KR20130111949A - 향상된 이어 피팅 - Google Patents

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Abstract

외이도 내에 삽입하기 위한 향상된 열린 이어 보청기 피팅이 제공된다. 피팅은 향상된 음향 성능을 제공하는 동시에 사용자의 편안함을 유지한다. 피팅은 하나 이상의 음향 공급원 및 이를 통해 연장되는 하나 이상의 구멍 및 외이도의 표면에 맞는 모양의 주변부를 포함한다. 다공성 물질은 바디의 하나 이상의 구멍을 덮는다.

Description

향상된 이어 피팅{IMPROVED EAR FITTING}
청자의 외이도(ear canal) 내에 음향 에너지를 전달하는 요소를 포함하는 광범위한 전기 및 전자 장치가 있다. 보청기 및 소위 "이어 버드(ear bud)"로 불리는 휴대전화, 휴대용 오디오 플레이어 등을 위한 헤드폰이 이런 장치의 단지 대표적인 예이다. 열린 이어 피팅(open ear fitting), 열린 핏(open fit), 닫힌 이어 피팅(closed ear fitting), 발포체 피팅(foam fitting) 등으로 공지된 형상을 포함하여, 이어 피팅(ear fitting)의 몇몇 형상은 외이도로 바로 음향 에너지를 전달하기 위해 존재한다. 이런 이어 피팅을 활용하는 일부 보청기 장치의 예는 다음을 포함한다: 귀 뒤 형(Behind the Ear; BTE), 귀 내 형(In the Ear; ITE), 관 내 형(In the Canal; ITC), 완전한 관 내 형(Completely in the Canal; CIC), 귀 위 형(Over the Ear; OTE) 또는 열린-핏 장치(Open-Fit device). 각각의 피팅 장치는 음향 성능 및 사용자의 편안함 및 다른 기준들의 절충안을 포함하는 것으로 알려져 있다.
열린-핏 보청기 또는 열린-이어 피팅은 외이도 내에 배치하기 위한 모양으로 만들어진 피팅을 포함할 수 있다. 피팅이 그 자체로 외이도에 맞도록 충분히 탄성중합체인 중합체 이어 팁(ear tip)을 포함할 수 있다. 열린 이어 피팅은 그들이 외이도와 환경 사이에 일부 구멍(opening)을 제공하기 때문에 그렇게 이름지어졌다.
이런 구멍은 폐쇄 효과로 알려진 바람직하지 않은 음향 특성을 감소시키도록 도울 수 있다. 폐쇄 효과는 청자가 저 주파수 또는 베이스 소리를 더욱 크고 가능하게는 더욱 왜곡되게 인지하게 한다. 통상적으로 폐쇄 효과와 관계된 소리의 공급원은 사용자 그 자신의 목소리, 저작, 다른 턱의 움직임 등을 포함한다. 열린 이어 피팅은, 피팅 내에 열린 공간이 외이도로 전달되는 음향 에너지 중 일부가 탈출하도록 하기 때문에 이런 효과를 감소시킨다. 이런 열린 이어 피팅에 의해 제공되는 외이도와 환경 사이의 증가된 공기 교환은 또한 사용자의 편안함을 향상시킬 수 있다. 그러나 이런 열린 영역 또는 경로가, 일부 장점을 제공하는 반면에 다른 바람직하지 않은 음향 효과를 촉진할 수 있다.
열린 이어 피팅에 제공되는 열린 영역은 그러나, 기생 공진(parasitic resonance) 또는 소리 왜곡(sound distorting) 공진을 야기할 수 있다. 약 1 내지 3.5 kHz의 특정 주파수 범위에서의 왜곡이 특히 중요하고 현저히 저하된 음향 성능을 야기할 수 있다. 게다가, 일부 음향 에너지가 열린 영역을 통해 탈출함으로서 손실될 수 있다. 통상적으로 외부 환경으로부터의 고립은 외부의 소리가 직접 외이도 내로 들어가는 피팅 주위에서 새도록 하기 힘들다.
향상된 음향 성능을 가짐과 동시에 사용자의 편안함을 유지하는 열린 이어 피팅에 대한 필요성이 명백하게 존재한다.
도 1은 향상된 이어 피팅의 한 실시양태의 사시도를 나타낸다.
도 2는 외이도 내에 삽입된 향상된 이어 피팅을 묘사한다.
도 3은 보청기에 부착된 향상된 이어 피팅을 보여준다.
도 4A 및 4B는 향상된 이어 피팅의 또 다른 실시양태의 사시도를 나타낸다.
도 5a 및 5b는 실시예 1의 향상된 이어 피팅 및 본 이어 피팅뿐만 아니라 비교 실시예의 닫힌 이어 피팅의 음향 성능의 비교를 보여준다.
도 6a 및 6b는 음향 성능 측정을 위해 사용된 시험 장비의 개략도를 보여준다.
본 발명은 외이도로 바로 음향 에너지를 전달하는데 사용되는 이어 피팅에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 다공성 물질의 영역이 이어 피팅에 제공되어 이 장치는 종래의 열린 또는 닫힌 피팅 이어 장치와 비교할 때 이런 열린 이어 디자인의 사용자의 편안함을 유지하는 동시에 향상된 음향 성능을 제공한다.
도 1a, 1b 및 도 2에서 보여주는 것처럼, 본 발명의 열린 이어 피팅 (100)은 외이도의 내부를 향해 배향된 내부 면 (14) 및 귀의 외부를 향해 배향된 외부 면 (12)을 가지는 바디 (10)를 포함한다. 바디는 중합체일 수 있고, 외이도 표면에 맞는 모양의, 주변 등각부(peripheral conformal portion) (16)를 추가로 포함할 수 있다. 바디는 전체적으로 탄성중합체로 구성될 수 있거나, 또는 바디가 관에 맞도록 도와주는 탄성중합체 부분을 포함할 수 있다. 구멍 (18)은 내부 면에서 외부면으로 중합체 바디를 통해 연장된다. 다공성 물질 (20)이 중합체 바디의 구멍을 덮는다. 음향 공급원 (22)은 도 1에서 보여주는 것처럼 중합체 바디 상에 또는 내부에 위치한다. 음향 공급원은 전기음향 변환기, 예컨대 압전기 스피커 또는 음향 에너지를 생성하기 위한 다른 변환기일 수 있다. 대안으로, 바디가 도 3에서 보여주는 것처럼 가요성 사운드 튜브 (30)와 연결될 수 있고 보청기 (32)에 부착될 수 있다. 이 실시양태에서, 소리는 사운드 튜브를 통해 외이도 내로 바로 전달된다.
바디는 실리콘 고무 또는 임의의 다른 부드러운 중합체와 같이 탄성이 있는 부드러운 탄성중합체 물질로 구성될 수 있다. 바디는 또한 압축할 수 있는 발포체, 예컨대 폴리우레탄 또는 폴리비닐클로라이드로 구성될 수 있다. 이런 구성에서, 바디에 발포체를 제자리에 고정하기 위해 단단한 플라스틱 어댑터가 제공될 수 있다. 바디는 이 분야에 공지된 방법으로 형성될 수 있고 돔, 홈이 새겨진 모양, 원뿔 모양, 별 모양, 둥글납작한 모양, 또는 다른 모양을 포함하는 임의의 모양을 가질 수 있다.
바디의 내부로부터 외부 면으로 연장되는 구멍은 임의의 모양, 크기 또는 수일 수 있다. 구멍의 모양 및 수는 외이도와 환경 사이에 충분한 공기 교환을 제공하고 폐쇄 효과를 감소시키도록 선택될 수 있다. 구멍은 사출 성형과 같은 공지된 기계적 수단에 의해, 또는 천공에 의해 중합체 바디에 형성될 수 있다.
구멍을 덮는 다공성 물질은 직포, 부직포, 직물, 편물 또는 막과 같은 물질로부터 선택될 수 있다. 이들 물질은 비제한적으로 폴리우레탄, 폴리술폰, 폴리비닐리덴 플루오린 (PVDF), 퍼플루오로알콕시 중합체 (PFA), 폴리올레핀, 플루오린화 에틸렌 프로필렌 (FEP), 아크릴산 공중합체 및 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)를 포함하는 중합체로 구성된다. 바람직하게는, 다공성 물질이 미국 특허 제5,814,405호 또는 미국 특허 제3,953,566호의 교시에 따라 만들어진 발포 PTFE (ePTFE)이다. 중합체 다공성 물질은 유리하게는 예를 들어, 미국 특허 제5,116,650호, 제5,462,586호, 제5,286,279호 및 제5,342,434호에서 설명하는 교시를 사용하여 소유성(oleophobic)으로 제공될 수 있다.
다공성 물질은 접착제, 열 융착제, 또는 삽입 성형을 포함하는 임의의 공지된 부착 수단에 의해 중합체 바디에 부착될 수 있다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 또 다른 실시양태를 보여준다. 이 실시양태 (40)에서, 바디는 불투과성 중합체 물질 (44)로 다공성 물질 (42)을 부분적으로 충전함으로써 구성된다. 충전된 곳에서, 다공성 물질이 탄성중합체용 스캐폴드(scaffold)를 제공한다. 바디는 상기에서 설명하는 것과 같은 형상이다. 다공성 물질의 특정 영역은 충전되지 않은 채 남겨진다. 이들 충전되지 않은 영역은 다공성 매질을 통한 음향 전송 및 공기 교환을 위한 구멍을 제공한다. 상기에서 설명하는 것처럼, 충전되지 않은 영역의 모양 및 수는 사용자의 편안함 및 음향 성능을 위해 공기와 음향 에너지의 적절한 교환을 제공하도록 선택된다. 다공성 물질 내에 배치된 탄성중합체의 예는 플루오로탄성중합체, 퍼플루오로탄성중합체, 플루오로실리콘, 실리콘, 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔, EPDM (에틸렌 프로필렌 디엔 고무), 폴리이소프렌, 부틸 고무, 에틸렌 비닐 아세테이트, 니트릴 고무 등을 포함할 수 있다.
실시예 1
열린 이어 피팅을 돔 모양의 실리콘 팁 (파트 번호 10417709, 더 히어링 컴패니, 인크.(The Hearing Company, Inc.))을 사용하여 구성하였다. 직경 1.75 mm의 동일한 크기의 구멍 8 개를 베벨(bevel) 원형 펀치를 사용하여 팁의 돔 부분에 천공하였다. 구멍 사이의 중심에서 중심 거리는 2.3 mm로 돔 주위에 원형 패턴으로 배열되었다. 모든 구멍은 2 g/m2의 질량 및 100 프래지어(Frazier)의 공기 투과도를 가지는 ePTFE 막으로 덮었다. 막은 실리콘 팁의 주변부에 다우 코닝®(DOW CORNING®) 732 실란트를 적용함으로써 및 팁 위에 막을 씌움으로써 팁에 부착되었다. 과량의 막은 팁 주변부의 모서리 주위에서 잘라냈다. 팁을 덮은 다공성 막의 음향 성능을 측정했다. 결과는 도 5a 및 5b에서 y축이 이득(Gain) (20 uPa 기준으로부터의 dB) 및 x축이 주파수 (Hz)인 그래프로 보여준다. 본 실시예의 열린 이어 피팅은 38 mg/day의 MVTR을 가졌다. 피팅을 통한 공기 흐름은 0.025 psi의 역압에서 50 리터/hr로 측정되었다.
비교 실시예
두 피팅을 본 발명의 열린 이어 피팅과 비교하였다.
제1 비교 실시예는 원래 제조자로부터 얻어지는 돔 모양의 실리콘 팁 (파트 번호 10417709, 더 히어링 컴패니, 인크.)을 포함하는 닫힌 이어 피팅이었다. 이 닫힌 이어 피팅의 MVTR은 5 mg/day로 측정되었다. 닫힌 이어 피팅을 통한 공기 흐름은 영(zero)이었다.
제2 비교 실시예는 상기 돔-모양의 실리콘 팁으로부터 구성되었다. 그러나, 이 실시예에서, 열린 이어 피팅은 돔-모양의 실리콘 팁 내에 (실시예를 덮는 막의 제조에서 설명하는 것처럼) 1.75 mm 크기의 8 개의 구멍을 천공함으로써 구성했다. 이 실시예의 열린 이어 피팅은 38 mg/day의 MVTR을 가졌다. 피팅을 통한 공기 흐름은 0.025 psi의 역압에서 113 리터/hr로 측정되었다.
비교 실시예 모두의 음향 성능을 측정하였다. 결과는 도 5a 및 5b에서 y축이 이득 (20 uPa 기준으로부터의 dB) 및 x축이 주파수 (Hz)인 그래프로 보여준다.
도 5a에서 보여주는 것처럼, 약 2 kHz의 주파수에서, 다공성 막으로 덮은 실시예 1에서의 피팅은 공진(resonant) 피크를 보이지 않는다. 이와 비교하여, 같은 주파수에서, 다공성 덮개가 없는 제2 비교 실시예의 열린 이어 피팅은 공진 피크를 보임으로써, 본 발명의 열린 이어 피팅을 덮은 다공성 물질의 향상된 음향 성능을 도시한다. 더 낮은 주파수 범위에서 (1000 Hz 미만), 제1 비교 실시예의 닫힌 이어 피팅은 피크를 나타내고 또한 더 높은 주파수에서 증가된 격리도가 예상되는 감소된 이득을 보인다.
도 5b에서 보여주는 것처럼, 더 낮은 주파수 범위에서 (1 kHz 미만), 실시예 1에서의 피팅은 주파수 특성이 평탄함을 보인다. 이와 비교하여, 같은 주파수 범위에서, 제1 비교 실시예의 닫힌 이어 피팅은 폐쇄 효과에 기여하는, 약 700 내지 800 Hz에서 공진 피크를 보인다.
시험 방법
공기 투과도
프래지어 투과도 판독값은 12.7 mm의 물기둥의 시험 샘플을 가로지르는 상이한 압력 강하에서 분 당 샘플 영역의 평방 피트 당 입방 피트 단위의 공기의 유동률이다. 공기 투과도는 직경 17.2 cm (232 cm2 면적)의 원형 구멍을 제공하는 원형 개스킷 플랜지 고정구(fixture) 내에 시험 샘플을 고정하여 측정했다. 샘플 고정구의 상류부는 건조 압축 공기의 공급원과 정렬된 유량계로 연결하였다. 샘플 고정구의 하류부는 대기로 개방되어 있었다. 샘플을 통한 유동률을 측정하여 프래지어 수로 기록하였다.
수증기 투과율
이 시험은 이어 피팅을 통한 수증기의 투과율 측정이다. 고무로 싸인 캡과 맞는 유리 바이알 조립체 [파트 번호 15040G 60, 제조자: 킴블 채이스; Kimble Chase]를 탈염수 50 ml로 채웠다. 캡의 윗부분은 이어 피팅 실시예에 꼭 맞는 원통형 고무 부재를 생성하도록 잘랐다. 이어 피팅을 고무 팁의 구멍 내에 삽입했다. 이어 피팅의 음향 포트를 직경이 0.125 인치이고 길이가 0.25 인치인 스테인레스 스틸 핀을 사용하여 막아 수분 확산 및 투과를 단지 돔 영역으로 제한했다. 물 충전된 유리 바이알 내에 삽입된 상기 이어 피팅을 포함하는 장치를 22 ℃ 및 상대 습도 50 %로 조절되는 온도 및 습도 조절 환경에 위치시켰다. 계속해서 이러한 시점으로부터, 장치의 중량을 1 주일 동안 매 24 시간마다 측정했다. 메틀러 톨레도 코포레이션(Metler Toledo Corporation)에 의해 제조된 모델 AG204 발란스(balance)를 사용했다. 중량 손실은 이어 피팅을 통한 확산에서 기인하는 수분의 손실에서 기여된 것이었다. 중량 손실은 1 주일의 기간에 걸쳐 mg/day의 단위로 조사했다. 이 값을 수증기 투과율(Moisture Vapor Transmission Rate; MVTR)로 지칭하였다. 마지막 4 개의 측정값의 평균을 제1 측정 동안 비정상 상태 효과를 설명하는 데에 사용하였다.
이어 피팅을 통한 공기 흐름
약 10 cm 길이의 9 mm (ID) 튜브를 공기 흐름 시험 장치 [모델 D520 플로우 테스터(Model D520 Flow Tester), ATEQ 코포레이션(ATEQ Corp)]에 연결하였다. 이어 피팅을 튜브 내에 맞게 눌렀다. 이어 피팅의 음향 포트는 피팅의 돔 부분을 통한 유효 공기 흐름을 측정하기 위해 핀으로 막았다. 0.025 PSI의 역압을 적용하였고 리터/시간 단위로 공기 흐름을 기록하였다.
음향 성능
신호 전방 공급 능력(Feed Forward Signal Capability)
다음의 시험 방법은 이어 피팅을 통한 외부 신호 (보청기에 의해 증폭되지 않은 것)의 누출을 측정함으로써 이어 피팅의 신호 전방 공급 능력을 특징짓는 것이다. 시험 장치는 무반향 측정 챔버 (60) (브뤼엘 앤드 케아(Brueel & Kjær), 파트 번호 4232), 컨디셔너 및 증폭기 (브뤼엘 앤드 케아, 파트 번호 2716), 마이크로폰 (62) (사전 편광된 B&K 필드 마이크 파트 번호 4947), 사운드 카드를 포함한 PC (링스 스튜디오 테크놀로지, 인크.(Lynx Studio Technology, Inc.) 파트 번호: 링스 투-A(Lynx TWO-A)) 및 소프트웨어 (사운드체크(SoundCheck) v8.11, 리슨, 인크.(Listen, Inc.))로 구성되었다. 약 36 mm의 길이 및 약 9 mm의 내부 직경의 외이도를 가지는 인간의 귀의 스테레오-리소그래피(stereo-lithography) 모델 (66)을 이어 커플러(ear coupler)로서 사용했다. 시험 구성의 개괄도는 도 6a에서 보여준다.
핀으로 막은 중앙 음향 포트를 가지는 이어 피팅 (68)을 이어 커플러에 삽입했다. 소프트웨어의 "스트위프TM(STWEEPTM)" 기능을 사용하여 10000 Hz 내지 100 Hz의 사인 곡선이, 사용된 소리 자극제였다 (50 mV의 자극 진폭, 및 30 dB의 증폭기 이득). 무반향 챔버 내 스피커 (70)는 이 소리 자극을 제공하는데 사용한 공급원이었다. 사운드체크 소프트웨어는 시스템 이득 대 주파수를 보여주는 성능 그래프를 생성하는데 사용했다.
전도 효과
귀 및 피팅 시스템의 음향 성질과 결합한 조직과 두개골을 통한 귀 내부로의 음파의 전도는 폐쇄 효과의 인지를 야기할 수 있다. 이 시험은 내부 진동에 대한 외이도의 반응을 시뮬레이션했다. 개괄적인 시험 구성은 도 6b에서 보여준다. 이어 커플러의 사이드 포트 (71) 내의 수신기 [도시되지 않음, 소니온 모델(Sonion Model) 2303]가 소리 자극을 제공했다. 소프트웨어의 "스트위프TM" 기능을 사용하는 10000 Hz 내지 100 Hz의 사인 곡선이, 사용된 소리 자극이었다 (50 mV의 자극 진폭, 18 dB의 증폭기 이득). 사운드체크 소프트웨어는 시스템 이득 대 주파수를 보여주는 성능 그래프를 생성하는데 사용했다. 낮은 주파수 범위 (< 1 kHz)에서 상대적인 이득 피크는 폐쇄 효과에 기여하는 것으로 알려져 있다.

Claims (6)

  1. a) 외이도(ear canal)의 표면에 맞는 모양의 주변부를 가지는 중합체 바디,
    b) 외이도 내로 음향 에너지를 전달하기 위한 상기 중합체 바디 내에 배치된 음향 공급원,
    c) 상기 중합체 바디를 통해 연장되는 하나 이상의 구멍, 및
    d) 바디의 하나 이상의 구멍을 덮는 다공성 물질
    을 포함하는, 외이도 내에 삽입하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 구멍이 다공성의 발포 PTFE로 덮이는 것인 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다공성 물질이 소유성(oleophobic)인 장치.
  4. a) 다공성 물질을 포함하고 내부 면 및 외부 면을 가지며, 상기 다공성 물질의 제1 부분이 내부 면과 외부 면 사이에 공기 교환을 제공하는 중합체 바디,
    b) 상기 중합체 바디의 제2 부분이 공기 불투과성이도록 상기 다공성 물질의 제2 부분 내에 적어도 부분적으로 배치되는 탄성중합체, 및
    c) 외이도 내로 음향 에너지를 전달하기 위한 중합체 바디 내에 배치된 음향 공급원
    을 포함하는 외이도 내에 삽입하기 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 중합체 바디가 연속 기포 폴리우레탄 발포체를 포함하는 것인 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 탄성중합체가 플루오로탄성중합체, 플루오로실리콘, 실리콘, 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔, 에틸렌 프로필렌 디엔 고무, 부틸 고무, 니트릴 고무 및 에틸렌 비닐 아세테이트로 구성되는 목록으로부터 선택되는 것인 장치.
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