KR20080036413A - 골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드 및매스토이드의 음향 진폭 및 임피던스 조절 방법 - Google Patents

골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드 및매스토이드의 음향 진폭 및 임피던스 조절 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 골도 진동자의 매스토이드부에 형성 또는 결합되는 것으로서, 피부 접촉부위로 외기를 유입 및 순환시켜 피부 접촉면을 쾌적하게 유지시킬 수 있고, 과도한 신호 전달에 의한 일정 크기 이상의 압력이 가해질 때에는 이를 감쇠 또는 단절시키며, 사용자들의 다른 조건들에 따른 음향 임피던스의 조절이 가능한 에어-쿠션형 매스토이드를 제공하는 것이다. 이러한 매스토이드는 유양돌기 내부로 외기가 유입되도록 통기공을 형성하고, 이 통기공의 형성으로 인해 함께 형성되는 탄성지지빔의 강성을 설정하여 진폭을 조절할 수 있다. 그리고 실질적으로 피부에 접촉되는 진동전달부의 하부면상에 진동전달용 돌기를 형성하고 이 돌기의 틈새에 통기용 홈을 형성하여 피부 접촉면을 쾌적하게 유지시킬 수 있다. 이때, 사용자의 피부 조건에 따라 진동전달용 돌기와 통기용 홈의 면적 비율을 설정하여 음향 임피던스를 조절 할 수 있다.

Description

골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드 및 매스토이드의 음향 진폭 및 임피던스 조절 방법{An air-conditioning and cushion type of Mastoid for a Bone Conduction Vibrator}
도 1은 종래의 골도 진동자를 나타낸 평면도이고,
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 에어-쿠션형 매스토이드가 종래의 골도 진동자에 결합되어 사용되는 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 에어-쿠션형 매스토이드를 위에서 바라본 사시도이고,
도 5는 본 발명에 따른 에어-쿠션형 매스토이드를 아래에서 바라본 사시도이며, 그리고
도 6은 본 발명에 따른 에어-쿠션형 매스토이드의 탄성계를 설명하기 위해 골도 진동자와 연계된 본 발명의 탄성지지빔이 적용된 복수개의 탄성 시스템을 일례로 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 골도 진동자 52 : 진동전달축
100 : 매스토이드 110 : 진동전달축결합부
120 : 진동전달부 121 : 진동전달용 돌기
122 : 통기용 홈 130 : 통기공
140 : 탄성지지빔
본 발명은 청각장애인 또는 소음환경에서 작업하여야 하는 경우 의사소통을 원활하게 하는데 도움을 주는 골도 보청기에 관한 것으로, 특히, 골도 진동자의 피부 접촉부인 매스토이드(mastoid)의 구조에 관한 것이다.
일반적으로 우리 주위에 존재하는 거의 모든 정보는 파동의 형태로 전달된다. 예를 들면, 귀로 들리는 소리, 눈에 들어오는 빛, 텔레비전과 라디오에 수신되는 전자기파 등이 파동운동의 형태로 두 점 사이에서 물질의 이동없이 파원으로부터 수신하는 곳까지 전달된다.
소리는 사람의 외이도(外耳道), 즉 귓구멍을 통해서 들어오고 고막에서 진동되며 고막 안쪽의 내이(內耳)에서 세포들이 자극을 받아 뇌로 전달되어 들을 수 있다. 인간이 들을 수 있는 소리의 범위는 20 ~ 20,000Hz이며, 회화음역이라하여 인간이 서로 대화하는데 사용되는 주파수는 300 ~ 4,000Hz 사이이다. 정상인은 이 사이의 모든 파장의 소리가 잘 들리지만 난청자에게는 모든 파장, 또는 어떤 파장만의 소리가 잘 들리지 않는다.
최근에, 청각 장애인이나 고령자 등 청각에 이상이 있는 사람들이 정상인처럼 통화할 수 있는 골도 전화기가 개발된 바 있다. 골도 전화기는 청각장애인인 노인이 보청기 등 외부 보조기기를 이용하지 않고도 귓속에 있는 골도 청각을 이용해서 정상인처럼 통화할 수 있게 한다. 일반 전화기가 전기적 신호를 스피커로 구성된 수화갑을 통해 음향신호로 변환시켜 귀로 듣는데 반해서, 이 전화기는 외이와 중이에 손상을 입은 난청자들이 귓바퀴 주위의 뼈를 울려 소리를 들을 수 있다는 "골도청각"이라는 의학적 원리를 이용한 것이다. 골도 청각을 이용할 경우, 주변의 잡음을 차단하는 효과가 있어서 난청자를 위한 전화통화는 물론, 시장, 공사장 등 소음환경에서의 정상인들의 전화 통화에도 탁월하다는 평가를 받고 있다.
이와 같은 골도 청각을 이용한 일례들로는 예를 들어 대한민국 공개특허 제2005-78583호(방수 골 진동 스피커), 대한민국 공개특허 제1999-46111호(초소형 골도 스피커), 대한민국 공개특허 제1998-83959호(골도 및 기도 청각 겸용의 골도 진동자) 등을 들 수 있다.
이중에서 "초소형 골도 스피커"를 한 예로 그 구성을 살펴보면, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이,
측벽 및 하부벽을 구비하며, 일정한 공간(S)을 한정하는 프레임(12);
내측 주변부가 상기 측벽의 상부면상에 접합되고, 중앙에 개구부(도시되지 않음)가 형성된 프로텍터(40);
외측 끝단이 상기 측벽의 상단부와 상기 내측 주변부의 하면 사이에 배치되고, 안정된 진동을 수행하면서 진동이나 음의 진폭을 경감시키기 위한 댐퍼(20);
상기 공간(S)내에 위치하고, 상기 댐퍼(20)의 내측 끝단을 지지하는 본체부(22a)와 일체로 형성되고 하방향으로 연장된 연장부(22b)를 구비하며, 자속을 집중시키기 위한 요크(22);
상기 연장부(22b)의 안쪽에 배치되고, 상부면이 상기 본체부(22a)의 하면에 밀착되는 자석(24);
상기 연장부(22b)의 안쪽에 배치되고, 상기 요크(22) 및 상기 자석(24)과 함께 자기회로를 구성하며, 상부면이 상기 자석(24)의 하부면에 밀착되는 상부판(26);
상기 개구부를 통해서 외부로 노출된 상부에 인체의 머리부분에 직접적으로 접촉되는 진동접촉부(52)를 구비하고, 상기 프로텍터(40), 상기 요크(22), 상기 자석(24) 및 상기 상부판(26)을 일체로 고정시키기 위한 고정수단(50); 그리고
상기 상부판(26) 및 상기 자석(24)의 양단과 상기 연장부(22b) 내면 사이에 형성하는 간격(G)에 배치되고, 상기 하부벽에 하단이 고정된 보이스코일(30)을 포함한다.
이와 같은 초소형 골도 스피커(10)의 작동을 간략하게 살펴보면, 먼저, 보이스코일(30)로 전류가 공급되면, 보이스코일(30)은 음성신호 전기에너지로부터 자계의 변화를 유도한다. 즉, 보이스코일(30)로 전류가 인가되면, 상부판(26), 자석(24) 및 요크(22)로 구성된 자기회로의 간격(G)내에 위치한 보이스코일(30)과의 사이에서 자기장이 발생되면서 플레밍의 왼손법칙이 성립하게 된다.
그러면, 보이스코일(30)이 고정된 상태에서 보이스코일(30), 상부판(26), 자석(24), 요크(22)의 상호간에 형성되는 자기장이 서로 인력 및 척력을 작용하여 일체로 결합된 자기회로인 상부판(26), 자석(24) 및 요크(22)가 상하로 진동하게 된다. 이때, 요크(22)상단에 설치된 댐퍼(20)에 의해 자기회로의 자유진동을 억제하여 일정한 상하진동을 유지시켜주게 된다. 이러한 진동은 고정수단(50)의 최상부인 매스토이드부(52, 진동접촉부)를 통해서 매스토이드부(52)가 접촉하고 있던 인간의 머리부분에 전달되고, 그 결과 골도음향의 청취를 위한 진동력이 얻어진다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 골도 진동자들은 전기신호를 역학적인 진동으로 변환시키는 기구적 특성에만 기술적 중점을 두고 있는 실정이다.
즉, 전기신호가 입력되었을 때, Electro-dynamic transducer의 원리에 의한 방법, 압전소자를 이용하는 방법 등으로 진동이 발생되면 이 진동을 안정적이고 효율적으로 유지하는 기구적 설계에 중점을 두고 있는 것이다.
반면에, 최종 신호전달 부분인 매스토이드부의 특성, 또는 구조에 관해 개발된 제품 또는 기술은 아직까지 공표되고 있지 않다.
골도 진동자는 전기신호의 역학적 신호로의 변환 후에 매스토이드부가 피부와 유양돌기에 진동을 전달하는 과정을 거쳐야 음성신호가 청각신경에 전달된다.
이 과정에서 진동자의 매스토이드부가 피부와 유양돌기에 자극을 직접적으로 전달한다. 이때, 매스토이드부와 피부, 피부와 유양돌기 사이의 진동전달에 효율적인 임피던스 정합이 필요하나, 기존의 골도 진동자들은 이러한 임피던스 정합을 별도로 고려하지 않고 있으며, 또한, 유양돌기에 대한 진동전달의 효율성만을 고려하여 딱딱한 소재를 사용하여 진동 전달시 피부와 유양돌기에 과도한 자극을 유발할 수 있게 된다.
또한, 장시간 사용시 플라스틱과 피부와의 접촉으로 피부 분비물에 의한 이질감, 불쾌감을 유발할 수 있다.
이외에 골도 진동자와 피부 또는 유양돌기와 접촉시에 가해지는 압력의 정도에 따라 신호 전달의 효율에 큰 차이가 난다.
기존의 골도 보청기 및 Eyeglass type 보청기에서는 골도 진동자가 일정한 압력으로 유양돌기 부분을 압박하도록 하기 위해 안경다리 사이의 간격을 조절하는 방법을 적용하여 왔다. 그러나 이러한 방법은 두부와 유양돌기에 압박을 가하여 장시간 사용시 피로감을 유발하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 골도 진동자의 매스토이드부에 형성 또는 결합되는 것으로서, 피부 접촉부위로 외기를 유입 및 순환시켜 피부 접촉면을 쾌적하게 유지시킬 수 있고, 과도한 신호 전달에 의한 일정 크기 이상의 압력이 가해질 때에는 이를 감쇠 또는 단절시키며, 사용자들의 다른 조건들에 따른 음향 임피던스의 조절이 가능한 에어-쿠션형 매스토이드를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
입력되는 음향신호를 통상의 골도 진동자를 이용해 유양돌기에 진동을 일으켜 골도 청각으로 소리를 들을 수 있는 것에 있어서,
골도 진동자의 진동전달축에는 흡착판 형상을 가지면서 방사상으로 벌어진 진동전달부가 형성된 연질의 매스토이드가 부착되는 것을 특징으로 하는 골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드를 제공한다.
이때, 매스토이드의 상부면상 중앙에는 진동전달축에 결합되도록 진동전달축결합부가 형성될 수 있다.
그리고 진동전달축결합부의 방사상 하측 경사면상에는 관통되는 통기공 및 탄성지지빔이 형성될 수 있다.
또한, 진동전달부의 하부면상에는 돌출된 진동전달용 돌기가 더 형성되며, 진동전달부와 진동전달용 돌기의 사이에는 피부 접촉면으로 외기를 순환시키는 통기용 홈이 형성될 수 있다.
또는, 본 발명은,
통상의 골도 진동자의 진동전달축에 흡착판 형상을 갖는 매스토이드가 부착되는 것에 있어서,
매스토이드의 경사면상에 통기공을 뚫어 경사면을 탄성을 갖는 빔으로 형성하여, 골도 진동자에서 과도한 진동이 공급되면, 빔에서 입력진동을 감쇠 또는 결절시키도록 하는 것을 특징으로 하는 골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드의 음향 진폭 조절 방법을 제공한다.
또는, 본 발명은,
통상의 골도 진동자의 진동전달축에 흡착판 형상을 갖는 매스토이드가 부착되는 것에 있어서,
매스토이드의 진동전달부 하부면상에 진동전달용 돌기 및 통기용 홈을 형성하되, 사용자의 피부 두께를 고려하여 진동전달용 돌기 및 통기용 홈의 면적 비율을 조절하여 음향 임피던스를 조절 할 수 있는 것을 특징으로 하는 골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드의 음향 임피던스 조절 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에어-쿠션형 매스토이드에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 에어-쿠션형 매스토이드가 종래의 골도 진동자에 결합되어 사용되는 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 에어-쿠션형 매스토이드(100)는 난청자를 위한 보청기나 Eyeglass type 보청기에 사용되는 통상의 골도 진동자(10)에서 인간의 유양돌기에 직접 접촉되어 진동을 일으키는 진동전달축(매스토이드부)(52)에 결합 또는, 형성되는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 에어-쿠션형 매스토이드를 위에서 바라본 사시도이며, 그리고 도 5는 본 발명에 따른 에어-쿠션형 매스토이드를 아래에서 바라본 사시도이다.
본 발명에 따른 에어-쿠션형 매스토이드(100)는 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 하나의 일체로 된 흡착판 형상을 갖는 것으로, 피부와 직접적으로 마찰을 일으키기 때문에 실리콘 등과 같은 연질의 소재가 사용되는 것이 바람직하다.
여기에서, 흡착판 형상이라 하면, 연질의 얇은 두께로 형성되되 반구 형상으로 볼록하게 형성되어, 평편한면에 밀착시키면 내부의 공기가 빠져나가면서 압축되어 부착되는 것으로, 대개 거울 등과 같은 곳에 작은 무게의 물체를 걸때 사용되는 것을 말한다. 그리고 흡착판 형상을 갖는 매스토이드(100)의 방사상 하단에는 수평방향으로 펼쳐지는 진동전달부(120)가 일체로 더 형성된다.
이러한 에어-쿠션형 매스토이드(100)의 상부면상 중앙에는 진동전달축결합부(110)가 형성될 수 있다.
진동전달축결합부(110)는 골도 진동자(10)에서 발생된 진동을 피부 또는 뼈에 전달하는 진동전달축(52)이 결합되는 부위로, 진동전달축(52)을 진동전달축결합부(110)에 끼우거나 고정시켜 사용한다. 즉, 도 3에서 보는 것과 같이 진동전달축(52)의 선단에는 진동전달축결합부(110)에 결합되도록 끼움홈(60)이 형성될수 있고, 또는, 진동전달축결합부(110)의 내측이 진동전달축(52)보다 작게 형성되어 억지끼움으로 결합될 수도 있다.
여기에서, 진동전달축(52)의 선단에 본 발명의 에어-쿠션형 매스토이드(100)를 형성한다면 별도의 진동전달축결합부(110)를 형성할 필요는 없다.
한편, 진동전달축결합부(110)의 방사상 하측 경사면상에는 통기공(130)과 함께 탄성지지빔(140)이 형성될 수도 있다.
먼저, 통기공(130)은 도 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 유양돌기를 가능한 외기에 노출시키기 위한 공간으로, 피부의 쾌적한 상태를 유지하기 위한 목적으로 형성되는 것이다. 또한, 탄성지지빔(140)에 의한 탄성의 보강이 필요한 경우에는 탄성지지빔(140)과 통기공(130)에 의해 형성된 내부 공동에 실리콘 고무 또는, 다공성 공기필터 등의 탄성부재(도시되지 않음)를 삽입하여 사용이 가능하다.
탄성지지빔(140)은 진동전달축(52)에서 발생된 진동신호의 진폭이 한계치내에서 동작할 때에는 이 진동 전달이 직접적으로 진동전달부(120)로 전달이 되나 설정 한계치를 넘는 진폭의 진동신호가 입력될 경우에는 스프링과 같이 탄성작용을 하여 과도한 진폭을 감소시키는 역할을 한다. 이러한 탄성지지빔(140)의 탄성은 진동자 내부에 구성되어 있는 탄성 복원계에 비해 수배에서 수십배 크도록 설계되는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에 따른 에어-쿠션형 매스토이드의 탄성계를 설명하기 위해 골도 진동자와 연계된 본 발명의 탄성지지빔이 적용된 복수개의 탄성 시스템을 일례로 나타낸 도면이다.
즉, 도 6에서 보는 바와 같이 두 스프링이 직결되어 있는 경우로 고려할 수 있고, 이 계 전체의 강성(stiffness)은 1/kt=1/k1+1/k2가 되고, k2>>k1라고 하면 kt ~k1이 된다. 여기에서 k1은 골도진동자(10) 내부 진동계의 강성(stiffness)이고, k2는 본 발명에 따른 매스토이드(100)의 강성(stiffness)이다. 따라서 탄성지지빔(140)의 강성(stiffness)을 적정하게 설정한 경우, 정상적인 입력에 대해서는 마치 탄성지지빔(140)이 없이 직접 진동전달부(120)에 진동이 전달되는 것과 같이 동작하고, 과도한 입력 신호가 인가되는 경우에는 탄성지지빔(140)의 자체 탄성에 의해 반발력이 작용하게 되어 과도한 입력 신호를 감쇠시키게 된다.
이처럼 과도한 입력이 인가되었을 때, 필요에 따라 탄성지지빔(140)이 결절되도록 하여 신호 입력을 차단하도록 할 수도 있다.
탄성지지빔(140)은 플라스틱, 금속 고무소재 등의 일반적 소재 중 탄성 및 내부 손실이 작은 소재를 사용하는 것이 유리할 것이다.
다음으로, 진동전달부(120)는 입력된 진동을 유양돌기와 마찰하면서 실질적으로 진동을 전달시키는 부분으로, 진동전달부(120)의 하부면상에 진동전달용 돌기(121)와, 통기용 홈(122)이 더 형성된다.
이러한 진동전달용 돌기(121) 및 통기용 홈(122)은 도 3 및 도 5에서 보는 바와 같이 진동전달부(120)가 피부와 접촉하는 면의 일부로서 진동전달용 돌기(121)가 진동전달부(120)의 하부면상으로 돌출되어 상대적으로 진동전달부(120)와 피부 접촉면과는 일정한 갭(gab)(통기용 홈)(122)이 형성되어 그 갭(122)으로 공기의 순환이 가능한 구조를 갖도록 하는 것이다.
이때, 진동전달용 돌기(121)는 통기용 홈(122)과의 면적 비율에 따른 음향 임피던스 조절의 기능을 갖고 있다.
본 발명에 의한 매스토이드를 부착하여 골도 진동자를 사용하는 경우 과도한 충격적 소음, 지속적 사용시에도 탄성지지빔의 완충작용과 통기공, 통기홈의 환기구조에 의해 피로감과 불쾌감을 최소화 할 수 있다.
또한 기존의 골도 보청기들에서는 진동전달 특성을 저자회로에서의 조절을 통해서 재생대역 및 전달 신호레벨 만을 결정하여 왔으나, 본 발명에 따른 매스토이드를 적용하는 경우 개인의 신체 구조에 따른 특성의 보정이 가능해져 보다 안전하고 사용상의 편리성을 확보할 수 있다.
즉, 개인별로 피부의 두께가 다르므로 진동자가 가하는 진동신호는 매스토이드와 피부의 접촉면적 조절을 통해 보다 효과적으로 미세조정이 가능하게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 입력되는 음향신호를 통상의 골도 진동자(10)를 이용해 유양돌기에 진동을 일으켜 골도 청각으로 소리를 들을 수 있는 것에 있어서,
    상기 골도 진동자(10)의 진동전달축(52)에는 흡착판 형상을 가지면서 방사상으로 벌어진 진동전달부(120)가 형성된 매스토이드(100)가 부착되는 것을 특징으로 하는 골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 매스토이드(100)의 상부면상 중앙에는 상기 진동전달축(52)에 결합되도록 진동전달축결합부(110)가 형성되는 것을 특징으로 하는 골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진동전달축결합부(110)의 방사상 하측 경사면상에는 관통되는 통기공(130) 및 탄성지지빔(140)이 형성되는 것을 특징으로 하는 골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 탄성지지빔(140)과 통기공(130)에 의해 형성된 내부 공동에 실리콘 고무나 또는, 다공성 공기필터 등의 탄성부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 진동전달부(120)의 하부면상에는 돌출된 진동전달용 돌기(121)가 더 형성되며, 상기 진동전달부(120)와 상기 진동전달용 돌기(121)의 사이에는 피부 접촉면으로 외기를 순환시키는 통기용 홈(122)이 형성되는 것을 특징으로 하는 골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드.
  6. 통상의 골도 진동자의 진동전달축에 흡착판 형상을 갖는 매스토이드가 부착되는 것에 있어서,
    상기 매스토이드의 경사면상에 통기공을 뚫어 상기 경사면을 탄성을 갖는 빔으로 형성하여, 상기 골도 진동자에서 과도한 진동이 공급되면, 상기 빔에서 입력진동을 감쇠 또는 결절시키도록 하는 것을 특징으로 하는 골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드의 진폭 조절 방법.
  7. 통상의 골도 진동자의 진동전달축에 흡착판 형상을 갖는 매스토이드가 부착되는 것에 있어서,
    상기 매스토이드의 진동전달부 하부면상에 진동전달용 돌기 및 통기용 홈을 형성하되, 사용자의 피부 두께를 고려하여 상기 진동전달용 돌기 및 상기 통기용 홈의 면적 비율을 조절하여 음향 임피던스를 조절 할 수 있는 것을 특징으로 하는 골도 진동자에 사용되는 에어-쿠션형 매스토이드의 음향 임피던스 조절 방법.
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