KR20190093356A - 골전도 트랜스듀서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외이도의 내부에 삽입되는 외부 하우징; 외부 하우징의 내부공간에 형성되어 진동을 발생시키는 진동유닛; 및 외부 하우징 일측에 진동유닛과 연결 형성되고, 외이도 내부의 측두골에 근접한 위치에 삽입되며, 진동유닛에 의해 상하 방향으로 진동되어 측두골에 진동을 전달하거나 측두골에 전달되는 목소리의 진동을 감지하는 진동전달체를 포함하는 골전도 트랜스듀서를 제공한다.
본 발명에 의하면, 평형청각기관이 내장된 측두골에 가까운 위치에 밀착되어 상하 방향으로 진동이 전달되므로, 청각에 무리가 가지 않고, 진동을 골도로 전달하여 골전도 효율이 높으며, 작은 진동으로 소리를 효율적으로 전달할 수 있고, 누음이 방지되며, 착용감이 우수하고, 또한 역의 방식으로 목소리를 낼 때 발생되는 측두골의 진동을 전기신호로 바꾸어 주는 마이크로폰의 기능을 할 수 있고, 주변에서 발생하는 노이즈를 차단하면서 목소리를 전달할 수 있는 효과가 있다.

Description

골전도 트랜스듀서{BONE CONDUCTION TRANSDUCER}

본 발명은 트랜스듀서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기적 음향신호를 진동신호로 변환하여 두개골로 전도시켜 청각신경을 자극함으로써 소리를 들을 수 있도록 하거나 두개골로 전도된 목소리를 감지하여 전기적인 음향신호로 변환해주는 마이크로폰의 역할을 할 수 있도록 한 변환기인 골전도 트랜스듀서에 관한 것이다.

일반적으로 공기 분자를 통해 들리는 소리는 청각 장애인에게 잘 전달되지 않으므로 두개골을 형성하고 있는 머리뼈를 직접 진동시킴으로써 골전도를 통해 청각신경을 자극하여 음향을 청취할 수 있는 골전도 이어폰 등의 골전도 진동장치가 최근 보급되고 있다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 골전도 진동장치는 일반 스피커와 달리 전기적 신호를 진동신호로 변환시키고, 변환된 진동신호를 달팽이관에 전달하여 음을 청취하는 것으로, 다른 사람에게 소리에 의한 피해를 주지 않고, 주변 소음이 심하여 청취가 곤란한 곳에서 유용하기 때문에 청각 장애인뿐만 아니라 일반인에게도 보급되고 있다.

또한, 골전도 효율을 높이기 위해 이식형 골전도 진동장치(Bone Anchord Hearing Aid)가 개발되었지만 이비인후과 등에서 외과적 시술이 필요한 문제가 있다.

도 2는 종래의 골전도 스피커의 일례를 도시한 단면도로, 상부가 개방된 외부프레임(1)의 내부에 설치되어 전기신호를 인가받는 진동코일(2)과, 진동코일(2)과 자기장의 인력 및 척력에 의한 상호 간섭이 일어나도록 요크(3)에 설치된 마그네트(4)와, 진동코일(2)에 결합되어 진동코일(2)을 지지하는 코일프레임(5) 및 코일프레임(5)의 상측에 연결되어 사용자의 피부에 접촉되어 기계적인 진동을 전달하는 마스토이드(6)로 구성되며, 코일프레임(5)과 마스토이드(6)의 중간부에는 중심축이 가늘게 형성되어 중심축과 결합되도록 관통공이 중앙에 형성된 진동판(7)을 더 구비한다. 진동판(7)의 둘레부 가장자리가 외부프레임(1)에 고정 결합됨으로써, 진동코일(2)이 진동판(7)에 매달린 격이 되고, 진동코일(2)에 전기적인 음향신호가 가해지면 진동코일(2)은 마그네트(4)에 대하여 왕복운동을 하여 마스토이드(6)에 기계적 진동이 전달되는 것이다.

이와 관련된 종래기술로 특허문헌 1에는 상부가 개방되어 소정의 내부 공간이 구비된 원통 형상의 하우징, 하우징의 개방된 위치에 설치되며 두상에 접촉되는 마스토이드, 하우징의 내부 하단에 안착되며 외경면에 전기적 음향신호가 인가되는 음성코일이 감겨진 요크, 요크에 밀접하게 배치되고 음성코일에 인접하도록 배치된 마그넷, 마스토이드와 요크 사이에 설치되며 마그넷의 진동과 함께 진동하여 진동이 마스토이드에 전달되는 스프링, 및 스프링 외측에 위치하여 음성코일에서 발생되는 자력과의 상호작용에 의해 물리적으로 진동하는 마그넷에 의해 진동하는 음향 진동판을 포함하는 골전도 진동장치가 공개되어 있다.

그런데, 상기 특허문헌 1은 귀의 외부에 직접 착용되거나, 귓구멍 안에 삽입하여 사용할 때 좌우 방향으로 진동을 주게 되는데, 이러한 방식은 머리에 압박을 줘서 착용이 불편하고, 착용후 쉽게 분리될 수 있으며, 진동이 불필요한 부분까지 전달되어 골전도 효율이 낮고, 외부로 누음이 발생하며, 청취되는 소리가 작은 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-2011-0006830호(2011.01.21. 공개)

본 발명은 상술한 문제들을 모두 해결하기 위하여 안출된 것으로, 평형청각기관이 내장된 측두골에 가까운 위치에 밀착되어 상하 방향으로 진동이 전달되므로, 청각에 무리가 가지 않고, 진동을 골도로 전달하여 골전도 효율이 높으며, 작은 진동으로 소리를 효율적으로 전달할 수 있고, 누음이 방지되며, 착용감이 우수하고, 또한 역의 방식으로 목소리를 낼 때 발생되는 측두골의 진동을 전기신호로 바꾸어 주는 마이크로폰의 기능을 할 수 있고, 주변에서 발생하는 노이즈를 차단하면서 목소리를 전달할 수 있는 골전도 트랜스듀서의 제공에 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 외이도의 내부에 삽입되는 외부 하우징; 외부 하우징의 내부공간에 형성되어 진동을 발생시키는 진동유닛; 및 외부 하우징 일측에 진동유닛과 연결 형성되고, 외이도 내부의 측두골에 근접한 위치에 삽입되며, 진동유닛에 의해 상하 방향으로 진동되어 측두골에 진동을 전달하거나 측두골에 전달되는 목소리의 진동을 감지하는 진동전달체를 포함하는 골전도 트랜스듀서를 제공한다.

본 발명에 의하면, 평형청각기관이 내장된 측두골에 가까운 위치에 밀착되어 상하 방향으로 진동이 전달되므로, 청각에 무리가 가지 않고, 진동을 골도로 전달하여 골전도 효율이 높으며, 작은 진동으로 소리를 효율적으로 전달할 수 있고, 누음이 방지되며, 착용감이 우수한 효과가 있다.

또한, 역의 방식으로 목소리를 낼 때 발생되는 측두골의 진동을 전기신호로 바꾸어 주는 마이크로폰의 기능을 할 수 있고, 주변에서 발생하는 노이즈를 차단하면서 목소리를 전달할 수 있는 효과도 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 골전도 스피커 및 그 작용을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 골전도 스피커의 일례를 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 트랜스듀서의 도면을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 골전도 트랜스듀서를 귓속에 착용한 상태를 도시한 도면이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 골전도 트랜스듀서를 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 실시예를 중심으로 상세하게 설명하도록 하겠다.

본 발명에 따른 골전도 트랜스듀서는 전기적 음향신호를 진동신호로 변환하여 두개골로 전도시켜 청각신경을 자극함으로써 소리를 들을 수 있도록 한 변환기로, 외부 하우징(100), 진동유닛(200) 및 진동전달체(300)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 외부 하우징(100)은 일측의 일부가 개방 형성되며, 내부에 내부공간(110)이 형성되고, 착용시 외이도의 내부에 삽입되는 부분이다.

상기 진동유닛(200)은 외부 하우징(100)의 내부공간(110)에 내장되어 진동을 발생시킨다.

일례로, 도 3을 참고하면 상기 진동유닛(200)은, 외부 하우징(100) 내부의 일측의 상부와 하부에 각각 마그네트(210)가 형성된다. 마그네트(210)는 링 형상으로 이루어질 수도 있다. 상·하부 마그네트(211,212)의 사이에 진동공간(120)이 형성된다.

외부 하우징(100)은 내부에 진동유닛(200)의 주요한 동작을 수행하는 전기자인 아마추어(armature, 220)가 판상으로 형성되어 길이 방향을 따라 수평으로 설치되고, 아마추어(220)는 금속 재질의 자성체로 이루어진다.

이때, 아마추어(220)는 일측부가 상·하부 마그네트(211,212) 사이의 진동공간(120)으로 연장 형성되며, 진동공간(120)에서 상·하부 마그네트(211,212)의 힘을 받으면서 자력의 균형을 이루며 상·하부 마그네트(211,212) 어디에도 부착되지 않고 떠 있는 상태가 된다.

아마추어(220)의 일단부에 드라이브로드(320)를 통해 진동전달체(300)가 연결되고, 아마추어가 상하 방향으로 진동함에 따라 진동전달체(300)또 상하 방향으로 진동하게 된다.

아마추어(220)의 타측부에 코일(230)이 감겨져 권선되고, 타단부에 수직 방향의 지지편(224)이 형성되어 코일(230)을 지지하며, 코일(230)은 신호선(280)과 연결되어 전기신호가 인가되고, 신호선(280)은 외부 하우징(100) 외측으로 인출되며, 타측 하부에 신호선(280)이 연결되는 단자(290)가 형성된다.

다른 실시예로, 도 4를 참고하면 외부 하우징(100)은 하부 마그네트(212)의 하측에도 진동공간(130)이 더 형성되고, 아마추어(220)는 "ㄷ"자 형상으로 구비되되, 수평 방향의 상부편(221)과 하부편(222)이 수직 방향의 연결편(223)으로 연결되어 이루어지며, 상부편(221)은 상·하부 마그네트(211,212) 사이의 진동공간(120)에 위치하고, 하부편(222)은 하부 마그네트(212)의 하측 진동공간(130)에 위치하도록 구비됨으로써 아마추어(220)가 진동공간(120,130)에서 균형이 더욱 잘 유지될 수 있다. 이때, 하부 마그네트(210)의 하부에는 비자성체(미도시)가 부착되어 하부편(222)이 하부 마그네트(212)에 부착되지 않고 진동공간(130)에 떠 있는 상태로 균형을 유지할 수 있다.

다른 실시예로, 도 5를 참고하면 외부 하우징(10)의 상·하부에 각각 상·하부 마그네트(211,212)가 설치되고, 아마추어(220)는 타단부가 고정대(225)에 결합된 채 상·하부 마그네트(211,212) 사이의 진동공간(120)에 배치되며, 아마추어(220)의 일단부가 진동전달체(300)와 연결되고, 아마추어(220)는 고정대(225)에 결합된 채 상하 방향으로 진동하게 된다. 이때, 아마추어(220)에 코일(230)이 가로 방향으로 권선되고, 신호선(280)과 연결되어 전기신호가 인가될 수 있다.

따라서, 외부에서 단자(290)를 통해 음향신호 즉, 전기신호를 인가하게 되면 전기신호는 신호선(280)을 통해 코일(230)에 인가되고, 코일에 전류가 흐르게 되면서 코일이 자성을 띄게 되며, 상·하부 마그네트(211,212)의 주변에는 플레밍의 왼손법칙에 의하여 상하로 진동하는 소정의 물리력이 발생하고, 이러한 물리력에 의해 코일(230)과 연결된 아마추어(220)가 자성에 따라 진동공간(120)에서 상하로 진동운동을 하게 되며, 결국 아마추어(220)와 연결된 진동전달체(300)도 함께 상하로 진동운동을 하게 되어 측두골에 진동을 전달할 수 있다.

또 다른 실시예로, 도 6을 참고하면 상기 진동유닛(200)은, 외부 하우징의 내부 바닥에 내부 하우징(240)이 형성되고, 내부 하우징(240)의 내측 하부에 마그네트(210)가 형성되며, 마그네트(210)는 하부 중앙에 형성되거나 링 형상으로 이루어질 수 있다. 내부 하우징(240)의 상부에는 진동판(250)이 고정 결합된다.

진동판(250) 위에 마스토이드(260)가 형성되고, 마스토이드(260)는 하부가 진동판(250)을 관통하여 연결되어 진동판(250)과 함께 상하 방향으로 진동하며, 드라이브로드(320)를 통해 진동전달체(300)가 연결된다. 마스토이드(260)의 진동판(250)을 관통한 하부에 지지판(270)이 연결되어 진동판(250)은 마스토이드(260)와 지지판(270)의 사이에 위치하게 된다. 지지판(270)의 하부에 코일(230)이 장착되어 코일(230)을 지지하고, 지지판(270)에 장착된 코일(230)은 신호선(280)과 연결되어 외부에서 전기신호가 인가된다.

따라서, 외부에서 단자(290)를 통해 음향신호 즉, 전기신호를 인가하게 되면 전기신호는 신호선(280)을 통해 코일(230)에 인가되고, 코일에 전류가 흐르게 되면서 코일이 자성을 띄게 되며, 마그네트(210)의 주변에는 플레밍의 왼손법칙에 의하여 상하로 진동하는 소정의 물리력이 발생하고, 이러한 물리력에 의해 코일(230)과 지지판(270)을 통해 연결된 진동판(250)과 마스토이드(260)가 상하로 진동운동을 하게 되며, 결국 마스토이드(260)와 연결된 진동전달체(300)도 함께 상하로 진동운동을 하게 되어 측두골에 진동을 전달할 수 있다.

상기 진동전달체(300)는 외부 하우징(100)의 개방된 일측에 진동유닛(200)과 연결 형성되어, 착용시 외이도 내부의 측두골에 근접한 위치에 삽입되며, 진동유닛(200)의 진동운동에 의해 상하 방향으로 진동되어 측두골에 진동을 전달함으로써, 진동을 골도로 전달하여 골전도 효율이 높고, 작은 진동으로 소리를 효율적으로 전달할 수 있으며, 누음이 방지된다.

상기 진동전달체(300)는 진동몸체(310)를 구비하고, 진동몸체(310)의 타측에 드라이브로드(320)가 연결되어 아마추어(220)의 일단부 또는 마스토이드(260)와 연결되어 진동유닛(200)의 진동운동이 진동몸체(310)에 전달되며, 진동몸체(310)의 상·하부에 각각 스프링 등의 탄성부재(330)가 연결되어 탄력적으로 진동하고, 진동량이 증가하여 골전도음을 더욱 명확히 전달할 수 있으며, 골전도 효율이 향상된다. 탄성부재에는 연질의 진동전달편(340)이 연결되어 진동을 측두골로 전달하면서 잦은 마찰에 따른 귓속을 보호할 수 있다.

아울러, 골전도 트랜스듀서의 외부에 원통형 커버(400)가 형성되어 귀속에 착용될 수 있다.

또한, 듣는 용도인 스피커와는 역의 방식으로 착용자가 목소리를 낼 때 발생되는 측두골의 진동을 전기신호로 바꾸어 주어 마이크처럼 입력받을 수 있으므로 마이크로폰의 기능을 할 수 있고, 주변에서 발생하는 노이즈를 차단하면서 목소리를 전달할 수 있어 깨끗한 통화가 가능하다.

결국, 본 발명에 따른 골전도 트랜스듀서는 평형청각기관이 내장된 측두골에 가까운 위치에 밀착되어 상하 방향으로 진동이 전달되므로, 청각에 무리가 가지 않고, 진동을 골도로 전달하여 골전도 효율이 높으며, 작은 진동으로 소리를 효율적으로 전달할 수 있고, 누음이 방지되며, 착용감이 우수하고, 또한 역의 방식으로 목소리를 낼 때 발생되는 측두골의 진동을 전기신호로 바꾸어 주는 마이크로폰의 기능을 할 수 있고, 주변에서 발생하는 노이즈를 차단하면서 목소리를 전달할 수 있는 것이다.

본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

*종래기술
1. 외부프레임
2. 진동코일
3. 요크
4. 마그네트
5. 코일프레임
6. 마스토이드
7. 진동판
*본 발명
100. 외부 하우징
110. 내부공간
120. 진동공간
130. 진동공간
200. 진동유닛
210. 마그네트
211. 상부 마그네트
212. 하부 마그네트
220. 아마추어
221. 상부편
222. 하부편
223. 연결편
224. 지지편
225. 고정대
230. 코일
240. 내부 하우징
250. 진동판
260. 마스토이드
270. 지지판
280. 신호선
290. 단자
300. 진동전달체
310. 진동몸체
320. 드라이브로드
330. 탄성부재
340. 진동전달편
400. 커버

Claims (7)

1. 외이도의 내부에 삽입되는 외부 하우징;
   외부 하우징의 내부공간에 형성되어 진동을 발생시키는 진동유닛; 및
   외부 하우징 일측에 진동유닛과 연결 형성되고, 외이도 내부의 측두골에 근접한 위치에 삽입되며, 진동유닛에 의해 상하 방향으로 진동되어 측두골에 진동을 전달하거나 측두골에 전달되는 목소리의 진동을 감지하는 진동전달체를 포함하는 골전도 트랜스듀서.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 진동유닛은, 외부 하우징 내부의 일측의 상부와 하부에 형성된 마그네트;
   외부 하우징 내부 길이 방향을 따라 수평으로 설치되고, 일측부가 상·하부의 마그네트 사이의 진동공간으로 연장 형성되며, 일단부에 진동전달체가 연결되고, 상하 방향으로 진동하는 아마추어; 및
   아마추어의 타측부에 권선되고, 신호선과 연결되어 전기신호가 인가되는 코일을 포함하는 골전도 트랜스듀서.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 외부 하우징은 하부 마그네트의 하측에 진동공간이 형성되고,
   상기 아마추어는 "ㄷ"자 형상으로 구비되어 수평 방향의 상부편과 하부편이 수직 방향의 연결편으로 연결되어 이루어지며, 하부편은 하부 마그네트의 하측 진동공간에 위치되는 것을 특징으로 하는 골전도 트랜스듀서.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 진동유닛은, 내부 하우징;
   내부 하우징의 내측 하부에 형성된 마그네트;
   내부 하우징의 상부에 고정 결합된 진동판;
   진동판의 중앙에 연결되고, 진동판과 함께 상하 방향으로 진동하며, 진동전달체가 연결된 마스토이드;
   마스토이드의 하부에 연결되고, 코일을 지지하는 지지판; 및
   신호선과 연결되어 지지판에 장착되고, 전기신호가 인가되는 코일을 포함하는 골전도 트랜스듀서.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 진동유닛은, 외부 하우징 내부의 일측의 상부와 하부에 형성된 마그네트;
   타단부가 외부 하우징과 연결된 고정대에 결합되고, 상·하부 마그네트 사이의 진동공간에 배치되며, 일단부에 진동전달체가 연결되고, 고정대에 결합된 채 상하 방향으로 진동하는 아마추어; 및
   아마추어에 가로 방향으로 권선되고, 신호선과 연결되어 전기신호가 인가되는 코일을 포함하는 골전도 트랜스듀서.
   
6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 진동전달체는, 아마추어의 일단부 또는 마스토이드와 연결된 드라이브로드; 및 드라이브로드에 연결된 진동몸체를 포함하는 골전도 트랜스듀서.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 진동전달체는, 진동몸체의 상·하부에 각각 연결된 탄성부재; 및
   탄성부재에 연결된 연질의 진동전달편을 포함하는 골전도 트랜스듀서.
   

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