TWI661813B - 振動膜及其製造方法以及振動膜所應用之聽診器 - Google Patents
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Abstract
本案關於一種振動膜及其製造方法以及振動膜所應用之聽診器。本發明涉及具有一平板狀振動部之振動膜，該振動部具有一第一表面。所述振動膜結構更包含一軟性結構層，佈設於該第一表面。該振動膜與一集音頭結合時，該軟性結構層與該集音頭接觸，以加強振動膜與該集音頭之結合氣密性，來防止聲音振動能量散失。本發明也涉及振動膜的製造方法，可利用簡單的製程來快速生產大量的振動膜。
Description
本發明係有關一種可降低聲音振動能量流失之振動膜及其所應用之聽診器，特別是可以提升聽診品質。本發明另關於一種製備前述振動膜之方法。
按，一般醫療護理人員，為了能有效診斷病患身體內部器官的健康與否，因而利用聽診器貼附病患胸腔或腹腔等處，透過內臟震動所產生之音波，傳導於醫護人員之耳中，藉以診斷心肺或腸胃疾病的症狀，是一種快速、安全而簡便的診斷工具，是醫護人員重要的隨身利器。
目前醫療護理人員所使用之聽診器大概分為單面聽診器及雙面聽診器二類型，無論單面或雙面聽診器皆是利用一聽診頭的振動膜與集音頭將聲音收集、放大，再經由聽管、耳塞傳遞到使用者的耳部，故，收集聲音的聽診頭為發揮聽診器功能極重要而不可或缺的第一步。其中，聽診頭之氣密性影響了聽診品質，一般習有振動膜與集音頭相互組裝所構成之聽診頭，其振動膜與集音頭間難免會存在有間隙，造成氣密密封效果不佳，增加聲音振動能量的散失以及增加聲音衰減率，降低了聽診品質。
有鑑於此，本發明提供一種與集音頭結合之振動膜，可增加兩者間的氣密密封效果，降低聲音振動能量流失，為其主要目的者。
依據本發明的第一方面，其提供一種振動膜，其包含：一振動部，該振動部具有一第一表面；以及一軟性結構層，佈設於該第一表面。
根據本發明的第二方面，其提供一種聽診器，其包含：一聲音接收部件，用以接收聲音，包含一集音頭以及上述之振動膜，該振動膜之軟性結構層係與該集音頭接合；以及一聲音傳遞部件，係與該聲音接收部件連結，用以傳遞該聲音。
在一優選具體實施方案中，所述軟性結構層之厚度係介於0.04mm至0.1mm。在更優選具體實施方案中，所述軟性結構層之厚度係介於0.04mm至0.08mm。
在一優選具體實施方案中，所述軟性結構層佈設在整個該第一表面上。在另一優選具體實施方案中，所述軟性結構層佈設於該第一表面之外周緣處。
在一優選具體實施方案中，所述軟性結構層係由一軟性材料固化而成，該軟性材料包括矽膠(silicon)、皮革漆樹脂(soft touchpaints)、熱塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethanes)或熱塑性橡膠(thermoplastic rubbers)。
在一優選具體實施方案中，所述聽診器進一步設有一固持環，用於夾持該振動膜的外周緣與該集音頭，以將該振動膜固持於該集音頭。
在另一優選具體實施方案中，所述集音頭形成有一在構形上與該固持環互補的凹槽。
在一優選具體實施方案中，所述振動部之外周緣朝向該第一表面突伸而形成一固持部，而該振動膜可以該固持部固持於該集音頭。
在另一優選具體實施方案中，所述固持部更朝內彎折而形成一凸垣，而該振動膜可以該固持部之凸垣固持於該集音頭。
再者，根據本發明的第三方面，其提供一種上述振動膜的製造方法，至少依序包含下列步驟：提供一膜片，其具有一第一表面；於該膜片之該第一表面噴塗一軟性材料；該軟性材料進行固化，使該軟性材料固化成型，而形成一軟性結構層；以及將帶有該軟性結構層之該膜片進行沖壓成形，以形成複數振動膜。
本發明另提供一種上述振動膜的製造方法，至少依序包含下列步驟：提供一膜片，其具有一第一表面；該膜片進行預成型及沖壓成型，以形成複數振動膜半成品，該等振動膜半成品具有一振動部，以及位於該振動部之外周緣朝向該振動部之第一表面突伸構成之固持部；於該等振動部之第一表面噴塗一軟性材料；以及該軟性材料進行固化，使該軟性材料固化成型，而形成一軟性結構層，以形成複數帶有固持部之振動膜。
1‧‧‧振動膜
10‧‧‧振動部
11‧‧‧第一表面
12‧‧‧第二表面
13‧‧‧軟性結構層
14‧‧‧固持部
141‧‧‧凸垣
142‧‧‧內側
2‧‧‧聲音接收部件
21‧‧‧集音頭
211‧‧‧集音腔室
212‧‧‧唇部
213‧‧‧凹槽
214‧‧‧抵接壁
22‧‧‧固持環
31‧‧‧膜片
311‧‧‧第一表面
32‧‧‧軟性材料
4‧‧‧振動膜半成品
40‧‧‧振動部
41‧‧‧第一表面
42‧‧‧固持部
421‧‧‧內側
第1圖所示為本發明中振動膜第一實施例之立體圖；第2圖所示為本發明中振動膜第一實施例與集音頭之分解圖；第3圖所示為本發明中振動膜第一實施例與集音頭之局部剖面側視圖；第4圖所示為本發明中振動膜第二實施例與集音頭之分解圖；第5圖所示為本發明中振動膜第三實施例與集音頭之分解圖；
第6圖所示為本發明中振動膜第一實施例之成型流程示意圖；第7圖所示為本發明中振動膜第二實施例之成型流程示意圖；以及第8圖所示為本發明各實施例與比較例於不同頻率的衰減值曲線圖。
除非另外說明，否則本申請說明書和申請專利範圍中所使用的下列用語具有下文給予的定義。請注意，本申請說明書和申請專利範圍中所使用的單數形用語「一」意欲涵蓋在一個以及一個以上的所載事項，例如至少一個、至少二個或至少三個，而非意味著僅僅具有單一個所載事項。此外，申請專利範圍中使用的「包含」、「具有」等開放式連接詞是表示請求項中所記載的元件或成分的組合中，不排除請求項未載明的其他組件或成分。亦應注意到用語「或」在意義上一般也包括「及/或」，除非內容另有清楚表明。本申請說明書和申請專利範圍中所使用的用語「約(about)」，是用以修飾任何可些微變化的誤差，但這種些微變化並不會改變其本質。
請參閱第1圖所示，振動膜1主要具有一平板狀之振動部10，該振動部10具有相對之第一表面11及第二表面12。振動膜1更包括一軟性結構層13，完全佈設於該第一表面11；更佳的，軟性結構層13可部分設於靠近第一表面11之外周緣處。本發明之振動膜1適於設置在集音頭上，用以消除振動膜1與集音頭間的間隙，以改善兩者間的氣密密合效果。所述集音頭可以應用於聽診器、揚聲器、助聽器等。在集音頭使用於聽診器的具體實施方案中，如第2圖所示，所述聽診器具有一用以接收聲音之聲音接收部件2，以及與該聲音接收部件2連結用以傳遞該聲音之聲音傳遞部件(圖未示)，所述之聲音接收部件2係具有一集音頭21以及一振動膜1。所述之聲音傳遞部件則具有相連接之導管及耳管，導管連接於該集音頭，而耳管末端則連接有耳塞。
上述之集音頭21之構形大致為鐘形之外型，以界定出一集音腔室211，且該集音腔室211之開口處並設有一環狀唇部212，其唇部212係向外突出於該集音頭21。振動膜1適於以其軟性結構層13接觸並以可拆卸形式設於集音腔室211的開口處之唇部212，振動膜1用於封閉集音腔室211之開口。雖然本說明書說明且圖式繪示集音頭21的形狀為鐘形，但該集音頭可具有所屬技術領域中具有通常知識者已知的各種其他形狀。例如，集音頭21可為圓錐形、圓柱形、多邊形、或多面形。在一個優選具體實施方案中，振動膜1係被構形為一平板狀，其外型適配於集音腔室211的唇部212形狀。雖然本說明書說明且圖式繪示振動膜1在本說明書說明且為圓形，但該振動膜1可具有任何所屬技術領域中具有通常知識者已知的二維形狀(例如，諸如橢圓形狀)。在不降低聲音品質及振動膜1安裝之簡易性的情況下，振動膜1的形狀可以經過調整以適配集音腔室211開口的形狀。
在一個優選具體實施方案中，本發明另設有一固持環22供夾持該振動膜1的外周緣與該集音頭21，以將該振動膜1結合固定於該集音頭21。集音頭21於唇部212處形成有一在構形上與固持環22互補的凹槽213，可供固持環22一側卡掣定位，而固持環22另一側則壓掣於振動膜1之第二表面12，以將振動膜1緊固夾持於集音頭21。較佳為固持環22具有彈性，例如由熱塑性聚氨酯等具有彈性的材料製成，以提供達成緊固夾持所需要的張力。藉由上述結構，可以使軟性結構層13與該集音頭21接觸。請同時參閱第3圖所示，利用軟性結構層13本身軟性略具有彈性之材質特性，當振動膜1利用固持環22緊固夾持於集音頭21後，軟性結構層13略為發生形變，並充填於振動膜1與集音頭21之間隙，增加兩者間的氣密密封效果，讓振動膜1與集音腔室211間確實形成一密閉空間，降低聲音振動能量流失，並大幅減少聲音衰減率，提升聽診品質，且振動膜1
於定位後不易因外力滑動而發生位移。
另一個優選具體實施方案中，如第4圖所示，振動部10之第一表面11之外周緣朝向第一表面11突伸而形成一固持部14，該固持部14具有一相鄰於該第一表面11之內側142，而該軟性結構層13可佈設於該第一表面11及該內側142，利用該固持部14取代上述固持環22，可供結合固定於該集音頭21，且該固持部14係與該振動部10一體製成，讓整體振動膜1不需要其他零件即可快速組裝於集音頭上，使用者甚至可以自行以單手操作拆卸、組裝工序，使用者可以根據使用的次數、患者的狀態或外在環境的衛生狀況，自行決定拆卸、更換振動膜，有效減少間接傳染細菌、病毒，達到醫療衛生的要求。
另一個優選具體實施方案中，如第5圖所示，該固持部14進一步朝該振動部10內側彎折而形成凸垣141，集音頭21於唇部212底側形成有一抵接壁214，可供凸垣141卡掣定位，同樣讓振動膜1緊固夾持於集音頭21上。且本具體實施方案中，利用凸垣141卡掣於抵接壁214處可進一步達到穩定固定之作用。
振動膜1可由任何所屬領域中已知之適於用作一聽診器振動膜的材料形成。適當材料的實例包括但不限於樹脂(例如，聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、及玻纖環氧樹脂等)、金屬(例如，不鏽鋼等)。振動膜1之一適當厚度係介於約0.15mm至0.35mm之間，具體地介於約0.15mm至0.22mm之間。軟性結構層13是由軟性材料所製成。此處所稱「軟性材料」意指相較於振動膜1更具有彈性的材料。在一具體例中，所述軟性材料意指能夠順應因結合集音頭所生成的壓力而發生可逆性形變的材料。這些軟性材料包括但不限於：矽膠(silicon)、皮革漆樹脂(soft touch paints)、熱塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethanes；簡稱TPU)或熱塑性橡膠(thermoplastic rubbers；簡稱TPR)等。用於軟性結構層13之一適當
厚度係介於約0.04mm至0.1mm之間，具體地介於約0.04mm至0.08mm之間。軟性結構層13之成型方式可以為噴塗、射出成型、模內射出等，在一個優選具體實施方案中，係使用噴塗方式將液態的軟性材料覆蓋於該振動膜1之第一表面11，再經由固化步驟將液態的軟性材料固化成軟性結構層13；其中，所述固化步驟之加工溫度係介於45℃至50℃。
本發明所之製造方法，在振動膜1為一平板狀構形的具體實施方案中，如第6圖所示，係先提供一平板狀之膜片31，其具有一第一表面311；於該膜片31之第一表面311噴塗所述之軟性材料32；軟性材料32進行所述固化步驟，使該軟性材料32固化成型，而形成一軟性結構層13。最後，將設有軟性結構層13之膜片31進行沖壓成形，以完成複數包含有軟性結構層13且外型適配於集音腔室的開口形狀之振動膜1。
如第7圖所示，係先提供一平板狀之膜片31，其具有一第一表面311；膜片31進行預成型及沖壓成型步驟，以形成複數振動膜半成品4，該等振動膜半成品4具有一平板狀之振動部40，以及位於該振動部40外周緣朝向該振動部40之第一表面41突伸之固持部42，該固持部42具有一相鄰於該第一表面41之內側421；於該振動膜半成品4之第一表面41及內側421噴塗所述之軟性材料32；最後，該軟性材料32進行所述固化步驟，使該軟性材料32固化成型，形成一軟性結構層13，以完成複數包含有軟性結構層13及固持部14之振動膜1。
在軟性結構層13部分設於靠近第一表面11之外周緣處的具體實施方案中，該軟性結構層13為因應集音頭21之形狀，在一個優選具體實施方案中，可以為一連續性環狀結構；另一個優選具體實施方案中，第一表面11設有複數個弧形軟性結構層13排列成非連續性之環狀結構。在振動部10凸設有固持部14以及軟性結構層13佈設於整個該第一表面11的具體實施方案中，係利用一四軸點膠設備進行噴塗，可藉由旋轉方式將軟性材
料塗佈於固持部14之內側，以提升加工製程的便利性，且降低了製程控制所產生的不良率。
下列實施例僅供用於示例本發明，而非限制本發明的範圍。
實施例1：平面狀振動膜
其步驟包括：使用厚度為0.175mm至0.178mm且材料為聚碳酸酯(polycarbonate)之平面狀膜片，將矽膠(即軟性材料)噴塗於膜片之第一表面，軟性材料固化成型以形成軟性結構層，其厚度為0.042mm至0.045mm。完成以上步驟，以獲得厚度為0.22mm之振動膜；所述之振動膜係藉由一固持環緊固夾持於聽診器之集音頭。
實施例2：帶有固持部之振動膜
其步驟包括：使用厚度為0.175mm至0.178mm且材料為聚碳酸酯之膜片，該膜片經預成型及沖壓成型後，形成帶有固持部之振動膜半成品，將矽膠(即軟性材料)噴塗於帶有固持部之振動部半成品之第一表面，軟性材料固化成型以形成軟性結構層，其厚度為0.042mm至0.045mm。完成以上步驟，以獲得帶有固持部且整體厚度為0.22mm之振動膜；可供直接結合並固定於聽診器之集音頭。
比較例1：與市售產品之比較
將上述實施例及市售之振動膜使用於聽診器(型號為TS2000)之集音頭，其中市售之振動膜是購自於3M公司(型號為Master Classic II)。
依據上述設備來產生及量測具有及不具有於振動膜表面塗覆之軟性結構層之實例聽診器的頻譜。結果於表1以及第8圖中所示。
由表1以及第8圖可知，於某些特定頻率範圍內，尤其是第一心音(40Hz至60Hz)、第二心音(60Hz至100Hz)、第三心音(10Hz至20Hz)、第四心音(20Hz至30Hz)以及肺音(200Hz至1000Hz)等醫療護理人員常使用的聽診頻率範圍，使用本發明之振動膜(亦即實施例1及實施例2)在頻率20Hz至100Hz以及160Hz至480Hz具有相對較低的衰減值。由此可知，本發明在振動部上所塗覆之軟性結構層確實可防止聲音振動能量散失，可提升聽診品質。
以上諸實施例僅供說明本發明之用，而並非對本發明的限制，相關領域的技術人員，在不脫離本發明的技術範圍做出的各種變換或變化也應屬於本發明的保護範疇。
Claims (9)
- 一種振動膜，其包含：一振動部，該振動部具有一第一表面；一固持部，一體環繞該振動部外周緣，該固持部具有一內側，其相鄰於該第一表面；以及一軟性結構層，佈設於該第一表面及該內側。
- 如請求項1所述之振動膜，其中，該軟性結構層之厚度係介於0.04mm至0.1mm。
- 如請求項2所述之振動膜，其中，該軟性結構層之厚度係介於0.04mm至0.08mm。
- 如請求項1所述之振動膜，其中，該軟性結構層佈設在整個該第一表面上。
- 如請求項1所述之振動膜，其中，該軟性結構層佈設於該第一表面之外周緣處。
- 如請求項1所述之振動膜，其中，該軟性結構層係由一軟性材料固化而成，該軟性材料包括矽膠(silicon)、皮革漆樹脂(soft touchpaints)、熱塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethanes)或熱塑性橡膠(thermoplastic rubbers)。
- 如請求項1至6任一項所述之振動膜，其中，該固持部更朝內彎折而形成一凸垣。
- 一種聽診器，其包含：一聲音接收部件，用以接收聲音，包含一集音頭以及一如請求項1至6任一項所述之振動膜，該振動膜之軟性結構層係與該集音頭接合，該振動膜可以該固持部固持於該集音頭；以及一聲音傳遞部件，係與該聲音接收部件連結，用以傳遞該聲音。
- 一種如請求項1至6任一項之振動膜的製造方法，至少依序包含下列步驟：提供一膜片，其具有一第一表面；該膜片進行預成型及沖壓成型，以形成複數振動膜半成品，該等振動膜半成品具有一振動部，以及位於該振動部之外周緣朝向該振動部之第一表面突伸構成之固持部，該固持部具有一內側，其相鄰於該第一表面；於該等振動部之第一表面及該內側噴塗一軟性材料；以及該軟性材料進行固化，使該軟性材料固化成型，而形成一軟性結構層，以形成複數帶有固持部之振動膜。
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