컨대 소리 투과성 세장형 통로의 길이를 따라 일부 위치에 하나 이상의 오리피스, 구속물 또는 방해물의 형태를 취할 수 있고, 이러한 특징부는 통로(41)의 평균 직경과 비교할 때, 음이 통과하는 경로에 대해 현저히 감소된 단면적을 제공한다. 이러한 레벨 종속적 소리 감쇠형 특징부는 임의의 적합한 소리 투과성 통로, 예컨대, 음향 혼(20)의 길이를 따르는 임의의 지점 또는 이어팁(40)의 관통 통로(41)의 길이를 따르는 임의의 지점에 위치될 수 있다. 그러나, 특정 실시예들에서, 그러한 특징부(23)를 음향 혼(20)의 제2 소리 방출 개구(출구)(17)와 이어팁의 일차 소리 수신 개구(42) 사이에 위치시킴으로써, 음향 혼의 출구(17)로부터 방출되는 임의의 공기중 소리가 이어팁의 일차 소리 수신 개구(42)에 도달하기 전에 소리 레벨 종속적 소리 감쇠형 물리적 특징부를 반드시 만나도록 하는 것이 유용할 수 있다. 그러한 배열이 도 5의 예시적인 실시예에 도시되어 있다. 도 5의 예시적인 설계에서, 소리 레벨 종속적 소리 감쇠형 물리적 특징부는 이어피스 몸체(10)의 돌출 포스트(14)의 내부 내로 성형된 표면에 의해 적어도 부분적으로 규정된 챔버(24) 내로 끼워진 레벨 종속적 음향 필터(23)이다. 이러한 일반적인 형태의 구성에서, 음향 혼(20)의 제2 소리 방출 개구(17)로부터 방출된 공기중 소리는 (출구(12)를 통해) 이어피스 몸체(10)를 빠져나가 이어팁(40)의 일차 소리 수신 개구(42)에 도달하기 위해 음향 필터(23)를 반드시 통과해야 한다.
임의의 적합한 레벨 종속적 음향 필터가 사용될 수 있다. 다양한 잠재적으로 적합한 음향 필터가 예컨대 미국 특허 제6,148,821호, 제6,070,693호, 제6,068,079호 및 제5,936,208호 및 미국 특허 출원 공개 제2014/0190494호에 상세하게 기술되어 있다. 도 5에 도시된 특정 실시예에서, 음향 필터(23)는 그의 적어도 하나의 단부에 비교적 작은 직경의 개구를 갖는 대체로 드럼 형상의 중공형 개체로서, 챔버(24) 내에 끼워진다(예컨대, 접착제 또는 임의의 다른 수단에 의해 압축 끼워지고/지거나 지지됨).
특정 실시예들에서, 상술한 위치에 위치되는 레벨 종속적 소리 감쇠형 물리적 특징부(예컨대, 음향 필터)는 그러한 특징부로서는 장치(1) 내에 유일하게 존재하는 것이다. 즉, 일부 실시예들에서, 이어팁(40)의 통로(41) 내에는 레벨 종속적 소리 감쇠형 물리적 특징부 또는 특징부들이 존재하지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 통로(41)는 예컨대 평균 직경(또는 등가의 직경)이 그의 길이를 따라 ± 20% 보다 많이 변화하지 않는 중공형 도관일 수 있다. 유사하게, 일부 실시예들에서, 음향 혼(20)의 길이를 따르는 임의의 위치에는 그러한 레벨 종속적 소리 감쇠형 물리적 특징부 또는 특징부들이 위치되지 않는다.
당업자는 도 5에 도시된 예시적인 설계에서, 상술한 출구(17)가 음향 혼(20)의 내향 단부를 나타내며, 그 안의 챔버(24) 및 음향 필터(23)는 음향 혼(20)의 부분이 아니라는 것(그리고 이어팁(40)의 통로(41)도 아니라는 것)을 이해할 것이다. 당업자는 또한 그러한 배열은 음향 필터/댐퍼가 음향 혼의 길이 내의 일부 위치에(예컨대, 혼의 길이를 따라 중간과 2/3 사이에) 명백하게 배치되는 설계들과 구별됨을 또한 이해할 것이다. 당업자는 음향 혼의 길이 내에 음향 필터/댐퍼를 위치시키는 것이 혼의 기능에 불리하게 영향을 미칠 수 있음을 이해할 것이다(그리고, 이는 사실 혼을 두 개의 직렬로 분리된 혼으로 효과적으로 분할하여 불리한 결과를 초래할 수 있다). 따라서, 당업자는 본 명세서에 개시된 것과 같은 그러한 임의의 레벨 종속적 소리 감쇠형 물리적 특징부(예컨대, 음향 필터)를 위치시킴으로써, 최대의 효과를 위해 음향 혼(20)이 유리하게 사용되게 할 수 있음을 이해할 것이다.
원한다면, 이어피스 몸체(10)는 어떠한 공기중 소리도 통과할 수 없도록 음향 혼(20)을 부분적으로 또는 완전하게 폐쇄하도록 작동될 수 있는 적어도 하나의 밸브(25)를 포함할 수 있다. 이러한 밸브는 임의의 적합한 유형일 수 있다(예컨대, 슬라이딩, 굽힘 및/또는 피봇(예컨대, 힌지)을 중심으로 부분적으로 회전함으로써 열거나 닫을 수 있는 부재를 포함하는 게이트 밸브). 이러한 밸브는 음향 혼(20)의 길이를 따라 임의의 위치에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 밸브는 (도 2의 예시적인 도면에서와 같이) 음향 혼(20)의 제2 소리 방출 개구(출구)(17)에 근접하여 위치될 수 있다.
밸브(25)는 예컨대 적합한 유형의 기계적 스위치(21)(예컨대, 로커 스위치, 슬라이딩 스위치, 회전가능한 스위치, 버튼 스위치 등)에 의해 작동될 수 있다. 이러한 기계적 스위치는 이어피스 몸체(10)의 하우징(11)의 임의의 적합한 위치에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위치(21)는 이어피스 몸체(10)의 외향 표면(16)에 편리하게 위치될 수 있음으로써, 장치(1)를 귀로부터 제거할 필요 없이 동작될 수 있다. 특정 실시예들에서, 밸브(25)는 음향 혼(20)의 제2 소리 방출 개구(17)에 근접하게 위치될 수 있는 한편, 스위치(21)는 이어피스 몸체(10)의 외향 표면(16) 상(즉, 밸브(25)로부터 멀리 떨어진 위치)에 위치한다. 이러한 실시예들에서, 스위치(21)와 밸브(25)는 스위치(21)에 의한 밸브(25)의 작동을 용이하게 하도록 예컨대 하나 이상의 푸쉬로드(pushrod), 케이블 등의 수단으로 서로 동작가능하게 결합될 수 있다. 음향 혼(20)의 회선형 설계는 예컨대 이어피스 몸체(10)의 내부(22) 내에 추가적인 빈 공간을 제공하는 것과 조합됨으로써 그러한 배열을 유리하게 용이하게 할 수 있음을 이해할 것이다.
일반적으로, 이어피스 몸체(10)의 하우징(11)은 주변 공기중 소리가 이어피스 몸체(10)의 내부(22) 내로 진입하는 것 - 음향 혼(20)에 의해 제공되는 원하는 경로를 통과하는 것은 제외 - 을 최소화(예컨대, 적어도 실질적으로 방지)하도록 구성될 수 있다. 이것은 예컨대 하우징(11) 내의 임의의 관통 개구의 수 및 크기를 최소화함으로써 수행될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)는 음향 혼(20)의 제1 소리 수신 개구(13) 및 이어피스 몸체(10)의 소리 방출 출구(12) 이외의 이어피스 몸체(10)의 내부(22) 내로 이어지는 임의의 (차단되지 않은(unoccluded)) 개구를 갖지 않는다.
보다 상세하게는, 예컨대 스위치와 같은 컴포넌트를 수용하기 위해 관통 개구가 필요할 수 있는 하우징(11)의 임의의 위치에서, 그러한 컴포넌트는 그의 관통 개구에 정합됨으로써 개구를 적어도 실질적으로 차단(예컨대, 단단한 밀봉을 형성함)할 수 있다. 이를 돕기 위해, 임의의 적합한 개스킷, 밀봉제, 접착제 등이 하우징(11)의 관통 개구에 임의의 그러한 컴포넌트를 장착하는데 사용될 수 있다. (유사하게, 두 개 이상의 하우징 피스가 하우징(11)을 형성하기 위해 함께 정합되는 경우, 임의의 적합한 개스킷, 밀봉제, 접착제 등이 유사한 효과를 위해 사용될 수 있다.) 그 외에도, 적어도 일부 실시예들에서, 음향 혼(20)은 전술한 입구(13) 및 출구(17) 이외의 어떠한 개구도 포함하지 않도록 구성될 수 있다. 따라서, 이어피스 몸체(10)의 내부(22) 내로 침투할 수 있는 임의의 표류 공기중 소음이 혼(20)으로 진입하는 것이 적어도 실질적으로 방지될 수 있다. 마찬가지로, 이어피스 몸체(10)의 외부 주위로 침투할 수 있는 임의의 표류 공기중 소음이 이어팁(40)의 외부 주위를 흘러 사용자의 내이에 도달하는 것이 (이어팁(40)에 의해 달성되는 전술한 외부 차단에 의해) 적어도 실질적으로 방지될 수 있다. 또한 추가로, 이어팁(40)과 예컨대 이어피스 몸체(10)의 돌출부(14) 사이의 단단한 밀봉은 이어피스 몸체(10)의 외부 주위로 침투할 수 있는 임의의 표류 공기중 소음이 이어팁(40)의 내부 통로(41) 내로 침투하는 것을 적어도 실질적으로 방지할 수 있다. 달성된 이러한 배열은 예컨대 사용자의 내이에 도달하는 적어도 실질적으로 모든 공기중 소리를 음향 혼(20)의 입구(13)를 통해 음향 혼에 진입하고 음향 혼(20)을 통과한, 본 명세서에서 논의된 유리한 결과를 갖는 소리로 제공할 수 있다.
원한다면, 혼 입구(13)의 적어도 일부분의 외관에 예컨대 혼(20) 내로의 먼지의 진입을 최소화하기 위한 임의의 적합한 보호 요소가 위치될 수 있다. 이러한 보호 요소는 예컨대, 메쉬, 스크린, 천공 판 등일 수 있으며, 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 이는 원한다면 제거가능 및 청소가능하고/하거나 교체가능할 수 있다. 예컨대 보호 요소가 적어도 실질적으로 음향적으로 투명하도록 요소의 고체 재료의 크기가 정해지고 배열되는 경우, 요소는 예컨대 개구(13)의 면적을 계산하기 위한 목적에 무시될 수 있다(즉, 전체 또는 공칭 면적이 사용될 수 있음). 그러나, 보호 요소의 고체 재료가 공기중 소리 전송에 무시할 수 없는 효과를 갖는다면, 예컨대 개구의 부분을 차단하는 임의의 보호 요소의 개방 면적 %를 고려하여 수정된 개구(13)의 "유효"영역이 이러한 계산에 사용될 수 있다.
예시적인 이어팁(40)이 도 1, 그리고 도 2의 분리된 도면에 도시된다. 이어팁(40)은 외향 단부(46)로부터 내향 단부(47)까지 이어팁(40)을 관통하여 연장되고, 공기중 소리의 그를 통한 통로를 허용하는 관통 통로(41)를 포함한다. 적어도 일부 실시예들에서, 관통 통로(41)는 내부 관통 통로로서, 즉 그 길이 전체에 걸쳐 통로(41)가 이어팁(40)의 재료에 의해 방사상으로 둘러싸임을 의미한다(예컨대, 이어팁(40)의 방사상 최외측 표면에 개방된 홈 또는 채널이 아님). (도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 대체로 이어팁(40)의 장축과 정렬될 수 있는) 관통 통로(41)는 이어팁(40)이 이어피스 몸체(10)에 부착되는 경우에, 이어피스 몸체(10)로부터 공기중 소리를 수신하는 일차 소리 수신 개구(예컨대, 도 2에 도시된 개구(42))를 포함한다. 관통 통로(41)는 공기중 소리가 내부 관통 통로(41)를 통해 전송되어 그로부터 사용자의 내이를 향해 지향될 수 있도록 사용자의 내이에 대향되는 제2 소리 방출 개구(45)를 추가로 포함한다.
적어도 일부 실시예들에서, 이어팁(40)의 적어도 일부분을 외이도의 적어도 일부분에 끼움으로써 외이도를 외부적으로 차단할 수 있다. 외부적으로 차단한다는 것은, 이어팁의 적어도 일부 방사상 외향 표면(예컨대, 표면(51))이 외이도의 벽의 부분과 충분히 접촉함으로써 그렇지 않을 경우 이어팁과 외이도 벽 사이에 존재하는 공간에서 주변 공기중 소리가 외이도를 따라 이동하여 내이에 도달하는 것을 실질적으로 방지하는 것을 의미한다. 이는 내이에 도달하는 공기중 소리의 적어도 실질적으로 전부 또는 본질적으로 전부가 내부 관통 통로(41)를 통해 그렇게 된 것으로(그리고 그에 따라서 위에서 논의된 바와 같이 이어피스 몸체의 음향 혼을 통과한 것으로) 규정할 수 있다. 이어팁(40)은 이어피스 몸체(10)에 (예컨대, 적어도 실질적으로 누출 방지 방식으로) 단단히 끼워져, 역시 위에 언급된 바와 같이 내이에 도달하는 임의의 공기중 소리가 이어피스 몸체의 음향 혼을 통과한 것으로 추가로 규정할 수 있다.
더욱 상세하게, 이어팁이란 적어도 그 주요 부분이 적어도 방사상 내향 방향으로 탄성 압축가능하고/하거나 변형가능한 몸체를 의미하며, 따라서 이어 팁이 외이도에 삽입되는 경우에, 이어팁의 적어도 일부 부분이 방사상 외향으로 탄성적으로 편향되어 이어팁의 적어도 일부 방사상 외향 표면이 외이도 벽의 부분에 대해 유지됨으로써 그 사이의 임의의 에어 갭을 실질적으로 또는 완전히 제거한다. 이어팁(40)은 전형적으로, 장치(1)가 인간 사용자의 귀 내에 끼워지는 경우에, 이어팁이 안에 끼워지는 외이도의 부분의 장축과 적어도 대체로 정렬될 장축(L)을 포함한다. 이어팁(40)은 외향 단부(46) 및 내향 단부(47)을 포함하며, 단부(46)는 이어피스 몸체(10)에 (영구적이거나 착탈가능하게) 부착되는 단부이고, 단부(47)는 사용자의 내이에 가장 근접하게 위치하는 단부이다. 이어팁(40)은 임의의 적합한 기하학적 구성으로 임의의 적합한 재료 및 재료들로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이어팁(40)은 탄성적으로 변형가능하고/하거나 압축가능한 유기 중합체 재료, 예컨대, 적합한 성형 플라스틱 재료로 구성될 수 있다. 제1 일반적인 유형의 실시예들에서, 이어팁의 원하는 탄성 압축률은 예컨대 임의의 특정 기하학적 설계에 의해서가 아니라 오히려 유기 중합체 재료의 특성에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 이어팁(40)은 대체로 원통형 및/또는 테이퍼진 본체로 이루어질 수 있으며, 예컨대, 탄성 압축성 발포체로 구성될 수 있다. 제2 일반적인 유형의 실시예들에서, 원하는 탄성 압축률은 이어팁의 적어도 일부 컴포넌트의 기하학적 설계에 의해 제공되거나 향상될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 예시적인 방식으로 도시된 바와 같이, 이어팁(40)은 탄성적으로 변형가능한 재료로 제조된 하나 이상의 방사상 외향 돌출 플랜지(44)를 포함하는 본체(43)(예컨대, 트렁크)를 포함할 수 있다. 이러한 이어팁을 외이도 내로 삽입하여 이러한 플랜지가 변형되면서(예컨대, 이어팁의 외향 단부(46)를 향해 뒤로 제쳐짐(swept back)), 플랜지의 표면의 외이도의 벽에 대한 원하는 탄성 바이어싱이 달성된다. 특정 실시예들에서, 하나 이상의 플랜지(44)는 (도 1 및 도 2에 예시적인 방식으로 도시된 바와 같이) 심지어 외이도에 삽입되기 전부터 이미 뒤로 제쳐진 구성(확개되거나 종(bell) 모양)으로 제공될 수 있다. 특정 실시예들에서, 이러한 플랜지는 적어도 대체로 반구 형상일 수 있다. 이러한 제2의 일반적인 유형의 실시예들에서, 적어도 이어팁의 특정 컴포넌트(예컨대, 플랜지)가 탄성적으로 변형가능하고, 그러한 컴포넌트의 표면의 외이도 벽에 대한 원하는 탄성 바이어싱을 제공하도록 변형을 허용하는 기하학적 형상으로 제공되는 한, 이어팁(40)이 제조되는 재료의 전부 또는 일부라도 상당히 압축가능해야한다는 것은 필요하지 않을 수 있음을 인식할 것이다.
일부 실시예들에서, (이어팁(40)의 플랜지 포함 여부를 불문하고) 이어팁(40)(예컨대, 본체(43) 및 존재할 수 있는 임의의 플랜지)은 예컨대, 탄성적으로 변형가능하고/하거나 압축가능한, 유기 중합체 재료의 단일(예컨대, 성형) 피스 재료로 이루어질 수 있다. 다른 실시예들에서, 이어팁(40)은 예컨대 본체를 포함할 수 있는데, 이것은 반드시 탄성이고/이거나 압축가능할 필요는 없고, 본체의 방사상 외향부들에 하나 이상의 탄성적으로 변형가능한 플랜지, 탄성적으로 압축가능한 재료의 하나 이상의 환형 층 등이 장착된다. (도 1 내지 도 3에 도시된 일반적인 형태의 설계들에서, 예컨대, 이어피스 몸체(10)의 돌출부(14) 위의 이어팁(40)의 외향 개구(예컨대, 42)의 신장 끼움(stretch-fitting)을 용이하게 하기 위해, 이어팁(40)의 본체(43)의 적어도 외향 부분이 탄성적으로 변형가능한 것이 바람직한 것임을 인식할 것이다).
일부 실시예들에서, 이어팁(40)은 (내이에 대향되는) 내향 단부(47)가 좁은 단부인 테이퍼진 형상을 나타낼 수 있으며, 이는 이어팁(40)이 단일 피스의 형태인지 여부, 또는 이러한 테이퍼 형상이 상이한 직경의 복수의 플랜지에 의해 단계적으로 제공되는지 여부와 무관하다. 도 1 및 도 2에는 외이도 벽과 접촉하는 표면을 각각 갖는 3개의 플랜지(44a, 44b 및 44c)가 도시되어 있으나 임의의 수의 플랜지가 사용될 수 있다. 매우 다양한 배치가 가능하며, 도 1 및 도 2에 도시된 특정 설계들은 단지 예시적인 실시예들임을 이해할 것이다. 다양한 실시예들에서, 이어팁(40)(또는 그 전체)의 탄성적으로 변형가능하고/하거나 압축가능한 부분은 쇼어 A 스케일 상에서 약 50, 45, 40, 35, 30, 25 또는 20 미만의 경도를 나타내는 재료로 제조될 수 있다. 특정 실시예들에서, 이러한 이어팁 또는 그 부분은 쇼어 A 스케일 상에서 약 30 내지 약 40의 경도를 나타내는 재료로 제조될 수 있다. 이어팁(40)의 특정 설계가 무엇이든, (이어팁(40)의 컴포넌트가 비변형 및/또는 비압축 상태에 있는 경우에) 이어팁(40)을 외이도에 삽입함으로써 이어팁의 표면의 외이도의 벽에 대한 바람직한 탄성 바이어싱을 달성하도록 규정하기 위해, 이어팁(40)의 적어도 일부분은 성인 인간의 외이도의 평균 직경보다 적어도 다소 큰 방사상 직경을 가지도록 편리하게 선택될 수 있다 이어팁의 예시적인 스타일이 상세하게 설명되었으나, 회선형 음향 혼을 갖는 본 명세서에 기술된 이어피스 몸체는 임의의 적합한 설계의 임의의 적합한 이어팁과 함께 사용될 수 있고, 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있음이 강조된다.
귀의 생리 및 귀 내의 장치 끼움
본 발명의 장치를 사용자의 귀 내에 끼우는 것을 정밀하고 상세하게 설명하기 위해 인간 귀의 생리 및 특징을 간략히 요약할 것이다. 도 6을 참조하면, 인간의 외부 귀(100)는 귓바퀴(pinna)라고 불리는 넓은 구조(101)를 포함한다. 귓바퀴(101)는 이륜(helix)이라 불리는 돌출된 외부 만곡 림(103)을 포함하며, 이는 이륜각(helix crus)이라 불리는 상부 베이스 영역(111)에서 유래하고 그로부터 귓바퀴의 방사상 외부 에지를 따라 반시계 방향으로 연장된다. 이륜(103)으로부터 방사상 내향되게 대륜(antihelix)이라 불리는 다른 만곡 돌출부(107)가 있으며, 이는 대륜각(anthelix crura)이라 불리는 상부 베이스 영역(112)으로부터 대체로 반시계방향으로 연장됨으로써 이갑개로 알려진 다소 보울(bowl) 형상의 함몰부(106)를 부분적으로 원주방향으로 둘러싸고 있다. 이갑개(106)는 이륜각(111)에 의해 이개강(cavum concha)이라 불리는 하부 부분(109)과 이개정(cymba concha)이라 불리는 상부 부분(115)으로 적어도 부분적으로 나누어진다. 이갑개(106)의 최내향 영역은 외이도(104)로 이어지는데, 이는 고막 및 내이에 이르는 다소 원형 또는 계란형(단면) 통로이다.
대륜(107)은 방사상 내향 림(113)을 나타내며, 림(113) 길이의 적어도 일부 또는 대부분을 따라 약간 방사상 내향으로 돌출됨으로써 이갑개(106)의 방사상 외향 에지에서 약간 돌출(overhang)되는 립 또는 플랜지를 제공할 수 있다. 대륜(107)의 최하측 부분(예컨대, 도 6에 도시된 바와 같은 부분(116))은 대주(108)가 되는데, 이는 이개강의 에지를 넘어 방사상 내향으로 연장되는 (그리고 전형적으로 대륜(107)보다 더 두드러진 방사상 내향의 연장 립을 나타내는) 돌출부이다. 대주로부터 이개강의 하측 부분을 가로지르는 것은 다른 방사상 내향의 연장 돌출부(105)로서, 이는 전형적으로 (대주와 비슷한 방식으로) 대륜보다 더 두드러진 립을 나타내고, 외이도(104)의 부분을 종종 약간 외향으로 덮을 수 있다.
본 명세서에 개시된 장치(1)는 장치(1)가 사용자의 귀 내의 제위치에 견고하고 편안하게 보유(retain)될 수 있도록 구성된다(크기 및 형상이 정해짐). 한편, 일부 실시예들에서, 적어도 이어피스 몸체(10)는 특정 사용자의 귀 내에 끼워지도록 맞춤화될 수 있으나, 다른 실시예들에서는 장치(1)가 특정 사용자의 귀 내에 끼워지도록 맞춤화되게 요구하지 않고도 사용자의 귀 내에 장치(1)의 끼움 및 보유(retention)가 달성될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 장치(1)(그리고 그의 이어피스 몸체(10) 및 이어팁(40))는 맞춤화된 장치(예컨대, 그의 임의의 컴포넌트의 임의의 부분이 특정 사용자의 귀의 성형품 또는 3-D 이미지에 따라 제조되는 장치)가 아니다. 또한, 적어도 일부 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)는 적어도 반강성이거나 강성이며, 장치(1)의 통상적인 동작에서 사용자에 의해 임의로 크게 압축되거나 변형되는 것이 가능하지 않다.
적어도 일부 실시예들에서, 장치(1)는 사용자의 우측 귀 내에 끼울 수 있도록, 또한 사용자의 좌측 귀 내에 끼울 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 사용자의 우측 및 좌측 귀 내에 사용되도록 상이하게 구성된(예컨대, 성형된) 이어피스 몸체(10)를 제공할 필요는 없다; 오히려 한 쌍의 동일한 형상의 장치가 공급될 수 있다. 다른 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)는 우측 및 좌측 귀에 대해 다소 상이한 형상으로 공급될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전체 형상에서 비교적 좌우 대칭도(degree of bilaterally symmetrical)를 갖는 이어피스 몸체를 제공하는 것이 유용할 수 있다. 예를 들어, 원한다면, 이어피스 몸체(10)는 우측 귀 내에 또는 좌측 귀 내에 편안하게 끼우기에 충분한 좌우 대칭(즉, 이어피스 몸체의 내향-외향 축(IOa)을 따라 관찰했을 때)을 나타낼 수 있다. 그러나, 이어피스 몸체(10)의 전체 형상이 비교적 높은 좌우 대칭을 갖는다는 임의의 요구로 인해 다양한 특징부들(특히, 혼 입구(13) 및 돌출부(14))의 배치가 반드시 좌우 대칭을 나타내야 하는 것은 아님을 유의한다. 또한, 이어피스 몸체(10)의 전체 형상의 충분한 좌우 대칭이 유지되는 한, 이어피스 몸체(10)의 형상에서 작은 국부적인 비대칭의 존재가 배제되는 것도 아니다.
이어피스 몸체(10)의 형상의 전반적인 좌우 대칭의 정도는 이어피스 몸체(10)의 내향-외향 축(IOa)에 실질적으로 수직인 평면 상에 이어피스 몸체(10)의 투영된 면적을 취하고, 적어도 대체로 투영된 면적의 장축을 따라 연장되고, 투영된 면적을 두 개의 (예를 들면, 대략 동등한) 부분 면적으로 분할하는 대칭축을 식별함으로써 측정될 수 있다. 이어서, 대칭축을 중심으로 부분 면적 중 하나가 다른 부분 면적 상으로 회전될 수 있다(즉, 마치 투영된 면적을 대칭축을 따라 접음으로써 하나의 부분 면적을 다른 부분 면적 상으로 이동되게 하는 것과 같음). 두 개의 부분 면적이 공통으로 공유하는 그들 면적의 백분율이 측정될 수 있고, 이는 존재하는 좌우 대칭도를 나타낸다. 이어피스 몸체가 적어도 대체로 좌우 대칭인 형상을 갖는다는 것은, 이러한 방식으로 생성되고 측정되는 두 개의 부분 면적이 그들 면적의 적어도 70%를 공통으로 공유함을 의미한다. (예시적인 이어피스 몸체(10)의 좌우 대칭은 도 4의 도면에서 가장 용이하게 볼 수 있다). 다양한 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)는 적어도 약 80, 90, 95 또는 98%의 좌우 대칭을 포함할 수 있다.
적어도 일부 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)는 (적어도 이어팁(40)의 장축을 따라 관찰했을 때) 적어도 대체로 계란형 형상을 나타낼 수 있다. 용어 '대체로 계란형'은 계란형, 타원형, 하나 이상의 둥근 모서리가 있는 직사각형, 눈물 방울 형상 등을 포함한다. 도 1 내지 도 5에 예시된 특정 실시예에서, 이어피스 몸체(10)는 대체로 계란형 형상으로서, (말단 이어팁(40)이 부착되어 있는) 단부(31)가 반대편 단부(32)보다 다소 좁다(따라서, 이러한 실시예에서, 이어피스 몸체(10)는 테이퍼진 단부(31) 및 뭉툭한 단부(32)를 갖는 다소 테이퍼진 형상이다).
이러한 일반적인 유형들의 형상들은 이어피스 몸체(10)의 하나 이상의 표면이 이갑개(106)의 방사상 외주연부의 적어도 일부분을 규정하는 귀 컴포넌트의 표면에 매우 인접하게 (그리고 일부 실시예들에서는 접촉하도록) 위치되도록 허용할 수 있다. 이러한 귀 컴포넌트들은 예컨대 이주(105), 대주(108) 및 대륜(107)의 방사상 내향 림(113)의 부분들 중 임의의 부분 또는 모든 부분들을 포함할 수 있다. 이러한 배치는 (예컨대 외이도(104) 내의 이어팁(40)의 끼움과 조합하여) 장치(1)를 인간 귀의 이갑개(106) 내에 견고하고 또한 편안하게 보유하도록 작용할 수 있다. 이는 도 7에 예시적인 방식으로 도시되어 있으며, 인간 사용자의 우측 귀 내에 안착된 예시적인 이어피스 몸체(10)(본 도면에서는 제시를 용이하게 하기 위해 이어팁(40) 및 외이도(104)가 생략됨)를 도시한다.
따라서, 이어피스 몸체(10)의 치수 및 형상은 이어피스 몸체(10)가 인간 귀의 이갑개(106) 내에(특정 실시예들에서, 이개강(109) 내에) 위치할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 이어피스 몸체(10)의 내향 표면(15)은, 장치(1)가 귀 내에 끼워지는 경우에 내향 표면(15)의 일부 또는 대부분 면적이 이갑개(106)의 내향 경계를 규정하는 (피부) 표면과 접촉될 수 있도록 형상화될 수 있다. (표면(15)은 도 2 및 도 5의 예시적인 도면에서 비교적 평탄한 것으로서 도시되어 있으나, 일부 실시예들에서는 만곡된(예컨대, 볼록한) 형상을 나타낼 수 있다.) 그리고, 전술한 바와 같이, 이어피스 몸체(10)의 하나 이상의 접촉 표면(예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 표면(35))이 이어피스 몸체(10)의 주연부의 적어도 일부분 둘레에 (이격되거나 연속적으로 연장되거나 하여) 제공될 수 있으며, 접촉 표면 또는 표면들은, 장치(1)가 사용자의 귀 내에 끼워지는 경우에, 이갑개(106)(예컨대, 이개강(109))의 방사상 외주연부의 적어도 일부분을 규정하는 귀 컴포넌트의 (피부) 표면과 접촉하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)는 이어피스 몸체(10)의 적어도 하나의 대체로 외향 또는 방사상 외향 접촉 표면(예컨대, 표면(35))이 이갑개의 방사상 외주연부의 부분을 규정하는 귀 컴포넌트의 방사상 내향 돌출 에지(예컨대, 립)의 내향 표면 아래에 적어도 부분적으로 내향으로 끼워질(그리고 일부 실시예들에서는 접촉될) 수 있도록 크기 및 형상이 정해질 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)는 이주(105), 대주(108) 및/또는 대주(108)에 근접한 대륜의 부분(116)에 있어서 방사상 내향 표면(예컨대, 방사상 내향 돌출 립)에 대해, 방사상 내향 근접 및/또는 내향 근접하여 위치되도록 각각 구성되는 다양한 접촉 표면을 포함할 수 있다. (이 문맥에서, 대주에 근접한 대륜의 부분이란, 대륜을 중심으로 시계 방향으로 측정할 때 대주의 방사상 최내향으로 돌출되는 부분의 약 25 mm 이내에 있는 부분을 의미한다). 그러한 하나의 구성이 도 7의 예시적인 도면에 도시되어 있으며, 여기서 이어피스 몸체(10)의 뭉툭한 단부(32)에 근접한 접촉 표면이 대주(108)의 립의 부분에 내향으로 아래에 놓이며, 또한 그와 접촉될 수 있다. 유사하게, 이어피스 몸체(10)의 테이퍼진 단부(31)의 접촉 표면은 이주(105)의 립의 부분에 내향으로 아래에 놓이며, 또한 그와 접촉할 수 있다. 많은 사용자들에 있어서, 이어피스 몸체(10)의 테이퍼진 단부(31)를 이러한 방식으로 이주(105)의 립 "아래에 밀어 넣는(tuck under)" 것은 이갑개 내에 이어피스 몸체(10)를 유지하는 것을 가능하게 하거나 향상시키는 주요 메커니즘이 될 수 있다. 그러나, 특정 사용자의 귀의 컴포넌트들의 특정 형상에 따라, 임의의 개별 접촉 표면(또는 그 부분) 또는 이어피스 몸체(10)는 (사용자의 귀의 이갑개의 방사상 외주연부의 적어도 일부분을 규정하는) 임의의 특정 귀 컴포넌트의 표면(피부)과 접촉할 수도 있고 또 반드시 그렇지 않을 수도 있음이 강조된다.
따라서 대략적으로 요약하자면, 일부 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)는 외이도(104) 내로의 이어팁(40)의 끼움과 조합하여, 장치(1)의 이어피스 본체(10)의 적어도 하나의 접촉 표면을 이갑개(106)의 방사상 외주연부의 적어도 일부를 규정하는 피부 표면에 인접하게(예컨대, 접촉하게) 함으로써 장치(1)가 인간 귀 내의 제위치에 유지될 수 있도록 구성될 수 있다. (그러한 배치는 단지 외이도 내로 장치의 이어팁의 끼움에 의해서만 장치가 실질적으로 또는 본질적으로 귀의 제위치에 지지되고 유지되는 배열과 구별될 수 있다). 추가의 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)는 이어피스 몸체(10)의 (예컨대, 이어피스 몸체(10)의 방사상 외주연부를 따르는 상이한 위치의) 두 개 이상의 접촉 표면을 이갑개(106)의 방사상 외주연부의 적어도 일부분을 규정하는 각각의 피부 표면에 인접하게(예컨대, 접촉하게) 함으로써 장치(1)가 적어도 부분적으로 인간 귀 내의 제위치에 유지될 수 있도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 장치(1)가 사용자의 귀 내로 끼워지는 경우에, 이어피스 몸체(10)의 접촉 표면과 이갑개(106)의 방사상 외주연부의 부분을 규정하는 귀 컴포넌트의 표면 사이의 두 개의 이러한 접촉 면적은 이어피스 몸체(10)의 주변 주연부 둘레로 (시계 방향 또는 반 시계 방향 중 어느 한 방향으로) 적어도 120도, 140도 또는 160도의 원주 방향의 이격을 갖고 이격될 수 있다. 이러한 배열이 도 7의 예시적인 실시예에 도시되며, (각각 이주의 부분 및 대주의 부분과의) 두 개의 이러한 접촉 영역은 약 130도 범위로 판단되는 원주 방향의 이격을 갖는다.
일부 실시예들에서 외이도(104) 내에 이어팁(40)을 끼움으로써 장치(1)를 인간 귀 내에 안정적으로 끼우는 전술된 효과를 증대시킬 수 있는 한편, 이어피스 몸체(10)의 주연부 둘레에 적어도 하나의 접촉 표면(및 특히 두 개 또는 그 이상의 그러한 표면)을 제공함으로써 이어팁(40)을 외이 내로 덜 공격적으로 끼울 수 있게 하며(즉, 이어팁(40)을 외이도 내로 깊숙이 끼울 필요가 없을 수 있음), 따라서 장치(1)가 여전히 견고하게 제위치에 유지되는 것을 허용하면서 사용자에게 증가된 편안함을 제공한다. 즉, 이러한 실시예들에서, 이어팁(40)은 장치(1)를 귀 내에 고정시키는 주요 메커니즘으로서의 역할보다는 오히려 전술한 외부 차단을 제공하기에 충분한 정도까지만 외이도 내로 끼워질 필요가 있을 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 장치(1)는 장치(1)의 이어피스 몸체(10)의 압축 끼움에 의해 부분적으로, 실질적으로 또는 본질적으로 완전하게 이갑개의 방사상 외주연부를 규정하는 컴포넌트의 부분 사이, 예컨대, 사용자의 귀의 이주, 대주, 및/또는 대주에 인접한 대륜 부분 중의 임의의 조합 사이에서 귀 내의 제위치에 유지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)의 내향-외향 치수(즉, 내향 표면(15) 및 외향 표면(16) 사이의 평균 거리)는 최소로 유지됨으로써 이어피스 몸체(10)의 어떠한 부분도 대륜의 최외향 한계와 일치하는 가상 평면을 넘어 외측으로 연장되지 않게 할 수 있다. 이것은 사용자가 수면 중일 때에도 장치(1)를 편안하게 착용할 수 있게 규정할 수 있다(예컨대, 사용자의 머리와 귀가 베개와 접촉하도록 위치되면서 장치(1)가 사용자의 귀에 불편한 힘을 가하게 할 수 있을 만큼 장치(1)가 지나치게 외측으로 돌출되지 않음). 적어도 일부 실시예들에서, 장치(1)가 사용자의 귀 내에 끼워지는 경우에, 이어피스 몸체(10)의 모든 부분은 대체로, 실질적으로 또는 완전하게 이개강 내에 위치될 수 있다. 특히, 일부 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)는 장치(1)가 사용자의 귀 내에 끼워지는 경우에, (예컨대, 아치형 돌출부가 이개정의 림 뒤에 이어지고/지거나 방사상으로 내측으로 위치되는 방식으로) 이개정 내부로 상향 연장되는 임의의 돌출부를 포함하지 않을 것이다.
일부 실시예들에서, 이어팁(40)의 장축(L) 및 이어피스 본체(10) 사이(구체적으로, 이어팁(40)의 장축(L)과 이어피스 몸체(10)의 내향-외향 축(IOa) 사이)에는 오프셋 각도가 존재할 수 있다. 이러한 오프셋 각도는 장치(1)가 사용자의 귀 내에 끼워질 때 향상된 편안함을 제공할 수 있다. 따라서, 도 1 내지 도 5에 도시된 예시적인 설계는, 약 10 내지 15도 범위의 오프셋 각도를 제공한다. 다양한 실시예들에서, 이러한 오프셋 각도는 적어도 약 6, 8, 또는 10도일 수 있다. 추가의 실시예들에서, 이러한 오프셋 각도는 최대 약 18, 16 또는 14도일 수 있다. 많은 실시예들에서, 이어팁(40)의 장축(L)의 배향은 이어팁(40)이 장착되는 이어피스 몸체(10)의 장착 구조(예컨대, 돌출부(14))의 배향에 의해 좌우될 수 있다. 따라서, 많은 실시예들에서, 이러한 오프셋 각도는 도 5에 가장 잘 도시된 예시적인 실시예에서와 같이, 예컨대 돌출부(14)가 이어피스 몸체(10)의 이어피스 몸체(10)로부터 멀어지게 연장되는 각도에 의해 설정될 수 있다.
위의 논의는 인간 귀 형상에는 얼마간의 차이가 존재한다는 사실을 감안하여 해석되어야 한다. 따라서, 장치(1)를 인간 귀, 예컨대, 이갑개 내에 장착하는 것에 대해 본 명세서에 제공되는 설명은 청각 학자에 의해 인간의 평균 성인 인구를 대표하는 것으로 간주되는 귀의 기하학적 구조 및 특징을 가진 성인에게 적용되는 것으로 이해될 것이다. 장치(1)(특히 장치의 이어피스 몸체(10) 및/또는 이어팁(40))는 다수의 크기로 제공 될 수 있으며, 임의의 장치(1)에 있어서 위의 설명은 적어도 특정 인간 인구를 위해 구성된 크기의 장치(1)에 대해 유효하다. 특정 실시예들에서, 본 발명에 기술된 바와 같이 이갑개 내로의 장치(1)의 끼움은, 2010년에 명시된 ANSI S12.42(실제 귀 내의 마이크로폰 또는 음향 시험 고정부 절차를 사용하여 지속적인 또는 충격 잡음에서 청력 보호 장치의 삽입 손실 측정 방법(Methods for the Measurement of Insertion Loss of Hearing Protection Devices in Continuous or Impulsive Noise Using Microphone-in-Real-Ear or Acoustic Test Fixture Procedures))에 약술된 시험 방법에 사용하기에 적합한 인공 귀(즉, 성형 플라스틱 인공 귓바퀴) 내로 장치(1)를 끼우는 것에 관하여 평가될 수 있다. 그러한 인공 귀의 특정 예는 G.R.A.S.45CB 음향 시험 고정부와의 사용을 위해 G.R.A.S.Sound & Vibration A/S(덴마크 홀트 소재)로부터 상표명 KB0077(좌측) 및 KB0078(우측)하에 입수가능한 것들이다. 따라서, 특정 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)는 ANSI S12.42 시험 방법과 함께 사용하기 위한 요구 사항을 만족하는 인공 귀의 이갑개의 방사상 외주연부의 적어도 일부분을 규정하는 "피부" 표면과 접촉하도록 구성되는 적어도 하나의 접촉 표면을 갖도록 구성된다.
위에서는 이어피스 몸체(10) 및 이어팁(40)은 이들이 청력 보호 장치(1)를 형성하도록 조합되는 구성으로 기술되었으나, 적어도 일부 실시예들에서, 이어피스 몸체(10)는 그것에 부착되는 이어팁 없이 공급될 수 있음을 강조한다. 즉, 이어피스 몸체(10)는 사용자에게 공급될 수 있고 사용자는 이어서 그것을 임의의 적합한 이어팁과 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서 적어도 하나의 이어피스 몸체 및 적어도 하나의 이어팁은 예컨대, 키트의 형태로 함께 패키징될 수 있다. 이러한 키트는 사용 설명서를 포함할 수 있다(이러한 설명서는 예컨대 사용자 가이드 등을 읽거나 업로드하기 위해 방문할 수 있는 기재된 웹사이트의 형태와 같은 가상의 설명서일 수 있음을 유의한다).
위의 논의는 주로 수동식 청력 보호 장치에 관한 것이나, 다른 실시예들에서는 본 명세서에 개시된 이어피스 몸체는 전자식 청력 보호 장치에 사용될 수 있다. 이는 주변 공기중 소리가 외이도에 직접 진입하는 것을 실질적으로 방지하는 장치로서, 주변 공기중 소리를 수신하고, 소리를 전자 신호로 변환하고, 전자 신호를 처리하고, 처리된 전자 신호를 처리된 소리로 변환하고, 이어서 처리된 소리를 외이도 내로 방출하는 전자 컴포넌트를 포함하는 장치를 의미한다. 그러나, 본 명세서에 개시된 바와 같이 회선형 음향 혼을 포함하는 이어피스 몸체는 (수동식이거나 전자식인) 청력 보호 장치에 사용하도록 구성되며, 이 장치는 수동식 및 전자식 청각 보조 장치(예컨대, 보청기, 나팔형 보청기 등) 둘 모두와 구별된다.
본 명세서의 논의들에서, 다양한 장치, 컴포넌트 및 배치는 예컨대 공기중 음파의 통과를 "실질적으로 방지"하는 것으로서 특징지어졌음을 유의한다. 그러한 용어는 그러한 장치, 컴포넌트 또는 배열이 반드시 공기중 소리에 절대적 배리어를 제공하도록 요구하지 않음을 이해할 것이다. 오히려, 이 용어에 의해 지시되는 유일한 요구 사항은 모든 그러한 컴포넌트 및 배치가 집합적으로 본 명세서에 개시된 바와 같이 이어팁(40) 및 이어피스 몸체(10)를 포함하는 장치(1)가 본 명세서에 개시된 바와 같이 기능할 수 있도록 공기중 소리에 충분한 배리어 속성을 제공한다는 것이다.
예시적인 실시 형태의 목록
실시 형태 1은 사용자의 귀의 이갑개 내에 위치되도록 구성되고, 제1 소리 수신 개구를 통해 공기중 음파를 수신하고 제2 소리 방출 개구를 통해 공기중 음파를 방출하도록 구성되는 회선형 음향 혼을 포함하는 이어피스 몸체로서, 여기서 제1 소리 수신 개구는 상기 제2 소리 방출 개구보다 약 150 내지 약 1600의 증분 백분율만큼 단면적이 크고; 제2 소리 방출 개구는 오프셋 개구이고; 제1 소리 수신 개구 및 제2 소리 방출 개구는 회선형 음향 혼을 제공하도록 서로 유체적으로 연결되고; 이어피스 몸체는 그에 부착가능한 이어팁을 수용하도록 구성되고, 이어팁은 사용자의 귀의 외이도 내로 끼우도록 구성되고, 이어피스 몸체와 이어팁은 수동 청력 보호 장치를 제공하도록 조합된다.
실시 형태 2는 실시 형태 1의 이어피스 몸체로서, 제1 소리 수신 개구는 제2 소리 방출 개구보다 약 200 내지 약 1000의 증분 백분율만큼 면적이 크다. 실시 형태 3은 실시 형태 1 내지 실시 형태 2 중 임의의 실시 형태의 이어피스 몸체로서, 제1 소리 수신 개구는 적어도 대체로 외향 개구이다. 실시 형태 4는 실시 형태 1 내지 실시 형태 3 중 임의의 실시 형태의 이어피스 몸체로서, 회선형 음향 혼은 제1 소리 수신 개구로부터 제2 소리 방출 개구까지 약 3 cm 내지 약 5 cm의 길이를 포함한다. 실시 형태 5는 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 중 임의의 실시 형태의 이어피스 몸체로서, 회선형 음향 혼은 회선형 음향 혼의 제2 소리 방출 개구의 어느 부분도 회선형 음향 혼의 제1 소리 수신 개구의 임의의 부분과 중첩되지 않는 오프셋 나선의 형태이다.
실시 형태 6은 실시 형태 1 내지 실시 형태 5 중 임의의 실시 형태의 이어피스 몸체로서, 회선형 음향 혼은 혼 길이의 센티미터 당 약 50 내지 약 400 증분 백분율 변화 범위에서 전체 테이퍼를 나타낸다. 실시 형태 7은 실시 형태 1 내지 실시 형태 6 중 임의의 실시 형태의 이어피스 몸체로서, 회선형 음향 혼은 회선형 음향 혼의 길이의 적어도 약 80%에 걸쳐, 적어도 실질적으로 일정한 테이퍼를 나타낸다. 실시 형태 8은 실시 형태 1 내지 실시 형태 7 중 임의의 실시 형태의 이어피스 몸체로서, 회선형 음향 혼의 제1 소리 수신 개구의 단면적은 약 30 내지 45 ㎟ 범위이다. 실시 형태 9는 실시 형태 1 내지 실시 형태 8 중 임의의 실시 형태의 이어피스 몸체로서, 회선형 음향 혼은 하나 또는 두개의 언더패스 특징부를 나타낸다.
실시 형태 10은 실시 형태 1 내지 실시 형태 9 중 임의의 실시 형태의 이어피스 몸체로서, 이어피스 몸체는 이어피스 몸체의 내향-외향 축을 따라 관찰했을 때 적어도 대체로 좌우 대칭인 형상을 나타낸다. 실시 형태 11은 실시 형태 1 내지 실시 형태 10 중 임의의 실시 형태의 이어피스 몸체로서, 이어피스 몸체는 이어피스 몸체의 내향-외향 축에 적어도 실질적으로 직교하도록 배향되는 장축을 나타낸다. 실시 형태 12는 실시 형태 1 내지 실시 형태 11 중 임의의 실시 형태의 이어피스 몸체로서, 이어피스 몸체의 외향 면 상에 위치된 기계적 스위치를 포함하며, 기계적 스위치는 밸브에 동작가능하게 연결됨으로써 기계적 스위치가 밸브를 적어도 부분적으로 폐쇄하여 회선형 음향 혼을 통한 소리의 공기중 전송을 적어도 부분적으로 차단하도록 사용될 수 있다. 실시 형태 13은 실시 형태 12의 실시 형태의 이어피스 몸체로서, 밸브는 음향 혼의 제2 소리 방출 개구에 근접하여 위치된다.
실시 형태 14는 인간 사용자의 귀 내에 끼우도록 구성되는 수동 청력 보호 장치로서, 사용자의 귀의 이갑개 내에 위치되도록 구성되고, 제1 소리 수신 개구를 통해 공기중 음파를 수신하고 제2 소리 방출 개구를 통해 공기중 음파를 방출하도록 구성되는 회선형 음향 혼을 포함하는 이어피스 몸체; 및 사용자 귀의 외이도 내에 끼우도록 구성되고 이어피스 몸체에 부착되는 이어팁으로서, 이어피스 몸체의 회선형 음향 혼을 통과하는 공기중 소리를 수신하도록 구성되는 일차 소리 수신 개구 및 사용자의 내이에 대향하는 이차 소리 방출 개구를 갖는 공기중 소리 전송 관통 통로를 포함하는, 이어팁을 포함하며, 여기서 제1 소리 수신 개구는 제2 소리 방출 개구보다 약 150 내지 약 1400의 증분 백분율만큼 단면적이 크고; 제2 소리 방출 개구는 오프셋 개구이고; 제1 소리 수신 개구 및 제2 소리 방출 개구는 회선형 음향 혼을 제공하도록 서로 유체적으로 연결된다.
실시 형태 15는 실시 형태 14의 장치로서, 장치는 음향 혼의 제2 소리 방출 개구와 이어팁의 일차 소리 수신 개구 사이에 위치되는 소리 레벨 종속적 소리 감쇠형 물리적 특징부를 포함함으로써, 음향 혼의 제2 소리 방출 개구로부터 방출되는 임의의 공기중 소리가 이어팁의 일차 소리 수신 개구에 도달하기 전에 소리 레벨 종속적 소리 감쇠형 물리적 특징부를 반드시 만나게 한다. 실시 형태 16은 실시 형태 15의 장치로서, 소리 레벨 종속적 소리 감쇠형 물리적 특징부는 이어피스 몸체의 돌출 포스트의 내부 내로 성형된 표면에 의해 적어도 부분적으로 규정되는 챔버 내로 끼워지는 음향 필터이며, 음향 혼의 제2 소리 방출 개구로부터 방출되는 소리는 이어팁의 일차 소리 수신 개구에 도달하기 위해 음향 필터를 반드시 통과한다.
실시 형태 17은 실시 형태 14 내지 실시 형태 16 중 임의의 실시형태의 장치로서, 이어피스 몸체는 적어도 하나의 접촉 표면을 포함하며, 적어도 하나의 접촉 표면은, 장치가 사용자의 귀 내에 끼워지는 경우에 적어도 하나의 접촉 표면이 사용자의 귀의 이갑개의 방사상 외주연부의 적어도 일부분을 규정하는 귀 컴포넌트의 피부 표면과 접촉하도록 구성된다. 실시 형태 18은 실시 형태 17의 장치로서, 이어피스 몸체의 적어도 하나의 접촉 표면은, 장치가 사용자의 귀 내에 끼워지는 경우에 적어도 하나의 접촉 표면이 사용자의 귀의 이주, 대주, 및 대주에 근접한 대륜의 부분의 피부 표면의 적어도 하나와 접촉하도록 구성된다. 실시 형태 19는 실시 형태 18의 장치로서, 이어피스 몸체는, 장치가 사용자의 귀 내에 끼워지는 경우에 사용자 귀의 이주, 대주, 및 대주에 근접한 대륜의 부분 중 적어도 임의의 두 개와 장치의 이어피스 몸체의 압축 끼움에 의해 적어도 부분적으로 귀 내에 유지되도록 구성된다.
실시 형태 20은 실시 형태 14 내지 실시 형태 19 중 임의의 실시 형태의 장치로서, 이어피스 몸체는, 장치가 사용자의 귀 내에 끼워지는 경우에 이어피스 몸체가 적어도 실질적으로 사용자 귀의 이개강 내에 위치되도록 구성된다. 실시 형태 21은 실시 형태 20의 장치로서, 이어피스 몸체는, 장치가 사용자의 귀 내에 끼워지는 경우에 이어피스 몸체의 적어도 실질적으로 어느 부분도 사용자의 귀의 이개정 내로 연장되지 않도록 구성된다. 실시 형태 22는 실시 형태 14 내지 실시 형태 21 중 임의의 실시 형태의 장치로서, 이어피스 몸체는, 장치가 사용자의 귀 내에 끼워지는 경우에 이어피스 몸체의 적어도 실질적으로 어느 부분도 이어피스 몸체의 내향-외향 축을 따라 사용자의 귀의 이갑개의 외부로 연장되지 않도록 구성된다. 실시 형태 23은 실시 형태 14의 장치로서, 실시 형태 1 내지 실시 형태 13 중 임의의 실시 형태의 이어피스 몸체를 포함한다.
실시 형태 24는 키트(kit)로서, 사용자의 귀의 이갑개 내에 위치되도록 구성되고, 제1 소리 수신 개구를 통해 공기중 음파를 수신하고 제2 소리 방출 개구를 통해 공기중 음파를 방출하도록 구성되는 회선형 음향 혼을 포함하는 적어도 하나의 이어피스 몸체; 및 사용자의 귀의 외이도에 끼우도록 구성되고 이어피스 몸체에 부착가능하도록 추가로 구성되는 적어도 하나의 이어팁을 포함하며, 여기서 제1 소리 수신 개구는 제2 소리 방출 개구보다 약 150 내지 약 1400의 증분 백분율만큼 단면적이 크고; 제2 소리 방출 개구는 오프셋 개구이고; 제1 소리 수신 개구 및 제2 소리 방출 개구는 회선형 음향 혼을 제공하도록 서로 유체 연결된다. 실시 형태 25는 실시 형태 24의 키트로서, 적어도 하나의 이어피스 몸체는 실시 형태 1 내지 실시 형태 13 중 임의의 이어피스 몸체이다.
실시예
실시예의 이어피스 몸체를 도 1 내지 도 5에 도시된 것과 대체로 유사한 설계의 신속한 프로토타이핑 방법(prototyping method)(스테레오리소그래피(stereolithography))에 의해 제조하였다. 그렇지 않으면 이러한 프로토타입에서 이어피스 몸체는 도 4에서 가장 용이하게 볼 수 있는 것과 유사한 레이아웃의 회선 나선형 음향 혼을 포함하는 견고한 구조(플라스틱으로 제조)이다. 혼은 37 ㎟ 면적의 외향의 차단되지 않는 원형 입구, 대략 2.7 ㎟ 면적의 대체로 내향 출구 및 대략 4 cm의 경로 길이를 갖는다. 이어피스 몸체는 도 2 및 도 5에서 가장 용이하게 볼 수 있는 것과 유사한 설계의 돌출부를 포함했으며, 돌출부에는 3M Company의 COMBAT ARMS EARPLUGS라는 상표명으로 이용가능한 청력 보호 제품에 사용된 유형의 레벨 종속적 음향 필터가 설치된 챔버가 포함되었다. 도 1 및 도 2에 도시된 대체로 유사한 유형의 이어팁을 이어피스 몸체의 돌출부 상에 압입 끼움하여 실시예의 수동 청력 보호 장치를 형성하였다. 청력 보호 장치를 KEMAR G.R.A.S. 45CB 인체모형의 귀 내에 위치시켰다. 종래의 방법(핑크 노이즈를 사용함)에 의해 삽입 손실을 측정하였고(프로토타입 청력 보호 장치가 없는 G.R.A.S. 45CB 인체모형과 비교하여 측정), 이것이 도 8에 제시되어 있다.
비교를 위해, 종래의 수동 청력 보호 장치(임의의 종류의 음향 혼을 포함하지 않으나, 실시예에서 사용된 것과 동일한 음향 필터를 포함하고, 실시예에서 사용된 것과 동일한 이어팁을 또한 사용)에 대해 삽입 손실을 유사하게 측정하였다. 본 실시예는 특히 대략 2000 ㎐ 이상의 주파수 범위에서 종래의 청력 보호 장치보다 현저히 적은 삽입 손실을 명백하게 나타내었었다.
전술한 예는 단지 명확한 이해를 위해 제공되었고, 그로부터 어떠한 불필요한 제한도 없음이 이해되어야 한다. 실시예에 기술된 시험 및 시험 결과는 예측적이기보다는 예시적인 것으로 의도되고, 시험 절차의 변형이 상이한 결과를 산출할 것으로 예상될 수 있다. 실시예에서의 모든 정량적 값은 사용된 절차에 수반된 통상적으로 알려진 공차의 측면에서 근사치로 이해된다. 본 명세서에 개시된 특정 예시적인 요소, 구조, 특징, 상세 사항, 구성 등이 다수의 실시예에서 수정 및/또는 조합될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. (상세하게는, 본 명세서에서 대체물로서 분명하게 언급된 요소들 중 임의의 것은 임의의 요구되는 조합을 통해 청구항에 명시적으로 포함되거나 배제될 수 있다.) 모든 그러한 변형과 조합은 본 발명자에 의해 단지 예시적인 설명의 역할을 하도록 선택된 그들 대표적인 설계가 아니라 구상된 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려된다. 따라서, 본 발명의 범주는 본 명세서에 기술된 특정 예시적인 구조로 제한되어야 하는 것이 아니라, 오히려 적어도 청구범위의 언어에 의해 기술된 구조 및 그러한 구조의 등가물로 확장된다. 서면으로서의 본 명세서와 본 명세서에 참조로 포함되는 임의의 문서의 개시내용 간에 상충되거나 불일치하는 정도까지, 서면으로 된 본 명세서는 통제할 것이다.

Claims (23)

  1. 사용자의 귀의 이갑개(concha) 내에 위치되도록 구성되고, 제1 소리 수신 개구를 통해 공기중(airborne) 음파를 수신하고 제2 소리 방출 개구를 통해 공기중 음파를 방출하도록 구성되는 회선형(convoluted) 음향 혼을 포함하는 이어피스 몸체(earpiece body)로서,
    상기 제1 소리 수신 개구는 상기 제2 소리 방출 개구보다 150 내지 1600의 증분 백분율(incremental percentage)만큼 단면적이 크고; 상기 제2 소리 방출 개구는 오프셋 개구이고; 상기 제1 소리 수신 개구 및 상기 제2 소리 방출 개구는 상기 회선형 음향 혼을 제공하도록 서로 유체 연결되고;
    상기 이어피스 몸체는 그에 부착가능한 이어팁을 수용하도록 구성되고, 상기 이어팁은 상기 사용자의 귀의 외이도(ear canal) 내로 끼우도록 구성되고, 상기 이어피스 몸체와 상기 이어팁은 수동 청력 보호 장치를 제공하도록 조합되는, 이어피스 몸체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회선형 음향 혼은 상기 회선형 음향 혼의 제2 소리 방출 개구의 어느 부분도 상기 회선형 음향 혼의 제1 소리 수신 개구의 임의의 부분과 중첩되지 않는 오프셋 나선의 형태인, 이어피스 몸체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회선형 음향 혼은 하나 또는 두 개의 언더패스(underpass) 특징부를 나타내는, 이어피스 몸체.
  4. 인간 사용자의 귀 내에 끼우도록 구성되는 수동 청력 보호 장치로서,
    사용자의 귀의 이갑개 내에 위치되도록 구성되고, 제1 소리 수신 개구를 통해 공기중 음파를 수신하고 제2 소리 방출 개구를 통해 공기중 음파를 방출하도록 구성되는 회선형 음향 혼을 포함하는 이어피스 몸체; 및
    상기 사용자 귀의 외이도 내에 끼우도록 구성되고 상기 이어피스 몸체에 부착되는 이어팁으로서, 상기 이어피스 몸체의 회선형 음향 혼을 통과하는 공기중 소리를 수신하도록 구성되는 일차 소리 수신 개구 및 사용자의 내이(inner ear)에 대향하는 이차 소리 방출 개구를 갖는 공기중 소리 전송 관통 통로를 포함하는, 상기 이어팁을 포함하며,
    상기 제1 소리 수신 개구는 상기 제2 소리 방출 개구보다 150 내지 1400의 증분 백분율만큼 단면적이 크고,
    상기 제2 소리 방출 개구는 오프셋 개구이고, 상기 제1 소리 수신 개구 및 상기 제2 소리 방출 개구는 상기 회선형 음향 혼을 제공하도록 서로 유체 연결되는, 수동 청력 보호 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 장치는 상기 음향 혼의 상기 제2 소리 방출 개구와 상기 이어팁의 상기 일차 소리 수신 개구 사이에 위치되는 소리 레벨 종속적 소리 감쇠형 물리적 특징부(sound-level-dependent sound attenuating physical feature)를 포함함으로써, 상기 음향 혼의 제2 소리 방출 개구로부터 방출되는 임의의 공기중 소리가 상기 이어팁의 일차 소리 수신 개구에 도달하기 전에 상기 소리 레벨 종속적 소리 감쇠형 물리적 특징부를 반드시 만나게 하는, 수동 청력 보호 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 이어피스 몸체는, 상기 장치가 상기 사용자의 귀 내에 끼워지는 경우에 상기 이어피스 몸체가 적어도 실질적으로 이개강(cavum concha) 내에 위치되도록 구성되는, 수동 청력 보호 장치.
  7. 사용자의 귀의 이갑개 내에 위치되도록 구성되고, 제1 소리 수신 개구를 통해 공기중 음파를 수신하고 제2 소리 방출 개구를 통해 공기중 음파를 방출하도록 구성되는 회선형 음향 혼을 포함하는 적어도 하나의 이어피스 몸체; 및
    상기 사용자의 귀의 외이도에 끼우도록 구성되고 상기 이어피스 몸체에 부착가능하도록 추가로 구성되는 적어도 하나의 이어팁을 포함하며,
    상기 제1 소리 수신 개구는 상기 제2 소리 방출 개구보다 150 내지 1400의 증분 백분율만큼 단면적이 크고; 상기 제2 소리 방출 개구는 오프셋 개구이고; 상기 제1 소리 수신 개구 및 상기 제2 소리 방출 개구는 상기 회선형 음향 혼을 제공하도록 서로 유체 연결되는, 키트(kit).
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