專利名稱：折聲學(xué)聲音轉(zhuǎn)換連接耦合器和耳塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要地涉及聽音裝置領(lǐng)域。
和降低聽者疲勞的新穎的個人聽音裝置。
更具體地，本發(fā)明涉及具有增強(qiáng)的可辨別能力
背景技術(shù)：
人耳對12個數(shù)量級以上的聲壓水平敏感?？勺鳛榭杀鎰e能力測量的這種寬的敏感度范圍容易受到人為聲響和存在于諸如助聽器、耳塞、入耳式監(jiān)聽器和耳機(jī)之類的裝置中的壓力集中的覆蓋和限制。這不同于對整個音量水平的輕微敏感性或易感性。可辨別能力取決于耳朵對聲壓級中處于不同音頻的相互之間的可辨別差異的固有能力。 傳統(tǒng)的耳內(nèi)音頻技術(shù)用耳模、插塞或裝置的其它工具將耳道堵塞至更大或更小的程度，由此產(chǎn)生耳道本身之外的封閉空間，其中該裝置包含換能器并將它連接至耳道。耳朵天生適合用作阻抗匹配擴(kuò)音器或亥姆霍茲共鳴器，而不是封閉的聲振動室。用音頻換能器堵塞耳道降低了耳朵的可辨別能力。音頻換能器包括機(jī)電機(jī)構(gòu)，其具有比內(nèi)耳的敏感元件更大的質(zhì)量和慣量。通過在耳道之外產(chǎn)生封閉的聲振動共振室而將它們直接連接至鼓膜使耳朵的可辨別能力明顯退化，因?yàn)檫@迫使耳朵模仿與敞開的耳朵的自然聲場激勵相反的換能器振幅偏移。 音頻共振，例如在諸如房間或室外之類的環(huán)境中發(fā)生的音頻共振對未封閉的人耳是可辨別的。已知的是盲人通過基于耳朵外部的環(huán)境聲源的變化的聲音區(qū)別有效地判斷他們靠近周圍的障礙物，這是用敞開的非堵塞耳朵的固有共振感知的。封閉耳道將它的固有敞開共振環(huán)境(其由聽覺系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償)改變至非正常的聽力環(huán)境。 甚至在高于人類聽力的痛的閾值的非常高的聲壓水平處，鼓膜的振動偏移在不采用非常大的放大倍數(shù)的條件下是不可見的。相反，常規(guī)磁鐵移動線圈和移動電樞裝置的振動膜偏移較大且容易由肉眼觀察到。通過在耳道內(nèi)產(chǎn)生封閉的聲振動室而將這種裝置直接連接至鼓膜迫使鼓膜模仿這些相同的總偏移，并且還迫使鼓膜除了響應(yīng)聲壓之外還響應(yīng)平均壓力變化。這改變了鼓膜的固有振動模式和頻率響應(yīng)，并因此限制了它區(qū)分聲音的能力。
個人聽音裝置在近年來已經(jīng)變得廣泛傳播，同時醫(yī)師、聽覺病矯治專家和通訊社不斷地警告由于它們的使用而導(dǎo)致聽力傷害和老年耳聾。這些警告通常不能描述引起這種聽力損失的具體機(jī)械因數(shù)，而是推斷聽者通常選擇以過大的音量水平聽這些裝置，或者盡管合理使用這些裝置仍然帶來非確定的傷害。選擇以過度的音量水平進(jìn)行聽而帶來的潛在傷害不限于使用耳內(nèi)或耳上裝置。更確切地說，引起關(guān)注的實(shí)際原因可歸因于這種事實(shí)，即個人聽音裝置阻塞耳道，由此抑制了鼓膜，并降低它對音頻振動的敏感度，并且將音頻換能器連接至鼓膜還產(chǎn)生了封閉的耳道壓力，這迫使鼓膜非正常地承受大的偏移。這種反常的偏移擾亂了正常的鼓膜振動模式，由此造成耳朵敏感度更低，且不能自然地感知聲音。自然聽力的諧波和其它重要的音頻細(xì)微差異由此喪失，并由人工隔膜激勵代替，而人工隔膜激勵的音頻分辨率不足以使盲人用他們的未受損害的自然聽力通過"看見"來辨別和通過他們周圍的環(huán)境以正常地確定方向。為了試圖補(bǔ)償天生的音頻可辨別能力的這種損失，聽者
6常常采取更大的音量水平，仍不能充分地聽見。這在移動電話和助聽器用戶中是尤其值得注意的。在常規(guī)使用中，長期暴露至這些環(huán)境可能導(dǎo)致敏感度和聲音感覺的永久性降低。
通過簡單地迫使空氣重復(fù)地通過耳咽管進(jìn)入中耳空間，會引起鼓膜的各種過度偏移。在這些環(huán)境下的聽力被嚴(yán)重地妨礙了。僅僅因?yàn)槁犝咴谟沙Ｒ?guī)裝置引起的較少的鼓膜過度偏移期間還能夠聽見并不意味著他在進(jìn)行最適宜地聽。由于上述因素，假設(shè)平均音量水平相同，則來自個人聽音裝置的音頻疲勞的出現(xiàn)通常比環(huán)境噪聲產(chǎn)生的疲勞甚至由音樂會中的或電影院中的常規(guī)擴(kuò)音器產(chǎn)生的疲勞要快很多。 此外，人類聽覺系統(tǒng)結(jié)合有在音量級變得潛在損害時降低聲音輸入的機(jī)構(gòu)。當(dāng)高音剌激聽覺系統(tǒng)時，中耳肌肉反射拉緊鐙骨肌和鼓膜張肌。這降低了由中耳骨骼引導(dǎo)至耳蝸的振動的振幅。耳蝸本身呈現(xiàn)出閾值漂移，其在受到持續(xù)高音的激勵時降低它的神經(jīng)元輸出，至少部分地是由于可用化學(xué)能量的耗盡。這些機(jī)構(gòu)通過正常的聽覺神經(jīng)傳導(dǎo)進(jìn)行工作。降低耳道中的聲壓會減少剌激使聲音的感知退化的這些保護(hù)機(jī)構(gòu)的可能性。
骨骼傳導(dǎo)提供了至聽力系統(tǒng)的另一聲音路徑，從而使頭骨振動的聲音在沒有鼓膜的作用下能夠剌激耳蝸?？梢钥闯觯黾佣乐械钠骄蜢o態(tài)壓力可以調(diào)整骨骼傳導(dǎo)的效果，并由此改變所感知的聲音。常規(guī)封閉耳道裝置調(diào)整耳道中的靜態(tài)壓力，并可以對這種效果起作用。 雖然聲音質(zhì)量差，音頻疲勞和耳道疼痛通常與常規(guī)耳內(nèi)裝置相關(guān)，已經(jīng)按照慣例根據(jù)其相對于根據(jù)歐姆定律以聲音歐姆測量的空氣聲音阻抗的性能評估了個人聽音裝置音頻換能器。主要問題在于，一旦這些音頻換能器部分地或全部密封在耳道中，則空氣的聲音阻抗不再可用，限定性因素現(xiàn)在為固定空間中的空氣的可壓縮性。這種封閉氣團(tuán)有效地將大振幅換能器偏移的能量傳遞至耳鼓。因此，上述鼓膜過度偏移、振動模式失常和閉塞在所有的現(xiàn)有個人聽音裝置和助聽器中以更大或更小的程度出現(xiàn)。 助聽器制造商已經(jīng)努力憑借移植(porting)它們的耳模來克服閉塞效應(yīng)和在它
們的裝置形成耳道的聲音密封時出現(xiàn)的時常壓倒性的低音頻。諸如耳塞之類的個人聽音裝
置采用各種不統(tǒng)一地密封的硅樹脂、中空聚合體插塞或泡沫的方法，使音頻性能受損，并且
用戶試圖聽得更清楚而重復(fù)地推入不舒適的位置而引起組織疼痛。諸如入耳式舞臺監(jiān)聽器
之類的特制模制裝置都會在耳道本身中產(chǎn)生封閉室，并經(jīng)受上述產(chǎn)生的音頻退化。 前述助聽器移植僅僅減輕小部分聲音退化，伴隨的是在耳道外產(chǎn)生了人為的封閉
共振室。助聽器必須保持足夠的耳道聲音密封，以保持隔離，并防止痛苦反饋情形，在該情
形中，由于麥克風(fēng)重復(fù)地放大打算包含在聲學(xué)密封耳道中的聲音，所述裝置大聲地尖叫。因
此，該裝置主要保持密封，并且迫使耳道變成封閉的共振室?，F(xiàn)有裝置(它們是助聽器、耳
塞、入耳式監(jiān)聽器)沒有任何用于限制它們的主要有效聲振動連接室遠(yuǎn)離鼓膜的規(guī)定，并
且在此程度上它們限定并使聽者的耳朵的作用降級，而不管該裝置的音頻質(zhì)量。除了抑制
聽者自己固有的聲音可辨別能力，它們引起的異常大的鼓膜偏移隨著時間的過去可能會對
聽者的聽力造成物理損傷。 此外，當(dāng)由常規(guī)音頻裝置阻塞耳道時，聽者與外部環(huán)境的隔離形成令人討厭的且經(jīng)常危險的情形。當(dāng)沒有引起危險情形時，常規(guī)聽音裝置限制了聽者和它們周圍的人之間的自然交流。聽音樂的人通常從外部談話切斷，并且常常被抱怨不能理解他人。
雖然突破性的音頻技術(shù)時常出現(xiàn)，但它們限于應(yīng)用于常規(guī)耳內(nèi)技術(shù)實(shí)施例，并且不能補(bǔ)償上述鼓膜振動失常。用于不舒服、阻塞、不充分的音頻可辨別能力和環(huán)境定向的問題仍然存在。 因此，需要一種個人聽音裝置，其降低與耳道中的人為壓力相關(guān)的疲勞和對聽力的可能的損傷，并允許音樂或聲音通信與外部聲音的混合，以為聽者提供足夠的環(huán)境意識，同時改善音頻信號的可辨別能力和保真度。

發(fā)明內(nèi)容
所公開的方法和裝置結(jié)合了一種新穎的可膨脹泡沫部分，其向聽者提供了出色的保真度，同時使聽者疲勞最小化?？膳蛎浥菽糠挚梢酝ㄟ^低頻音頻信號的傳遞或向可膨脹泡沫部分泵送氣體而膨脹。此外，聲音裝置的各實(shí)施例可以適合始終如一地、舒適地戴到任何耳朵上，為鼓膜和音頻換能器分別提供了可變的阻抗匹配聲學(xué)密封件，同時在驅(qū)動泡沫內(nèi)隔離聲音振動室。這降低了總的音頻換能器振動偏移對鼓膜的影響，并以允許耳朵利用它的全部固有能力的方式傳遞音頻內(nèi)容。以下將描述該方法和裝置的其它方法和優(yōu)點(diǎn)。
在一個實(shí)施例中，一種聲音裝置包括聲音換能器。聲音換能器具有近表面和遠(yuǎn)表面。聲音換能器還包括與聲音換能器的近表面流體連通的可膨脹泡沫部分。可膨脹泡沫部分完全密封聲音換能器的近表面。此外，可膨脹泡沫部分具有膨脹狀態(tài)和縮回狀態(tài)，其中可膨脹泡沫部分在膨脹狀態(tài)填充有流體介質(zhì)?？膳蛎浥菽糠衷谂蛎洜顟B(tài)適合與耳道相一致。 在另一個實(shí)施例中，一種聲音裝置包括可膨脹泡沫部分。該裝置還包括設(shè)置為遠(yuǎn)離所述可膨脹泡沫部分的聲音換能器。此外，該裝置還包括連接至可膨脹泡沫部分和換能器的折聲組件。折聲組件具有單向出口閥和單向進(jìn)口閥。當(dāng)換能器向近端偏移時出口閥打開，并且其中當(dāng)換能器向遠(yuǎn)端偏移時進(jìn)口振動膜關(guān)閉。 在一個實(shí)施例中， 一種向耳朵傳遞聲音的方法，包括提供聲音裝置，該聲音裝置包
括具有近表面和遠(yuǎn)表面的聲音換能器以及與聲音換能器的近表面流體連通的可膨脹泡沫
部分?？膳蛎浥菽糠志哂信蛎洜顟B(tài)和縮回狀態(tài)，其中在膨脹狀態(tài)中可膨脹泡沫部分填充
流體介質(zhì)。該方法還包括將可膨脹泡沫部分插入耳道。此外，該方法還包括使所述可膨脹
泡沫部分膨脹至所述膨脹狀態(tài)，以在所述耳朵內(nèi)形成密封。該方法還包括通過聲音換能器
傳遞聲音到所述可膨脹泡沫部分中，以使可膨脹泡沫部分共振并向耳朵傳遞聲音。 該裝置的實(shí)施例將允許聽者在期望和安全時有選擇性地和容易感知多或少的周
圍環(huán)境聲音，同時聽音樂、通信、或其它音頻內(nèi)容。該裝置的其它實(shí)施例可以允許用戶將商
用的個人立體聲系統(tǒng)或類似裝置轉(zhuǎn)換成適合受損聽力的個人助聽器，其比常規(guī)助聽器提供
了更大的和用戶更加可控的能力來聽見環(huán)境以及流行音頻媒體，同時還允許用戶不出現(xiàn)殘疾。 前面已經(jīng)寬泛地概述了本發(fā)明的實(shí)施例的一些特征和技術(shù)優(yōu)勢，使得本發(fā)明的隨后的詳細(xì)描述可以更好地理解。隨后將描述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，其形成本發(fā)明的權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，所公開的概念和具體實(shí)施例可以容易地用作修改或設(shè)計(jì)用于完成本發(fā)明的相同的目的的其它結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解的是，這種等同結(jié)構(gòu)不背離如在隨附的權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的精神和范圍。
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為了詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，現(xiàn)在將參照附圖，其中 圖1為正面安裝的音頻換能器、折聲組件和可膨脹泡沫部分組裝部件的實(shí)施例的分解透視圖； 圖2為背面安裝的折聲閥組件和可膨脹泡沫部分組裝部件的分解透視圖； 圖3為折聲閥組件和可膨脹泡沫部分組裝部件的正交正視圖和可調(diào)節(jié)閾值安全
閥的截面圖； 圖4圖示了具有位于保護(hù)套中的作為可橫向收縮的折疊隔膜的可膨脹泡沫構(gòu)件
的iPod⑧耳塞； 圖5A-C圖示了聲音裝置的可膨脹泡沫部分的折疊實(shí)施例的各個階段； 圖6為具有進(jìn)出端孔圖案的一種折聲閥基板的正交正視圖； 圖7為具有進(jìn)出端孔圖案的另一種折聲閥基板的正交正視圖； 圖8為具有進(jìn)出端孔圖案和折聲閥隔膜壁中的多孔圖案的正交正視圖； 圖9A-B示出了不具有和具有該聲音裝置的兩種類型的助聽器； 圖10圖示了具有中空插塞的手動泵的截面，包括與折聲構(gòu)件的實(shí)施例一起使用
的壓力傳送插塞的特寫； 圖11示出了媒體播放器、泵、中空頂端、環(huán)形套筒(TRS)插塞和安裝陰音頻插孔的底盤； 圖12示出了媒體播放器、中空頂端、環(huán)形套筒(TRS)插塞、陰音頻插孔、泵和壓力傳送管以及集成在媒體播放器中的0-環(huán)形泵機(jī)組； 圖13圖示了安裝壓力傳送TRS插塞和插孔的底盤的特寫，(垂直)具有泵和壓力傳送管以及O-環(huán)形組件； 圖14為與外部泵一起使用的中空壓力傳送TRS插塞和插孔，以及壓力傳送管以及0-環(huán)形組件的特寫圖； 圖15為數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)之前傳送至音頻換能器的20Hz至20kHz音頻正弦波頻率掃描發(fā)射的基波和諧波含量的圖示； 圖16為在iPod⑧音頻換能器輸入處測量的20Hz至20kHz音頻正弦波頻率掃描發(fā)射的圖示； 圖17為Crown CM-311A Differoid⑧電容式話筒制造商的頻率響應(yīng)的圖示；
圖18為來自軸向靠近Crown CM-311A Differoid⑧話筒碳精盒l(wèi)mm安裝的iPod⑧
音頻換能器的由SPS-66DAC預(yù)放大的20Hz至20kHz音頻正弦波頻率掃描發(fā)射的圖示；[OO41] 圖19為來自軸向靠近Crown CM-311A話筒lmm聲學(xué)密封的iPod⑧音頻換能器的由SPS-66DAC預(yù)放大的20Hz至20kHz音頻正弦波頻率掃描發(fā)射的圖示；
圖20為來自與軸向靠近Crown CM-311A Differoid⑧話筒碳精盒l(wèi)mm聲學(xué)密封在13mm導(dǎo)管內(nèi)的折聲共振隔膜一起安裝的iPod⑧音頻換能器的由SPS-66DAC預(yù)放大的20Hz至20kHz音頻正弦波頻率掃描發(fā)射的圖示； 圖21為來自與軸向靠近Crown CM-311A Differoid⑧話筒碳精盒l(wèi)mm可變加壓并聲學(xué)密封在13mm導(dǎo)管內(nèi)的折聲共振隔膜一起安裝的iPod⑧音頻換能器的由SPS-66DAC預(yù)放大的20Hz至20kHz音頻正弦波頻率掃描發(fā)射的圖示；
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圖22為來自具有和不具有可膨脹泡沫部分170的iPod⑧音頻換能器的20Hz至20kHz音頻正弦波頻率掃描發(fā)射的四個測量值的圖示。曲線(A):軸向靠近Crown CM-311A25mm的室外(無導(dǎo)管)iPod⑧音頻換能器。曲線(B):軸向靠近Crown CM-311A 25mm的聲學(xué)密封的iPod⑧音頻換能器。曲線(C)和(D):安裝至軸向靠近Crown CM-311A 25mm的iPod⑧音頻換能器的聲學(xué)密封的可變加壓的泡沫部分。這兩條曲線表示兩個不同的泡沫部分壓力水平，并因此表示兩個不同的阻抗匹配情形。圖線(E)表示在iPod⑧音頻換能器輸入處測量的20Hz至20kHz音頻正弦波頻率掃描發(fā)射；
圖23示出用來測試該裝置的實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)性配置；以及 圖24示出了與所公開的聲音裝置的實(shí)施例一起使用的助聽器/泵組件的實(shí)施例。
符號和術(shù)語 在下文和權(quán)利要求中使用的某些術(shù)語涉及特定的系統(tǒng)部件。本文不是想要區(qū)分名字不同但功能相同的部件。 在下文討論中和在權(quán)利要求中，術(shù)語"包括"以開放方式使用，且因此應(yīng)當(dāng)解釋為
意思是"包括，當(dāng)不限于......"。而且，術(shù)語"連接(couple)"想要表達(dá)的是間接或直接連
接。因此，如果第一裝置連接至第二裝置，這種連接可以通過直接連接，或者通過經(jīng)由其它
裝置和連接的間接連接。"連接的(Coupled)"也可以涉及部分或完全聲密封。 如在此使用的那樣，術(shù)語"聲音變換器(acoustic transformer)"涉及根據(jù)其最佳
的自然音頻性能在不同的阻抗處使音頻換能器和聽者的鼓膜進(jìn)行最優(yōu)阻抗匹配的能力。
如在此使用的那樣，"聲歐姆(acoustic ohm)"可以涉及測量聲阻的幾種單位中的任一種。給定介質(zhì)中的表面上的聲阻可以定義為聲波在該表面處的壓力除于體積速度。
如在此使用的那樣，術(shù)語"聲音換能器(acoustic transducer)"或"音頻換能器(audio transducer)"可以涉及將電信號轉(zhuǎn)換成聲音的電的、電子的、機(jī)電的、電磁的、光的或光電的任何裝置。例如，聲音換能器可以為用在個人聽音裝置或助聽器中的傳統(tǒng)的音頻揚(yáng)聲器。雖然麥克風(fēng)也構(gòu)成音頻換能器，但在此將它們稱為"麥克風(fēng)(microphone)"，保留音頻換能器用于指聲音產(chǎn)生揚(yáng)聲器。 如在此使用的那樣，術(shù)語"折聲(di即honic)"可以描述裝置或結(jié)構(gòu)以最小的可辨別能力和音質(zhì)損失通過、傳遞或傳輸聲音的能力。例如，"折聲閥(di即honic valve)"可以涉及具有以高可辨別能力通過聲音的閥結(jié)構(gòu)。 如在此使用的那樣，術(shù)語"可辨別能力"可以涉及必需全面識別它的整個音頻內(nèi)容的聲音的品質(zhì)。"可辨別能力"還可以涉及根據(jù)耳朵未阻礙的固有能力的所有的獨(dú)立的和彼此相關(guān)的聲音內(nèi)容變量(頻率、音量、動態(tài)范圍、音質(zhì)、音調(diào)均衡、諧波含量等)的區(qū)別。
如在此使用的那樣，術(shù)語"共振(resonant)"或"聲學(xué)共振"可以涉及目標(biāo)或元件響應(yīng)于聲能振動的特性。 如在此使用的那樣，術(shù)語"泡沫"或"泡沫部分"可以涉及可以由流體介質(zhì)填充的基本中空的、氣球狀結(jié)構(gòu)。而且，需要理解的是"泡沫"或"泡沫部分"可以為任何形狀的，并且不應(yīng)當(dāng)限于球形。
具體實(shí)施例方式
圖1圖示了聲音裝置101的實(shí)施例的分解透視圖。通常，聲音裝置101包括連接至折聲組件103的可膨脹泡沫部分170。聲音裝置101可拆卸地連接至音頻換能器110。聲 音裝置101優(yōu)選通過諸如外殼120之類的接合殼體保持連續(xù)的聲密封和大氣壓力密封。如 下文將更詳細(xì)地說明的那樣，可膨脹泡沫部分170與聲音換能器110流體連通，并且可以以 方便插入的收縮狀態(tài)插入到耳道181中。聲音換能器110具有近表面和遠(yuǎn)表面。如在此使 用的那樣，"近(proximal)"涉及靠近鼓膜的結(jié)構(gòu)和元件，而"遠(yuǎn)(distal)"涉及遠(yuǎn)離鼓膜 的結(jié)構(gòu)和元件。折聲組件103可以緊貼地戴在外耳上。 一旦插入耳朵191，可膨脹泡沫部分 170可以膨脹或充氣為膨脹狀態(tài)?？膳蛎浥菽糠?70可以通過分離的裝置或音頻換能器 110的將聲音傳輸通過折聲組件103的輕微動作而膨脹。當(dāng)膨脹時，可膨脹泡沫部分170基 本上與耳道181的內(nèi)部相配。雖然下文將更詳細(xì)地描述可膨脹泡沫部分170的眾多優(yōu)點(diǎn)， 可膨脹泡沫部分170提供了將聲音傳輸通過內(nèi)耳道的實(shí)際組織(如，骨骼、皮膚)并到達(dá)鼓 膜的裝置。而且，當(dāng)與現(xiàn)有的耳機(jī)技術(shù)相比較時，可以制造可膨脹泡沫部分170的材料具有 出色的音質(zhì)和保真度。
I.可膨脹泡沫部分 通常，可膨脹泡沫部分170為中空的囊狀物，其在膨脹時由流體介質(zhì)填充。如在此 使用的那樣，"流體"可以涉及液體或氣體。泡沫部分170的內(nèi)室優(yōu)選在聲音裝置101的運(yùn) 行期間不包含除前述流體之外的任何物質(zhì)。需要強(qiáng)調(diào)的是泡沫部分170是敞開的，并與聲 音換能器110的近表面(如，聲音換能器朝向鼓膜的一側(cè))流體連通。換句話說，由聲音換 能器110推動的空氣行進(jìn)到可膨脹泡沫部分170中，填充可膨脹泡沫部分170并使可膨脹 泡沫部分170共振。因此，泡沫部分不僅僅用作襯墊或舒適功能，實(shí)際上也用作出色的聲音 傳輸?shù)母郊友b置(如，耳朵內(nèi)的附加聲音驅(qū)動裝置)。如下文更詳細(xì)地描述的那樣，泡沫部 分170內(nèi)的流體(g卩，空氣)可以通過聲音端口 160捕獲來自換能器110的聲音傳輸，并使 泡沫部分170跳動。聽者的外耳道181中的空氣由來自折聲組件103的空氣逐漸地、連續(xù) 地更新，所述空氣可以通過可膨脹泡沫部分170中的小孔流出，并可以逐漸地傳播通過可 膨脹泡沫部分170。 在它的膨脹狀態(tài)中，可膨脹泡沫部分170可以呈現(xiàn)任何形狀。理想的是，處于膨脹 狀態(tài)的可膨脹泡沫部分170的形狀被優(yōu)化，以便使聲音更出色，并使用戶感到舒適。然而， 在典型的實(shí)施例中，可膨脹泡沫部分170可以包括基本球形的形狀。此外，可膨脹泡沫部分 170可以以用戶可調(diào)整的方式與聽者的外耳道181的壁相配。耳道內(nèi)空氣溫度和氣壓可以 持續(xù)與環(huán)境條件相同，以使佩戴者感到舒適?？膳蛎浥菽糠?70的這種可變化的構(gòu)造還 可以幫助減輕排汗，并允許在飛機(jī)中的或陡峭下降的道路上的高度變化期間均衡壓力。
在至少一個實(shí)施例中，可膨脹泡沫部分170為多孔的。換句話說，可膨脹泡沫部分 170可以具有多個小孔，允許可膨脹泡沫部分170對泡沫部分170內(nèi)的流體介質(zhì)是透氣的或 半滲透性的。流過小孔171的空氣還可以在可膨脹泡沫部分170和聽者的外耳道181的壁 之間產(chǎn)生可變的氣墊，幫助避免所述壁產(chǎn)生組織不適和發(fā)炎，同時保持可變的聲密封?？膳?脹泡沫部分170中的加壓和擴(kuò)散速率的可調(diào)節(jié)的變化確定隔膜尺寸和剛度，由此獨(dú)立地確 定內(nèi)耳道阻抗及音頻換能器阻抗，并構(gòu)成用戶可調(diào)節(jié)的聲阻抗匹配變換器。音頻內(nèi)容可辨 別能力可以由可變聲密封的所述用戶調(diào)節(jié)極大地增強(qiáng)，所述用戶調(diào)節(jié)提供了以對連接音頻 換能器111和聽者的鼓膜兩者都是最優(yōu)的單獨(dú)的阻抗的耦接至音頻換能器111和聽者的鼓 膜的分離的壓力。此外，可膨脹泡沫部分170通過小孔171的壓力通風(fēng)還可以控制大氣團(tuán)更
11新率和氣墊緩沖，并且小孔尺寸的變化可以確定傳輸至或排出耳道181的環(huán)境聲波量。在 另一個實(shí)施例中，可膨脹泡沫部分170為非多孔性的，或者對泡沫部分170內(nèi)的流體介質(zhì)為 非滲透性的。在這樣的實(shí)施例中，泡沫部分170可以僅用作將聲音驅(qū)動至鼓膜的驅(qū)動裝置， 并且還可以用作將聲音傳導(dǎo)至頭組織的傳導(dǎo)介質(zhì)。 壁中的小孔171的數(shù)量、尺寸、密度和位置決定了裝置101和耳道壁181之間的界 面的不同方面?？膳蛎浥菽糠?70可以多微孔的(具有小于或等于l微米的平均直徑的 小孔)或多納米孔的(具有小于或等于100nm的平均直徑的小孔)。然而，小孔可以具有任 何合適的直徑。小孔171的圖案還影響裝置聲響和可膨脹泡沫部分170的特性。此外，組 成可膨脹泡沫部分170的聚合材料的固有彈性提供了所述小孔171的潛在的隨著振動期間 隔膜彎曲的伸縮。這允許進(jìn)一步控制隔膜偏移，以及可控地提高聲學(xué)動態(tài)范圍和壓力更新 率。泡沫部分170可容易更換和自由使用的，并且可以制造成滿足不同用戶關(guān)于尺寸(小、 中、大等)、壓力負(fù)荷、更新率、氣墊緩沖程度、隔膜剛度和其它參數(shù)的需求的實(shí)施例。
可膨脹泡沫部分170優(yōu)選由具有最佳的用于將聽覺信號傳輸至耳朵的聲學(xué)和機(jī) 械特性的聚合體材料組成。然而，共振構(gòu)件170可以包括任何合適的材料，如合成物、織物、 合金、纖維等。 在一個實(shí)施例中，聚合體為柔軟的，具有不大于約10.0MPa、優(yōu)選不大于約 5.0MPa、最優(yōu)選不大于約l.OMPa的低初始楊氏模量。聚合體可以具有高延展性。在實(shí)施 例中，聚合體在破裂之前可以具有大于約500 %的應(yīng)變，優(yōu)選在破裂之前可以支撐大于約 1000%的應(yīng)變，且最優(yōu)選在破裂之前可以支撐大于約11200%的應(yīng)變。聚合體可以具有大 于5. OMPa的極限抗張強(qiáng)度，可替換地具有大于10. OMPa的極限抗張強(qiáng)度，可替換地具有大 于12. OMPa的極限抗張強(qiáng)度。聚合體可以在機(jī)械拉緊至高變形并且隨后釋放之后經(jīng)歷最小 的永久變形。 在不受理論限制的情況下，低楊氏模量可以允許可膨脹泡沫部分用很小的氣壓膨 脹。降低的氣壓可以降低音頻換能器和折聲閥隔膜上的背壓力，由此改善聲音保真度，同時 還改善耳內(nèi)舒適度和安全性。最后，較低的膨脹壓力可以允許可膨脹泡沫部分由音頻換能 器本身經(jīng)由所述折聲組件或其它裝置產(chǎn)生的壓力來膨脹。 再次在不受理論限制的情況下，聚合體的高延展性和高機(jī)械強(qiáng)度允許只需要很少 量的材料模制或吹成極其輕和薄的壁式可膨脹泡沫部分170，其大至足夠填充耳道。聚合體 本身優(yōu)選為具有約從將近0. lg/cm3至約2g/cm3范圍內(nèi)的密度的輕質(zhì)材料。可膨脹泡沫部 分170對振動運(yùn)動的慣性阻抗還可以幫助阻抗匹配音頻換能器。然而，如果阻力太高，則可 能降低它的還音的保真度，并且因此可膨脹泡沫部分必須盡可能的薄，同時還保持機(jī)械完 整性和阻抗匹配特性。在聚合體隔膜中使用小孔可以緩解這些問題。高機(jī)械變形程度后的 低殘余應(yīng)變允許可膨脹泡沫部分170在使用期間在重復(fù)的伸縮循環(huán)過程中保持它們的形 狀和功能性。 可膨脹泡沫部分170和折聲組件的隔膜可以都由撓性的或彈性體聚合物材料制 成。適合的材料的種類包括嵌段共聚物、三嵌段共聚物、接枝共聚物、硅橡膠、天然橡膠、合 成橡膠、可塑性聚合物、乙烯基聚合物。合適的橡膠和彈性體的例子包括但不限于聚異戊二 烯(天然橡膠)、聚丁二烯、丁苯橡膠(SBR)、聚異丁烯、聚(異丁烯-聯(lián)合-異戊二烯)(丁 基橡膠)、聚(丁二烯_聯(lián)合_丙烯腈)(丁腈橡膠)、聚氯丁烯(氯丁橡膠)、丙烯腈_ 丁二
12烯-苯乙烯共聚物(ABS橡膠)、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯、二元乙丙橡膠(EPDM)、氯醇橡膠、 乙烯基/丙烯酸酯橡膠、含氟彈性體、全氟彈性體、聚氨酯橡膠、聚酯彈性體(HYTREL)或它 們的組合。 可以使用的硅橡膠的例子包括但不限于聚二甲基硅氧烷(P匿S)和其它的其中甲 基側(cè)基PDMS部分或全部用諸如乙基、苯基等之類的其它官能度代替的硅氧烷主鏈聚合體。 在實(shí)施例中，聚合體材料可以包括嵌段共聚物，如聚(苯乙烯-b-異戊二烯-b-苯乙烯)、聚 (苯乙烯-b-丁二烯-b-苯乙烯)、聚(苯乙烯-b-丁二烯)、聚(苯乙烯-b-異戊二烯)或 它們的組合。在某些實(shí)施例中，嵌段共聚物可以包括飽和的二烯嵌段。在一種實(shí)施例中，聚 合材料包括克拉通和K-樹脂。 在其它實(shí)施例中，聚合材料可以包括AB、 ABA、 ABAB、 ABABA分子結(jié)構(gòu)的嵌段共聚 物，其中A為玻璃質(zhì)的或半晶質(zhì)的聚合體嵌段，包括但不限于聚苯乙烯、聚(a-甲基苯乙 烯)、聚乙烯、聚氨酯硬質(zhì)區(qū)域結(jié)構(gòu)、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、 尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚(四氟乙烯)、其它剛性或玻璃質(zhì)乙烯基聚合物，以 及它們的組合。B為彈性體嵌段材料，如聚異戊二烯、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷(P匿S)或 上述列出的其它橡膠和彈性體中的任何一種。在其它實(shí)施例中，嵌段共聚物可以為任何嵌 段共聚物。 聚合材料還可以包括基于具有橡膠主鏈和玻璃質(zhì)側(cè)分支的接枝共聚物的彈性體 材料。橡膠主鏈材料的例子包括但不限于上述列出的橡膠和彈性體中的任一種。玻璃質(zhì)側(cè) 分支材料包括但不限于聚苯乙烯、聚(a-甲基苯乙烯、聚乙烯、聚氨酯硬質(zhì)區(qū)域結(jié)構(gòu)、聚酯、 聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚氯乙烯、其它剛性或玻璃質(zhì)乙烯基聚合物，或它們的組合。而 且，聚合材料可以包括在下述參考文獻(xiàn)中描述的接枝共聚物材料，在此以各種目的通過引 用的方式將它們的全部都結(jié)合進(jìn)來R， Weidisch、S. P. Gido，D. Uhrig、H， Iatrou、 J. Mays和 N，Hadjichristidis，"Tetrafunctional MultigraftCopolymers as Novel Thermoplastic Elastomers," 高分子(Macromolecules) 12001， 34， 6333-6337 ;J. W. Mays、 D. Ulirig、 S. P. Gido、 Y. Q. Thu、 R. Weidisch、 H. Iatrou、 N. Hadjichristidis、 K. Hong、 F. L Beyer、 R. Lach、 M. Buschnakowski，"Synthesis and structure-Property relationships forregular multigraft copolymers",大分子論文集(MacromolecularSymposia) 12004， 215，1111_126 ;Yuqing Thu、Engin Burgaz、Samuel P. Gido、Ulrike Staudinger禾口 Roland Weidisch、 David Ulirig禾口 Jimmy W. Mays,"Morphology and Tensile Properties of Multigraft Copolymers With RegularlySpaced Tri_， Tetra_and Hexa—functional Junction Points", 大分子(Macromolecular)12006，39，4428-4436 ;Staudinger U、 Weidisch R、 Thu Y、 Gido SP、 Uhrig D、 Mays JW、 Iatrou H、 Hadjichristidis N， "Mechanicalproperties and hysteresis behaviour of multigraft copolymers，，，大分 子論文集(Macromolecular Symposia) 12006， 233， 42-50。 聚合材料可以為填料彈性體，其中上述材料中的任一種可以與增強(qiáng)或填充材料或 諸如顏料或染料之類的著色劑混合。填充物和著色劑的例子包括但不限于炭黑、硅石、煅制 氧化硅、滑石、碳酸鈣、二氧化鈦、無機(jī)顏料、有機(jī)顏料、有機(jī)染料。 在另一個實(shí)施例中，可膨脹泡沫部分170可以包括具有有限的延展性或不具有延 展性(即，無彈性)的聚合材料。如在此使用的那樣，有限的延展性或不具有延展性的材料可以涉及基本無彈性的材料。這些材料和可膨脹泡沫部分170可以穿有小(納米、微米或毫 米尺寸)？L或者可以不穿孔。下述列出的材料可以以純狀態(tài)用來形成薄膜，或者它們可以 通過添加增塑劑或填充物來改質(zhì)。薄膜或它們的表面可以進(jìn)行化學(xué)處理或用熱、輻射(電 暈放電、等離子體、電子束、可見或紫外光)、諸如碾壓、軋制或拉伸、或一些其它方法或方法 的組合之類的機(jī)械方法進(jìn)行處理，以改變它們的物理或化學(xué)結(jié)構(gòu)，或者使它們的表面與大 部分薄膜在物理上或化學(xué)上是不同的。 可以使用任何合適的非延展性或有限延展性聚合體。然而，合適的非延展性或有 限延展性聚合體的例子包括聚烯烴、聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙 烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、超高密度聚乙烯(UHDPE)、聚丙烯(PP)、乙烯-丙烯共聚 物、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)(EVA)、聚(乙烯-丙烯酸)(EAA)、諸如但不限于聚甲基丙烯酸 酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯和它們的共聚物或三元共聚物的聚丙烯酸酯。非延展性或 有限延展性聚合體的其它例子包括聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯 (PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、膨脹的聚四氟乙烯(ePTFE)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚(甲基 丙烯酸甲酯)(PMMA)，聚乙烯醇、聚乙烯乙烯醇(polyethyle譜inylalchohol) (EVOH)。非 延展性或有限延展性聚合體可以包括聚酯，包括但限于聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)， 包括諸如尼龍_6、尼龍6， 6、尼龍6， 10等之類的聚酰胺、包括具有MDI或TDI硬質(zhì)鏈段和聚 環(huán)氧乙烷或其它柔性鏈段的嵌段聚氨酯的聚氨酯。此外，非延展性或有限延展性聚合體可 以包括纖維素材料(甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、丙基纖維素、 羥基丙基纖維素等等)和涂層纖維素材料。薄膜形成材料還可以包括包含上述列出的單體 類型的各種組合的共聚物。薄膜形成材料可以由上述列出的類型的聚合體類型的不同組合 混合而成。聚合體混合物還可以由增塑劑或填充物改質(zhì)。 組成折聲隔膜的聚合體薄膜可以為包括任何數(shù)量的層壓的、復(fù)合的或其它方式結(jié) 合在一起的聚合體薄膜材料的多層結(jié)構(gòu)。這些多層薄膜還可以被穿孔或不穿孔。多層薄 膜材料中的某些層或所有層可以由聚合體混合物組成，并且可以包括添加的增塑劑或填充 物。 A.可膨脹泡沫部分的聲學(xué)優(yōu)點(diǎn) 可膨脹泡沫部分170提供耳道內(nèi)聲學(xué)可傳輸室，其靈活振動，并且不像傳統(tǒng)的聽 音裝置那樣具有固定的體積或幾何形狀。固定體積共振室具有導(dǎo)致波消除或增強(qiáng)的偏移和 幾何形狀，這種波消除或增強(qiáng)引起頻率的消失，或者具有太突出且在音頻換能器111處在 它們的實(shí)際想要的持續(xù)時間過去之后持續(xù)振動或"鳴"的偏移和幾何形狀。這導(dǎo)致不明確 的或"模糊的"低音響應(yīng)，以及其它聲頻退化。 在不受理論限制的情況下，由于耳道在一端是敞開的，已經(jīng)按照慣例根據(jù)其相對 于根據(jù)歐姆定律以聲歐姆測量的空氣的聲抗的性能評估了個人聽音裝置音頻換能器。 一旦 音頻換能器部分地或全部密封在耳道中，則空氣的聲阻抗不再可用，確定的因素現(xiàn)在是固 定體積中的空氣的可壓縮能力和鼓膜的順從性。封閉的氣團(tuán)將高振幅換能器偏移的位移有 效地傳遞至耳鼓。因此，上述鼓膜過偏移、振動模式失常和阻塞在所有的現(xiàn)有個人聽音裝置 和助聽器中以更大或更小的程度呈現(xiàn)。捕獲的空氣的可壓縮能力僅需要小于鼓膜的順從性 (compliance)，使得換能器的所有偏移都作用在鼓膜上。 空氣(B)的體積模量(它的可壓縮能力的測量值)由下述等式給出
14CN B = _ A p/ ( A V/V) 其中Ap為壓力變化，(AV/V)為體積變化百分比。對于常溫下的空氣，B足夠接 近latm，使得體積變化與壓力變化線性地反相關(guān)。鼓膜的位移由揚(yáng)聲器振動膜的由一個因 數(shù)按比例確定的位移給出，該因數(shù)為包括中耳或其它順從性組織的鼓膜的順從性體積(VT) 與該順從性體積和耳道中的空氣的體積(Vc)之和的比VT/(VT+Vc)。鼓膜和內(nèi)耳的順從性 體積(VT)已經(jīng)測量為范圍在O. 2到1. 4cn^之間。揚(yáng)聲器振動膜和鼓膜之間的耳道的體積范 圍在0. 5和2. 0cm3之間。因此，使鼓膜的位移與揚(yáng)聲器振動膜的位移相關(guān)的比例因數(shù)范圍 在0. 09至0. 73之間。作為例子，鼓膜的正常偏移約為400nm(在lOOdB聲壓級處2000Hz)。 相反，傳統(tǒng)的密封在耳道中的產(chǎn)生lOOdB聲壓級的揚(yáng)聲器振動膜移動達(dá)25 m(l密耳)或 更大。因此，耳道中的密封揚(yáng)聲器可以鼓膜偏移范圍在約2.3至18ym之間，或者和比鼓膜 在環(huán)境聲音條件下的正常偏移大5. 6和46倍之間。鼓膜的這些過偏移導(dǎo)致立即的和長期 的聽覺靈敏度的損失，并且導(dǎo)致聽力損失。 裝置101的實(shí)施例通過將揚(yáng)聲器的大振幅壓力波包含在振動折聲泡沫中而保護(hù) 聽者避免出現(xiàn)過鼓膜的偏移。隨后所述泡沫像脈動球體一樣重新傳播這種聲音，波幅更適 于安全性，且可由鼓膜以更高的識別能力察覺到。從折聲泡沫或耳朵透鏡發(fā)出的能量或聲 音振動的一部分直接通過可膨脹隔膜傳導(dǎo)至耳道壁，產(chǎn)生了對聲音的組織和骨骼傳導(dǎo)感 知，這中感知旁路經(jīng)過鼓膜且不調(diào)整鼓膜。由此產(chǎn)生的這種通過聽者的頭部至耳蝸的聲音 傳導(dǎo)模擬組織和骨骼傳導(dǎo)，組織和骨骼傳導(dǎo)是在聽諸如以傳導(dǎo)性的聲音壓力波環(huán)繞頭部的 現(xiàn)場音樂會之類的外部聲源時自然出現(xiàn)的?？商鎿Q地，這種聲音傳導(dǎo)方法還可以主動反相 為噪聲消除波形，其提供了與環(huán)境或周圍組織和骨骼的傳導(dǎo)聲音隔離的更大的聲隔離。
可膨脹泡沫部分170的機(jī)械特性允許在裝置工作期間連續(xù)地改變聲音振動室體 積和幾何形狀，其中將導(dǎo)致駐波(共振條件)或相位消除的具體的內(nèi)波反射幾何形狀并不 總是存在，因此降低或消除了前述使固定密封室的頻率響應(yīng)退化的波消除和增強(qiáng)。這增強(qiáng) 了所有音頻的聲學(xué)重現(xiàn)品質(zhì)，且在"低音響應(yīng)"更明確或更"嚴(yán)格"的低頻中是特別引人注 意的。 聲振動室的由可膨脹泡沫部分170形成的平均位移也比由用在常規(guī)實(shí)際中的耳 塞或聽音裝置塑料外殼共振室(圖1中的110的背面)提供的體積大，這帶來了更深、更豐 富的低聲音應(yīng)。 在可膨脹泡沫部分170中在整個音頻頻譜(低音頻、中音頻和高音頻)范圍實(shí)現(xiàn) 了共振，而不存在固定體積殼體中發(fā)現(xiàn)的能量損耗。諸如常規(guī)揚(yáng)聲器的背側(cè)上的木質(zhì)格子 的固定殼體由于其剛性的相對厚重的結(jié)構(gòu)而容易吸收和耗散中音頻和高音頻。常規(guī)共振室 中的不成比例的共振增強(qiáng)通常出現(xiàn)在低音頻區(qū)域。相反，可膨脹泡沫部分170的結(jié)構(gòu)允許 滲透低、在所述頻譜的中音頻和高音頻的更高頻率的共振增強(qiáng)。與常規(guī)振動膜和固定殼體 結(jié)構(gòu)(常規(guī)箱體揚(yáng)聲器以及個人聽音裝置的耳塞)不同，可膨脹泡沫部分170同時用作音 頻換能器的可變阻抗匹配共振室以及振動擴(kuò)展，且因此在整體元件中同時實(shí)現(xiàn)聲學(xué)信號的 共振和輸出。因?yàn)榭膳蛎浥菽糠?70還靠近聽者的鼓膜182共振，則供給至該裝置的每 單位電功率以適合的方式產(chǎn)生了比常規(guī)耳塞結(jié)構(gòu)更可感知的音量。這對其中電池功率受限 的所有耳內(nèi)應(yīng)用是重要的，但對其中連續(xù)使用該裝置的諸如助聽器之類的應(yīng)用是特別重要 的。
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B.共振封閉 可膨脹泡沫部分170還可以用來包含耳道內(nèi)的代表現(xiàn)有耳塞裝置的過共振。音頻 換能器共振封閉在阻抗匹配可膨脹泡沫部分170允許耳朵聽其它共振的東西。這更靠近 地復(fù)制了自然環(huán)境聲音的特性，所有的自然環(huán)境聲音的共振取決于聽者耳朵外部的物件或 室?？膳蛎浥菽糠?70將從音頻換能器111發(fā)出的共振包含并限制在泡沫部分本身內(nèi)， 而不是將它們傳遞到如傳統(tǒng)技術(shù)那樣在耳道的前面不恰當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的人工封閉的共振室。由 此，這種共振封閉模仿了自然環(huán)境聲音的特性，并向聽者提供了更大音頻內(nèi)容的可辨別能 力。當(dāng)通過部分地壓縮可膨脹泡沫部分170而使耳道通風(fēng)時，通過使靠近鼓膜182的泡沫 部分170內(nèi)的低音頻共振，減輕了通常與常規(guī)耳朵裝置相關(guān)的低音頻率響應(yīng)的損失。
C.耳內(nèi)佩戴 當(dāng)設(shè)置在耳道中時，由于可膨脹泡沫部分170的上述特性，在聚合體可膨脹泡沫 部分170中實(shí)現(xiàn)的共振不產(chǎn)生剌激耳朵的振動。膨脹隔膜能夠以極低的壓力水平(其在 工作期間也是可由聽者調(diào)節(jié)的)在耳道內(nèi)加壓，這可以在敏感的耳道組織上產(chǎn)生最小的沖 擊，并且因此實(shí)現(xiàn)可變的聲密封，同時保持最佳的舒適性，并順從于在聽者的下巴打開和關(guān) 閉時在耳道中出現(xiàn)的正常變形。如果采用以引起疼痛和損失它們的聲密封出名的常規(guī)耳 ?；蚨⒎遣豢赡?，這也是困難的，導(dǎo)致耳塞中的保真度和助聽器中的反饋的損失。通過 使耳道中的共振動膜170膨脹而提供的可變的聲密封不僅更好地發(fā)聲，而且由于舒適的佩 戴，則能夠在不引起伴隨常規(guī)裝置的疼痛或組織發(fā)炎的情況下進(jìn)行佩戴。在一個實(shí)施例中， 共振動膜為低變應(yīng)原性的。如上所述，氣團(tuán)可以從可膨脹泡沫部分壁71中的小孔連續(xù)地?cái)U(kuò) 散為可膨脹泡沫部分170提供了可變的氣墊，用來用環(huán)境條件來均衡耳內(nèi)氣壓和溫度，并 且允許用戶可調(diào)節(jié)的聲密封和用戶可調(diào)節(jié)的阻抗匹配。
D.可膨脹洵j未部分的耳內(nèi)操作和波的傳播 可膨脹泡沫部分170呈現(xiàn)出比簡單的換能器111更大的用于將振動聲能耦合到聽 者的耳朵中或耦合到周圍空氣中的表面積。在以全部相同的電傳導(dǎo)動力進(jìn)行操作時，這產(chǎn) 生了比在所述振動膜111處出現(xiàn)的偏移更小的隔膜偏移。此外，可膨脹泡沫部分170不僅 沿著耳道耦合聲振動，而且根據(jù)聽者的喜好通過耳道壁處的潛在接觸耦合聲振動。這產(chǎn)生 了骨骼和組織音頻傳導(dǎo)，其改善了收聽體驗(yàn)。 由可膨脹泡沫部分170在聽者的耳道中產(chǎn)生聲音的方式及其重要和新穎。當(dāng)連接 至耳道時，除了可感知的聲音之外，常規(guī)助聽器、耳塞和耳機(jī)換能器還在鼓膜產(chǎn)生不自然的 振動模式。這些改變對聽者鼓膜182的正常工作具有不利的影響，且顯著地降低了聲音的 清楚性和可辨識性。正如在飛行或山間旅行時在耳咽管和耳道之間出現(xiàn)的壓力差保持耳鼓 安靜和降低聽者聽見的能力(直到耳朵"砰地一聲響") 一樣，由連接至耳道的常規(guī)換能器 引入的前述振動改變同樣以直接與引入的音量水平成比例的方式抑制耳鼓的細(xì)微振動運(yùn) 動。換句話說，當(dāng)音量增加時，將引入更大的振動變化，其明顯地導(dǎo)致了保真度和可辨別能 力的降低。存在于可膨脹泡沫部分170中的共振室包含這些振動，并以耳鼓更適應(yīng)和更敏 感的方式傳輸聲音。如上所述，人耳極容易接納在周圍環(huán)境中的振動體中出現(xiàn)的共振，所述 振動示例如為吉它和所有其它聲音設(shè)備上的聲音"箱子"或振動柱、"喉頭"(其在嘴中、咽 和胸腔中共振)、包括我們生活的室內(nèi)或室外區(qū)域的"室"等。將換能器直接連接至耳道的 常規(guī)慣例相當(dāng)于吉它的弦振動直接引導(dǎo)至由耳道本身制成的音箱，而不是經(jīng)由音板橋接引
16導(dǎo)到吉它自己的音箱耳鼓的細(xì)微操作被淹沒了，且最佳辨別力所必需的空間被消除和旁 路了。耳朵的細(xì)微機(jī)構(gòu)降低為音頻換能器的總機(jī)械偏移。
在實(shí)施例中，聲學(xué)上產(chǎn)生的紊亂包含在可膨脹泡沫部分170內(nèi)，并且它的被動振
動輻射并從比由音頻換能器111正常提供的面積大的表面積上分配。傳輸來自可膨脹泡沫
部分170的聲音的表面振動包括明顯比振動膜111處出現(xiàn)的偏移小的隔膜偏移，且因此由
可膨脹泡沫部分170傳輸?shù)穆曇舢a(chǎn)生了更小的鼓膜偏移。這帶來更小的聽者耳朵疲勞和更
大的音頻辨別能力。與在短時間后引起明顯的聽力或音頻疲勞的典型耳塞換能器不同，可
膨脹泡沫部分170可以聽更大的周期，或者不確定地、取決于個人，以沒有疲勞的正常水平
聽，且因此適合助聽器佩戴者以及包括其職業(yè)涉及廣泛使用個人聽音裝置的人。 與常規(guī)耳模、耳朵插塞、耳塞和耳機(jī)不同，可膨脹泡沫部分176可以容許來自環(huán)境
的環(huán)境聲音。由泡沫部分170形成的可變聲密封和制成泡沫部分170的薄的順從性的隔膜
允許聽者聽見并與他的環(huán)境中的人、車輛、機(jī)器、交通等安全地相互作用，同時還聽見由換
能器傳輸?shù)囊纛l信息。而且，在較高的換能器音量水平，由可膨脹泡沫部分(如，聲音囊)
提供的聲密封隔離音頻換能器的傳輸，以足以允許在換能器外殼的外部放置高品質(zhì)的立體
麥克風(fēng)，允許環(huán)境聲音的放大和與由該裝置播放的音樂或通信音頻合適地電混合和放置在
一起。當(dāng)電反相時，這些相同的環(huán)境聲音允許細(xì)微的可膨脹隔膜在噪聲消除模式中起作用，
該噪聲消除模式提供了程度變化的有效的聲音隔離，而不使用重的隔離物質(zhì)。這種噪聲消
除可以從脈動的泡沫有效地傳導(dǎo)通過耳道壁并直接傳導(dǎo)至耳蝸，由此消除了周圍環(huán)境骨骼
傳導(dǎo)的聲音。 E.其它實(shí)施例 可以預(yù)想的是可膨脹聲震動驅(qū)動的隔膜的實(shí)施例還可以包括可透膜和非滲透或 非穿孔隔膜，其將提供用于不同目的的用處。非滲透隔膜可以特別適合預(yù)膨脹、預(yù)加壓共振 動膜實(shí)施例，如也可以用來連接或隔離音頻聲音的減輕聲音的或水封耳塞，根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)， 其結(jié)合了前述各種優(yōu)點(diǎn)。 附加的實(shí)施例可以包括放置在相對于隔膜的不同位置上的多個加壓的可膨脹泡
沫部分，其可以由單個或多個音頻換能器驅(qū)動，以在耳內(nèi)或耳朵周圍的提供三維聲音意象。
結(jié)合多個加壓室還可以在聲音傳輸/傳導(dǎo)和聲音消除應(yīng)用兩方面有用處。 可膨脹泡沫部分的聲學(xué)和機(jī)械特性使它適合通過使用長的、有延展性的聲音和壓
力導(dǎo)管160而從遠(yuǎn)的位置上被驅(qū)動、加壓和膨脹。與其中音頻直接與插入的導(dǎo)管的長度成
比例地耗散和退化的常規(guī)耳模或耳朵插塞實(shí)施例不同，可膨脹泡沫部分170在較長的導(dǎo)管
距離內(nèi)使全范圍的音頻折射。這可以在耳朵后面的位置處、設(shè)置在音頻連接塞塞繩或通信
或音頻媒體播放裝置上放置換能器，并大致減輕了耳內(nèi)或耳上部分的質(zhì)量和重量。 可膨脹泡沫部分170可以包括任何合適的形狀或幾何尺寸。例如，可膨脹泡沫部
分170可以包括三維形狀，包括但不限于球形、長橢球形(足球形)、扁球形、環(huán)形、平截頭
體、圓錐體、沙漏以及上述組合。這種形狀可以分別和一起在耳內(nèi)和外耳上。其它的形狀
實(shí)施例包括不定型裝置；管狀的、耳道形的；外耳形的；浮雕一般的外耳形的；螺旋管形的
(油炸圈餅形的，使音頻換能器110直接呈現(xiàn)給耳道，并加壓和振動可膨脹泡沫部分)。 雖然在可膨脹泡沫部分中具有一個或多個孔，還可以期望的是進(jìn)出空氣和聲音的
周圍環(huán)境的使用可以是耳道的外部。對其中要求最小的耳道阻塞的特定頻率的聽力損傷或應(yīng)用，如軍用或與環(huán)境相關(guān)的工作，泡沫部分170可以為環(huán)形(油炸圈餅)形狀或具有可變 尺寸的單個或多個進(jìn)出孔的其它膨脹形狀。 在涉及骨骼和組織音頻傳導(dǎo)以及聲音傳輸?shù)囊纛l傳導(dǎo)/傳輸實(shí)施例中，可膨脹泡
沫部分170可以放置在延長或細(xì)長聲音和壓力導(dǎo)管的端部?？商鎿Q地，可膨脹泡沫部分170
可以部分地或全部圍繞音頻換能器，具有和不具有進(jìn)出口。在另一個實(shí)施例中，共振導(dǎo)管可
以以帽圈(或多個導(dǎo)管、音頻信號的多通道傳輸)的形式圍繞用戶的頭部。 可替換地，共振導(dǎo)管可以以項(xiàng)鏈或項(xiàng)圈(或多個導(dǎo)管、音頻信號的多通道傳輸)的
形式圍繞頸部。在其它實(shí)施例中，共振導(dǎo)管可以以眼鏡框架鏡腿或面罩帶(或多個導(dǎo)管，音
頻信號的多通道傳輸)的形式圍繞外耳的全部或部分。 可膨脹泡沫部分可以以類似于肩墊的方式覆蓋或圍繞肩部。在其它實(shí)施例中，耳 內(nèi)和外耳上的可膨脹泡沫部分可以與圍繞用戶身體的可膨脹泡沫部分的實(shí)施例結(jié)合在一 起。 在一個實(shí)施例中，可膨脹泡沫部分170可以在使用期間經(jīng)由具有或不具有貯存器 的壓力管由用戶的呼吸進(jìn)行預(yù)加壓。而且，可以通過呼入面罩(水上和水下)來產(chǎn)生壓力。 在另一個實(shí)施例中，可以通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生預(yù)加壓。加壓的聲學(xué)傳導(dǎo)氣體或液體的貯存器 可以與可膨脹泡沫部分170流體連通?？膳蛎浥菽糠?70 —起膨脹的介質(zhì)可以為依賴于 溫度的膨脹氣體或共振氣體或流體的任何組合。 在其它實(shí)施例中，具有有限或非延展性(如，無彈性)的彈性聚合體薄膜材料通過 各種機(jī)械打褶、折疊和起皺配置而可以適合用作泡沫部分170的材料。材料缺少延展性而 呈現(xiàn)的高變形模量可以通過使用聚合體材料薄膜的彎曲模量而減輕，對于對折聲隔膜有用 的薄膜來說，彎曲模量是很低的。正如非延展性降落傘以允許儲存、打開和在經(jīng)歷足夠的氣 流時容易"膨脹"的方式折疊和打包那樣，折聲透鏡隔膜可以以類似的或其它方式打褶、折 疊和/或起皺，如圖5A-C所示，從而為了儲存和容易插入耳道而限制初始尺寸。 一旦插入， 泡沫部分170允許膨脹至舒適且可變的聲密封以及上述阻抗匹配和換能功能所必需的尺 寸和表面特性。 聚合體薄膜的膨脹阻抗由它的彎曲模量和所采用的打褶、折疊和/或起鈹配置的
設(shè)計(jì)外形一起確定。除了允許折聲耳朵透鏡適應(yīng)不同尺寸的耳道，這種結(jié)構(gòu)還確定其頻率
傳輸特性、揚(yáng)聲器的阻抗匹配或"負(fù)載"和耳鼓性能，以及它的聲音分配和折射或通道特性。
此外，它還決定隔膜的硬度或表面張力以及它的舒適性和保持想要的和可變的聲密封的能
力，由此允許它容易彎曲，并在耳道通過顎的運(yùn)動而彎曲或扭曲時保持適當(dāng)?shù)淖冃巍?隔膜壁中的小孔的尺寸、圖案和布置決定了各種期望的聲學(xué)透明度或聲阻抗，并
且它們的適合的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用中的各種打褶、折疊和/或起皺配置相互依賴。另外所描述的
和通過使用彈性隔膜和材料可用的聲傳導(dǎo)(骨骼傳導(dǎo))特性通過最優(yōu)化這些因素也是可實(shí)
現(xiàn)的。采用本發(fā)明的這些和其它參數(shù)，基于對用戶聽力和生理的恰當(dāng)?shù)尼t(yī)療診斷，可以構(gòu)造
并出售符合規(guī)范的醫(yī)療實(shí)例。 根據(jù)其它實(shí)施例，可膨脹泡沫部分170可以連接至如圖9A-B所示的現(xiàn)有技術(shù)熟知 的現(xiàn)有聲音裝置上?？膳蛎浥菽糠?70例如可以被制造以連接至諸如商業(yè)上可用的耳內(nèi) 助聽器之類的裝置上。 具有或不具有小孔的彈性和無彈性隔膜的組合可以用于各種應(yīng)用，包括但不限于隔膜膨脹耳內(nèi)伸縮配置、多室/多聲道音頻傳輸和傳導(dǎo)配置、隔膜保護(hù)配置、揚(yáng)聲器或環(huán)境 聲音透過或隔膜配置、耳垢減輕配置、壓力/溫度均衡配置、以及設(shè)計(jì)為適合將揚(yáng)聲器完全 放置在延展性隔膜內(nèi)或靠近延展性隔膜放置的配置。
II.折聲組件 參照圖l-2，折聲組件103包括外殼120，外殼封裝閥的子組件102并通過密封件 122以剛性的、聲學(xué)上和氣壓上密封的狀態(tài)保持它，密封件構(gòu)造在所述外殼120的最遠(yuǎn)內(nèi)壁 上。在一種實(shí)施例中，外殼120為項(xiàng)圈形或環(huán)形。在圖1中，外殼120設(shè)置為遠(yuǎn)離閥子組件 102?？商鎿Q地，如圖2所示，外殼120可以設(shè)置為靠近閥子組件102。閥的子組件102以剛 性的但優(yōu)選可拆卸的方式由圍繞所述音頻換能器110外圍的彈性密封件121連接在耳塞音 頻換能器振動膜111的表面附近。合適的音頻換能器110的例子在St印hen D. Ambrose于 1989年7月25日提交的、名稱為"高保真度耳機(jī)和助聽器(High Fidelity Earphone and Hearing Aid)"的美國專利No. 4， 852， 177中描述了 ，在此以各種目的將它的全部內(nèi)容結(jié)合 進(jìn)來。 作為折聲組件103的一部分的閥子組件102可以由包括功能元件的成特定排列方 式的一層或多層橫向堆疊的基板組成。在一個實(shí)施例中，基板組件102可以包括至少三層 基板。基板可以包括遠(yuǎn)端基板130、中間基板140和近端基板150。遠(yuǎn)端和近端基板130、 150都可以用作聲音和壓力端口基板。如圖所示，中間基板140可以設(shè)置在遠(yuǎn)端和近端基板 130、150之間。基板可以在音樂會中工作，以折射和傳遞聲頻振動。此外，基板可以壓縮、 泵送和引導(dǎo)由音頻換能器IIO產(chǎn)生的升高的壓力，沿著聲音和壓力導(dǎo)管160進(jìn)入可膨脹和 可滲透的折聲共振耳內(nèi)隔膜170。這允許由換能器振動膜111產(chǎn)生的壓力對可膨脹泡沫部 分170進(jìn)行加壓，并以單獨(dú)地與換能器振動膜111和聽者的鼓膜182進(jìn)行阻抗匹配的方式 對它進(jìn)行聲學(xué)上的調(diào)節(jié)。這種對換能器振動膜111和鼓膜182都匹配的阻抗最適宜的是每 次以不同的水平出現(xiàn)，通過換能器111產(chǎn)生的產(chǎn)生波形的附加膨脹壓力的電子調(diào)節(jié)器和可 調(diào)節(jié)閾值安全閥162(如圖3所示)可容易地由用戶在佩戴和使用該裝置時進(jìn)行調(diào)節(jié)。安 全閥162可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何合適的閥。例如，如圖3所示，安全閥162可 以彈簧解壓閥。安全閥162可以連接至折聲組件103或音頻換能器110。產(chǎn)生波形的膨脹 壓力可以為亞聲頻的，并且可以同時附加在音樂、聲音或由音頻換能器IOI播放的其它節(jié) 目素材。當(dāng)由外殼120封閉時，基板組件101形成折聲組件103。 如上所述，閥的子組件102包括一層或多層基板。所述一層或多層基板一起形成 進(jìn)口閥和出口閥。在實(shí)施例中，進(jìn)口閥和出口閥每個都分別包括振動隔膜147、閥座152， 133和端口 132，151(以及端口 131,153)。這些閥中的每一個部件都設(shè)置在基板上。進(jìn)口 閥和出口閥的操作將在下文詳細(xì)地描述。 遠(yuǎn)端基板130(即，聲音和壓力進(jìn)出基板)可以包括擁有環(huán)境空氣、進(jìn)入壓力、折聲 閥、單聲道端口 131、用于解除出口壓力的端口或孔132的內(nèi)部陣列、以及用于解除出口壓 力的端口或孔133的外部陣列的基板圓片。圖1示出了基板130的透視圖。該裝置不限于 這些例子，圖6-8還示出了可以使用的用于基板130的其它可行的端口和閥結(jié)構(gòu)?？谆蚨?口 131、132和133可以由外殼120保持密封并靠近音頻換能器111，并且位于由音頻換能 器110的振動膜111產(chǎn)生的聲振動和壓力變化的范圍內(nèi)。這些壓力和振動經(jīng)由基板端口孔 131和132傳遞至折聲閥振動膜框架和隔膜基板140。
19
圖6中更詳細(xì)地示出了中間基板140，其可以包括具有一個或多個振動膜142、 145 的基板圓片。在一個實(shí)施例中，進(jìn)口振動膜142固定到輪緣141上。在振動隔膜142的中間 是入口壓力端口 143。中間基板40還可以包括固定到輪緣144上的出口壓力振動膜145。 在振動隔膜147中間的是出口端口 146。振動膜142、145每個都可以具有一個或多個端口。 振動隔膜147中的小孔可以圍繞端口 143、146，并且設(shè)置成圖6-8中所示的圖案，這增加了 聲學(xué)折射、振動、動態(tài)范圍和產(chǎn)生的壓力。大范圍的微型穿孔圖案在這種應(yīng)用是有用處的。 根據(jù)預(yù)期設(shè)計(jì)和想要的特性，這些小孔147還可以改變數(shù)量、尺寸、密度和位置。圖7中示 出了這些圖案的例子，但不限于這些例子。 中間基板140可以與近端基板150軸向?qū)?zhǔn)，并連接到近端基板150。近端基板 150可以包括端口或孔陣列151，其提供了環(huán)境氣壓可以進(jìn)入的路徑以及入口壓力、折聲閥 座152，通向環(huán)境氣壓的該路徑可以由該閥座隔斷?；?50還可以具有將壓力傳向可膨脹 泡沫部分170的出口壓力端口 153。圖23-25示出了基板150的正交視圖。該裝置不限于 這些例子，圖6-8還示出了已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有用的用于基板150的其它可行的端口和閥結(jié)構(gòu)。圖 6示出了多個不同的可以覆蓋中間基板的振動膜142U45的柵格642的例子。柵格642可 以改變傳輸至可膨脹泡沫部分170的聲音。具體地，每個柵格642可以成星形圖案，具有2 至8個從中間部667延伸的臂644。柵格642可以由任何合適的材料制成，并且可以包括與 可膨脹泡沫部分170相同的材料。 振動膜142和145可以分別與鄰接的基板端口孔131和132、以及151和153對 準(zhǔn)。這些振動隔膜142和145傳遞并折射由音頻換能器111產(chǎn)生的聲振動。此外，振動隔 膜142和145可以由具有如下所述的特性的彈性聚合材料制造。經(jīng)由端口孔131和132傳 遞的聲振動和壓力變化撞擊在折聲閥振動隔膜145和47時，使它們振動和共振地移動，有 效地折射和傳遞聲音和壓力通過后部的基板150上的端口孔151和153?？谆蜷_口 130和 150(131、132、151和153)可以設(shè)置成增強(qiáng)折射、振動、動態(tài)范圍和產(chǎn)生的壓力的圖案。寬范 圍的圖案在這種應(yīng)用中有用處。根據(jù)預(yù)期設(shè)計(jì)和想要的特性，這些圖案還可以改變孔的數(shù) 量、尺寸、密度和位置。圖7和8圖示了用于板130和150的這些孔圖案的例子，但不限于 此。 折聲組件103可以提供幾種操作模式來使聲振動隔膜170膨脹，這將在下文中描
述。所述模式可以同時或順序進(jìn)行。
A.折聲壓力充氣j草式: 在這種模式中，由(特別是處于低頻的)音頻換能器lll的偏移產(chǎn)生的壓力由所 述折聲組件傳遞，以加壓和膨脹可膨脹泡沫部分170?？膳蛎浥菽糠?70的經(jīng)由閥組件 103的充氣模式的可變加壓可以允許控制各自的阻抗匹配、耳內(nèi)更新率和空氣緩沖、耳內(nèi)氣 團(tuán)壓力和溫度均衡、可變聲密封以及音頻傳輸特性。與常規(guī)振動膜閥不同，所述折聲組件連 續(xù)地傳遞聲振動，而不管端口 131、 132、 143、 146、 151和153的密封或敞開狀態(tài)。
通過捕獲音頻換能器111的正壓或推動，折聲組件103的充氣操作進(jìn)行工作，以使 可膨脹泡沫部分170膨脹，同時部分地排出環(huán)境氣壓191，以減輕音頻換能器111的負(fù)壓或 推動。伴隨著在換能器111中出現(xiàn)的動作，振動膜142和145可以承受一前一后的或同相 的進(jìn)入和偏移。在來自音頻換能器111的偏移或推動期間，振動膜145被推動離開它的閥 座133，因此打開了通過路徑132、 146和153，并允許來自音頻換能器的壓力行進(jìn)通過聲音
20和壓力導(dǎo)管160，通向可膨脹泡沫部分170，該導(dǎo)管160由聲音和壓力導(dǎo)管軸環(huán)固定在153 的出口。泡沫部分170中的壓力被調(diào)整，并且可以通過可膨脹泡沫部分壁中的小孔171和 可調(diào)節(jié)閾值安全閥162進(jìn)行釋放(圖3所示)。同時，在來自音頻換能器的偏移或推動期 間，進(jìn)口振動隔膜142被推動與閥座152接觸，因而防止壓力向外部環(huán)境空氣的損失。在來 自音頻換能器的侵入或拉動期間，進(jìn)口振動隔膜142被拉動離開閥座152，因此允許外部空 氣通過151、143和131進(jìn)入，由此部分地釋放音頻換能器111振動的拉動側(cè)的負(fù)壓。同時， 在來自音頻換能器111的侵入或拉動期間，出口振動隔膜145被拉動與閥座33接觸，防止 可膨脹泡沫部分170中的壓力逃逸。 通過產(chǎn)生波形的附加膨脹壓力，實(shí)現(xiàn)了可膨脹泡沫部分170的用戶可控的膨脹、 加壓和阻抗匹配，所述波形混合到將經(jīng)由所述耳塞音頻換能器110聽的音樂、通信或節(jié)目 素材中，并根據(jù)用于期望的結(jié)果調(diào)整波形、振幅和頻率。感應(yīng)所述耳塞音頻換能器110的阻 抗負(fù)載的反饋電路也可以用來根據(jù)可編程的預(yù)設(shè)參數(shù)自動控制振幅和頻率。充氣期間的波 形、頻率和振幅可以為聲頻的或根據(jù)所述期望的結(jié)果也可以為亞聲頻的。聽不見的較低的 頻率、低的振幅波形導(dǎo)致可膨脹泡沫部分170的加壓和膨脹較慢，并且當(dāng)聽缺少足夠頻率 內(nèi)容的節(jié)目素材時可以用來保持膨脹和阻抗匹配水平以及更新率(新氣團(tuán)在隔膜170和耳 道內(nèi)的循環(huán))，以有效地操作折聲泵。 雖然更容易聽得見，較高的頻率和振幅波形產(chǎn)生了更有效的充氣，當(dāng)需要時，影響 可膨脹泡沫部分170的快速加壓。附加在由音頻換能器110和振動膜111播放的音頻節(jié) 目素材上的所述電波形允許控制折聲泵。這種外部的和用戶可獲得的控制與可膨脹泡沫 部分壁171中的小孔和可調(diào)節(jié)閾值安全閥162 —起相互合作工作，從而在使用期間容易匹 配他們自己的鼓膜阻抗，以控制耳內(nèi)佩戴和舒適性、耳內(nèi)氣團(tuán)更新率(控制耳內(nèi)壓力和溫 度)、周圍環(huán)境聲音隔離或透過、大氣壓均衡、可膨脹泡沫部分170的振動位移的振幅以及 音頻振動膜111的阻抗匹配。改進(jìn)的波形可以用來增加產(chǎn)生波形的附加膨脹壓力的效率和 操作，所述波形不限于正弦波形或低頻譜。施加在以期望的方式操作折聲泵的音頻振動膜 lll上的任何波形(方形、三角形、鋸齒形，它們的組合或其它)可以認(rèn)為是該裝置的一部 分。影響將要使用的波形的選擇的因素包括用戶體驗(yàn)(音頻內(nèi)容和可膨脹泡沫部分加壓和 膨脹速率)以及充氣效率，其影響該裝置的用來區(qū)域音頻換能器110的電池壽命。在一個 實(shí)施例中，調(diào)號或者商標(biāo)聲音、話語、歌曲或音樂節(jié)拍可以以數(shù)字形式儲存在電存儲器中或 其它(如Microsoft Windows⑧或Apple⑧計(jì)算機(jī)啟動聲或Dolby Digital , THX⑧或 DSS⑧電影院聲音系統(tǒng)演示聲音)，其快速膨脹和準(zhǔn)備可膨脹泡沫部分170，以令人高興的 且商業(yè)上公認(rèn)的方式用于使用。
折聲傳輸樽式: 在這種模式中，聲振動(S卩，語音、音樂、音樂或其它節(jié)目素材)如上所述被折射并 傳遞，并且可以同時或獨(dú)立于前述充氣操作，并起幾種作用。首先，折聲組件103可以具有 圍繞板140的中心點(diǎn)的反對稱性。元件151U52、141、142、143和131在這種反對稱周圍與 元件132、 133、 144、 145、 146和153是對稱的。進(jìn)口閥和出口閥、端口和振動膜的這種偏移 配置的對稱性允許折聲隔膜142和145的聲振動在閥座接觸和隔膜固定區(qū)域的中間區(qū)域的 外面。這使所述142和145對音頻換能器111的聲振動發(fā)射是可透過的，并能夠傳送所述 聲振動發(fā)射，而不管每個閥和端口組件的敞開或關(guān)閉狀態(tài)。
其次，隔膜142和145優(yōu)選比保持它們的框架要薄。然而，隔膜142和145可以為 任何厚度。在其中板或基板130、 140和150都橫向堆疊接觸的實(shí)施例中，隔膜142和145優(yōu) 選還具有在機(jī)械振動期間經(jīng)歷橫向位移的空間。隔膜單聲道端口和孔輪緣之間的距離、基 于聚合體隔膜的固有彈性的隔膜偏移位移、和隔膜142和145與多端口陣列151和132之 間的小的間接還允許隔膜波動，這使得整個組件103對音頻換能器111的聲振動發(fā)射是可 透過的，并能夠傳送所述聲振動發(fā)射。 隔膜142和145在聲振動中的運(yùn)動還可以帶來進(jìn)口和出口組件在同時充氣期間的 僅部分就座。因此，節(jié)目素材(即，聲振動)與充氣機(jī)構(gòu)的重疊導(dǎo)致充氣效率的降低，同時 允許更大的聲振動傳遞。然而，所產(chǎn)生的壓力還足以用于膨脹和操作目的，但要考慮對來自 音頻換能器111的不具有聽覺音量或頻率的音頻波動的聲音傳輸?shù)恼勐暩裟さ耐高^性，其 中所述音頻波動是由閥壓力充氣操作產(chǎn)生的。 可膨脹泡沫部分壁171中的小孔和折聲閥振動隔膜壁147中的小孔可以用來釋放 過呀并增強(qiáng)音頻傳輸。三個小孔171允許釋放背壓，否則其可能影響端口和閥組件的完全 固定，且因此影響端口和閥組件的完全關(guān)閉，這又會導(dǎo)致音頻信號的中斷或波動。另一個實(shí) 施例取消了隔膜單聲道端口 143和146，代替的是僅靠在折聲隔膜147中的小孔上以實(shí)現(xiàn) 充氣、聲音傳輸和過壓釋放的功能。該實(shí)施例依賴于操作期間小孔147的隨著隔膜142和 145彎曲的打開和關(guān)閉，且因此不要求使用閥座133和152，代替的是采用可調(diào)節(jié)的限制柵。 這些可調(diào)節(jié)的柵允許閥根據(jù)它們的橫向定位操作膨脹和放氣模式。 在一個實(shí)施例中，參照圖1，該裝置可以設(shè)計(jì)為與寬范圍的現(xiàn)有的、商用的、個人聽 音裝置耳塞或其它類似裝置(如參見圖9A-B)連接在一起。其它實(shí)施例包括其中折聲閥組 件101的充氣和音頻傳輸功能直接建立在音頻換能器外殼(在換能器111的正面或在它的 背面)的裝置。小型助聽器換能器還可以與類似的獲得并根據(jù)合適的電信號產(chǎn)生膨脹壓力 的閥或充氣設(shè)備安裝在一起。這些實(shí)施例范圍包括獨(dú)立閥結(jié)構(gòu)，其可以固定到其設(shè)計(jì)包括 與裝置一體的閥設(shè)備的現(xiàn)有換能器或常規(guī)換能器上。圖24示出了可以與聲音裝置101的 助聽器實(shí)施例一起使用的這種泵組件的例子。施加至輸入端子301的直流電壓使電流流入 圍繞電樞結(jié)構(gòu)306的線圈302，導(dǎo)致磁極性交替改變。極性變化使電樞306頂部由于上下磁 鐵305的交替吸引而上下移動，這又在密封殼體310的捕獲空間(tr即ped volume)311中 上下移動傳動銷303和連接的振動膜304。 振動膜304的向下運(yùn)動降低了在捕獲空間311中的壓力，使得進(jìn)氣閥307打開，將 空氣吸入空間311中。振動膜304的向上運(yùn)動使捕獲空氣空間311中的壓力增加，推動排 氣閥308打開，并且空氣流入膨脹/放氣管309。同時使進(jìn)氣閥307和排氣閥308的位置相 反，從膨脹/放氣管309吸入空氣。在另一個實(shí)施例中，這些閥307、308中的每一個都可以 由兩用閥代替，所述兩用閥可以在進(jìn)口和出口功能之間電切換。實(shí)現(xiàn)這種兩重性的一個過 程是通過使用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)制造的閥的使用。 在某些實(shí)施例中，該組件可以為從背面安裝的，其中從音頻換能器110背面獲得 壓力，將通過低音頻壓力隔音板和壓力導(dǎo)管(未示出)將所述壓力經(jīng)由聲音和壓力導(dǎo)管160 弓I導(dǎo)至可膨脹泡沫部分170。在這個實(shí)施例中，優(yōu)選地僅是膨脹壓力而不是音頻振動由折聲 組件103傳遞通過低通隔音板到達(dá)可膨脹泡沫部分170。 現(xiàn)在參照圖10-14，裝置101的其它實(shí)施例可以使充氣和音頻傳輸功能分離，并
22且不使用來自音頻換能器110的壓力來加壓或膨脹可膨脹泡沫部分170。更確切說，如圖 10-14所示，可膨脹泡沫部分170可以由從用于使可膨脹泡沫部分170膨脹的另一裝置單獨(dú) 產(chǎn)生的壓力膨脹，所述另一裝置包括但不限于電動泵或機(jī)械泵(如，風(fēng)箱、注射器等)。例 如，用來加壓和膨脹可膨脹泡沫部分170的壓力可以由泵265供給，所述泵265連接至如圖 13-14所示的諸如中空的TRS(尖端環(huán)、套筒)插塞的加壓音頻連接塞繩適配器267。連接 適配器267優(yōu)選與現(xiàn)有的用在音頻設(shè)備和/或個人頭戴耳機(jī)中的陰連接相兼容。連接適配 器267的目的是提供一個導(dǎo)管，泵265可以通過該導(dǎo)管將空氣泵送到可膨脹泡沫部分170 中。而且，連接適配器267可以在媒體裝置269和聲傳導(dǎo)裝置101之間提供電連接。
如圖11所示，泵265可以與媒體播放裝置本體269連接，并與其通信，從而在可膨 脹泡沫部分170和/或媒體播放裝置之間，或者在所公開的裝置111的實(shí)施例和包含音頻 換能器110的個人聽音裝置耳機(jī)之間的加壓電連接塞繩258上，或者在某個其它位置產(chǎn)生 加壓通信。其它實(shí)施例可以結(jié)合小型手動膜盒式泵或手動注射泵與止回閥和壓力調(diào)節(jié)器控 制裝置一起的使用，并且可以或不可以存儲在外部壓力貯存器中。用來加壓和膨脹耳朵內(nèi) 或耳朵上的可膨脹泡沫部分170的壓力可以經(jīng)由包括音頻換能器接線的遠(yuǎn)程加壓管來傳 遞，所述接線可以從任何壓力產(chǎn)生源265延伸到包括音頻換能器110的個人聽音裝置耳機(jī)。 在圖12中所示的實(shí)施例中，壓力產(chǎn)生源265包含在通信和/或媒體播放裝置的本體中，由 此產(chǎn)生加壓通信和/或媒體播放裝置269，或者包含在加壓電連接塞繩258中。傳遞壓力的 導(dǎo)管可以單獨(dú)在與將音頻裝置269電連接至個人聽音裝置耳機(jī)的塞繩相同的外殼旁邊或 內(nèi)部延伸。在一個實(shí)施例中，中空音頻連接插塞267除了在音頻換能器110和所述音頻裝 置269之間進(jìn)行電接觸之外還傳遞膨脹和加壓壓力。 該裝置的眾多新穎特征中的一個是可膨脹的聲學(xué)共振泡沫部分170可以由用戶
在操作期間進(jìn)行控制，用于優(yōu)化耳朵上或耳內(nèi)音頻傳輸并連接至鼓膜。 在另一個實(shí)施例中，折聲組件103可以為這樣的一種裝置，在對已經(jīng)出售的或制
造的現(xiàn)有聽音裝置進(jìn)行改進(jìn)時，通過該裝置，可以容易地產(chǎn)生用于隔膜膨脹、加壓和用戶控
制的壓力。此外，通過考慮僅依靠用于膨脹、加壓和控制目的的音頻換能器110的實(shí)施例的
設(shè)計(jì)和制造，由此降低了材料和制造成本，它可以提供重要的用處。產(chǎn)生波形的膨脹壓力允
許不采用外部壓力產(chǎn)生源266而激勵和控制所述折聲組件的裝置，并且可以通過包括電連
接塞繩、塞繩適配器或音頻裝置269中的電波形產(chǎn)生裝置(未示出)而提供，或者預(yù)記錄在
將要聽的媒體內(nèi)容上。 該裝置的附加特征包括遠(yuǎn)程膨脹、加壓和控制方法，其涉及所述手動膜盒式泵或 手動注射泵、外部壓力貯存器、所述加壓通信和/或媒體播放裝置269、所述加壓音頻連接 插塞267、包含音頻換能器所述壓力傳遞中空音量連接塞繩258或用于單聲道或多聲道的 音頻換能器的接線的使用，所述換能器為揚(yáng)聲器或麥克風(fēng)。 不管裝置(閥組件103等、外部手動泵，或外部機(jī)械泵或風(fēng)扇)的類型和用來膨脹
和控制可膨脹泡沫部分壓力的該裝置的實(shí)施例的配置(如圖1中那樣在耳塞換能器的前
面，或如圖2中那樣在耳塞換能器的后面或外面)，各種實(shí)施例可以包含控制阻抗匹配、可
膨脹隔膜的聲學(xué)特性、耳道空氣更新率和空氣緩沖、對耳朵的聲密封、用戶舒適性和佩戴、
諸如振動膜111之類的聲學(xué)元件上的背壓、以及其它前述參數(shù)和特性的功能。 如同所描述的那樣，可膨脹泡沫部分可以在操作期間由用戶控制而膨脹和放氣。這種控制不僅對該裝置插入耳朵或從耳朵上取下有用，而且允許可膨脹隔膜壓力的微調(diào)， 由此提供了用于精確調(diào)節(jié)雙重阻抗匹配、聲學(xué)特性、耳道空氣更新率和空氣緩沖、對耳朵的 聲密封、用戶舒適性和佩戴、背壓、溫度以及環(huán)境生硬的透過和隔離的裝置。用戶控制適當(dāng) 地感知或阻塞環(huán)境聲音對所有的個人聽音裝置的安全操作尤其重要，并且現(xiàn)有裝置一般沒 有提供這種控制。此外，放氣提供了 一種重要方法，用于在不用時將可膨脹泡沫部分和聲音 和壓力導(dǎo)管160收回保護(hù)罩。這種罩可以為圍繞壓力導(dǎo)管160的保護(hù)套或外殼。
圖1的自膨脹實(shí)施例中的放氣或減壓受用戶的影響，通過調(diào)節(jié)產(chǎn)生波形的膨脹壓 力或?qū)⑺P(guān)閉，由此減弱103的充氣機(jī)構(gòu)的操作。當(dāng)充氣降低時，從可膨脹泡沫部分壁中的 小孔171釋放的氣壓允許空氣比它補(bǔ)充時更快的速度逃逸，并且隔膜放氣。此外，可調(diào)節(jié)的 壓力釋放閥162允許用戶手動釋放壓力和共振隔膜放氣，由此調(diào)節(jié)阻抗匹配和其它前述相 互作用的操作參數(shù)。在可膨脹泡沫部分經(jīng)由內(nèi)部或外部手動或電動/機(jī)械泵或風(fēng)扇膨脹的 實(shí)施例中，可膨脹泡沫部分還可以通過反轉(zhuǎn)這些外部壓力產(chǎn)生裝置而放氣和縮回。在由非 延展性、非彈性材料制成的可膨脹打褶或折疊實(shí)施例中，利用放氣折疊形式的材料存儲器 允許音頻換能器具有合適的負(fù)載或阻抗匹配，并且還排除放氣真空泵送動作的需求。與采 用延展性或彈性隔膜(如氣球) 一樣，該裝置可以通過簡單地降低正的膨脹泵送壓力而放 氣。 如上所述，在可替換的實(shí)施例中，折聲閥和泵送機(jī)構(gòu)206(如圖2所示)可以放置 在音頻換能器lll的背面。與之前的圖l所示的實(shí)施例(其允許對已經(jīng)出售給消費(fèi)者的數(shù) 百萬耳塞型音頻裝置進(jìn)行改進(jìn))不同，該實(shí)施例可以要求將所公開的裝置結(jié)合在新的耳塞 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)中。它的優(yōu)點(diǎn)包括從音頻換能器111到可膨脹泡沫部分170的直接聲音傳 輸，其旁路折聲閥設(shè)備的任何插入。用來膨脹和控制可膨脹泡沫部分170的壓力經(jīng)由背部 安裝的折聲閥組件206產(chǎn)生，這與圖l所示的類似，并且其以與先前描述的圖1中示出的實(shí) 施例類似的方式被驅(qū)動，但是通過在音頻振動膜111的相反側(cè)出現(xiàn)的壓力驅(qū)動。
由于僅膨脹壓力而不是聲音內(nèi)容要求來自背部安裝的折聲閥206(聲音內(nèi)容按照 慣例從音頻換能器111的前面?zhèn)鬟f到可膨脹泡沫部分170中)，該閥206的折聲方面僅涉及 它的將聲波轉(zhuǎn)換成膨脹壓力的能力，并且不需要將音頻內(nèi)容折射或傳遞到可膨脹泡沫部分 170中。正相反，背部安裝折聲閥組件206的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)包括用于抑制聲響內(nèi)容的裝置，否 則將用振動膜111的正面產(chǎn)生的音頻內(nèi)容引起不期望的頻率消除/或增強(qiáng)。這是通過在壓 力導(dǎo)管160中附加聲學(xué)低通過濾隔音板(未示出)來完成的，所述隔音板經(jīng)由聲音和壓力 導(dǎo)管將所述背部安裝折聲閥組件206連接至可膨脹泡沫部分170。在其他方面，這種裝置的 操作和結(jié)構(gòu)與先前在圖1中所示的實(shí)施例103 —致。 另一個實(shí)施例結(jié)合使用附加換能器(未示出)，或結(jié)合使用多個相同的、與音頻換 能器110串聯(lián)或并聯(lián)電連接的附加換能器，所述附加換能器僅或主要地用于膨脹目的。在 換能器僅用于膨脹并(在相同的電路中)串聯(lián)連接的情況中，折聲閥再次僅在它將聲波轉(zhuǎn) 換成膨脹壓力的方面中是折聲的。在這種配置中，諸如低音頻壓力隔音板之類的濾聲器可 以僅對由附加換能器的物理配置或產(chǎn)生的導(dǎo)致使音頻內(nèi)容退化的聲頻消除或增強(qiáng)的壓力 是必要的。通過專用電路，可以在最佳頻率波形處直接處理單獨(dú)接線的這種膨脹換能器，而 不管音頻內(nèi)容退化。在其中附加的換能器用于膨脹和諸如低音增強(qiáng)之類的音頻目的的實(shí)施 例中，結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)必須考慮所采用的配置、隔音和頻率復(fù)用方法中的聲相位消除和增強(qiáng)。結(jié)合電跨接在每個耳朵具有兩個或多個換能器的實(shí)施例中也是可以期望的。 不采用閥、折聲或其它裝置來加壓和控制所述折聲可膨脹泡沫部分170的各種前
述和其它參數(shù)的任何機(jī)構(gòu)可以與該裝置的實(shí)施例結(jié)合，包括但不限于預(yù)加壓貯存器、風(fēng)扇、
化學(xué)壓力產(chǎn)生裝置或任何類型的無閥泵，不論是否遠(yuǎn)離所述音頻換能器或結(jié)合在所述音頻
換能器中。 在其中壓力產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的壓力不是電或其它控制的實(shí)施例中，用戶可調(diào)節(jié)的輸 入閥或壓力調(diào)整裝置可以設(shè)置在壓力產(chǎn)生源265和折聲可膨脹泡沫部分170之間。
III.析聲聲咅裝置的實(shí)施例的其它應(yīng)用 當(dāng)聲音振動行進(jìn)通過音頻換能器111和所述折聲組件之間的空氣傳導(dǎo)介質(zhì)、或膨 脹或加壓泡沫部分170中的空氣傳導(dǎo)介質(zhì)時，它們由于傳導(dǎo)通過上述由聚合材料組成的移 動或振動透鏡而被折射。除了使所述聲波折射或彎向垂直于隔膜表面的平面外，彈性聚合 體隔膜構(gòu)成移動透鏡。與固定透鏡(如光波中的棱鏡)不同，移動或振動聲透鏡產(chǎn)生負(fù)的 和正的折射(凸凹)，其中聲波以輻射圖案更有效地分散。由聲透鏡提供的分散導(dǎo)致耳內(nèi)和 耳上音頻應(yīng)用中的音頻內(nèi)容的可辨別能力更大。該分散還可以允許放大的環(huán)境聲音、聲樂、 特技效果(即，計(jì)算機(jī)或視頻游戲中的)、個人攝影棚、噪聲消除、卡拉OK錄音、電動聽診器 的電混合。 由于前述描述的可變聲密封和噪聲消除隔離方法，該裝置的實(shí)施例在音頻換能器 110上或其它耳上位置上提供了立體配置單聲道或立體麥克風(fēng)。這在環(huán)境聲音在周圍出現(xiàn) 的位置上提供了電混合的環(huán)境聲音，所述環(huán)境聲音為反射到聽者的音頻。這不僅在用戶遇 到要求立即響應(yīng)的救護(hù)車警報(bào)或剌激時為用戶提供了更安全的環(huán)境交互，它還允許用戶利 用常規(guī)數(shù)字信號處理設(shè)備向他的聽音體驗(yàn)增加混響、回聲、均衡、壓縮和其它錄音棚效果， 并且允許使用諸如專業(yè)舞臺監(jiān)聽器或個人卡拉OK設(shè)備之類的裝置。 在特定的實(shí)施例中，可以結(jié)合耳內(nèi)用戶接口，其中源自用戶的牙齒碰撞、咽喉聲音 或任何計(jì)算機(jī)可識別的非用言語的通信可以由耳道中的聲共振感測到，并用作音頻用戶接 口，以用戶專用的命令控制電子或機(jī)械裝置。此外，并且由于同樣感測到這種耳內(nèi)共振，該 裝置的實(shí)施例能夠提供一種計(jì)算機(jī)，在由多人說話時，其可以明確地辨認(rèn)其將跟隨或忽略 的語言或非用語言命令。 A.通過經(jīng)由耳道的頭部組織的音頻傳導(dǎo) 頭部組織(如，皮膚、頭骨、大腦液體等)的傳導(dǎo)特性使它對由與存在與聲學(xué)共振
室或隔膜中的振動的直接接觸引起的振動特別敏感。這與周圍的外耳或肌肉組織或人體組
織的任何其它外露部分相反。也直接傳導(dǎo)到耳道壁中的音頻振動由耳蝸以比產(chǎn)生可感知的
聲壓級的但不與包括耳道壁的皮膚接觸的音頻振動大的音量級感知到。這種聲傳導(dǎo)稱為組
織傳導(dǎo)，是一種用來描述所有的由耳蝸經(jīng)由通過人體的骨骼、組織、器官或流體共振的振動
感知到的聲音的技術(shù)術(shù)語。僅次于鼓膜，耳道壁對外部聲換能有非常大的傳導(dǎo)性。 泡沫部分170不僅將聲波通過包含在耳道中的空氣傳遞到鼓膜，它還將這些振動
直接傳導(dǎo)到包括耳道壁的皮膚和組織。當(dāng)聽者體驗(yàn)包括現(xiàn)場音樂會的外部聲源時，這通過
交替?zhèn)鲗?dǎo)路徑的一部分剌激耳蝸，通過眼睛、鼻子、咽、竇室、覆蓋面部和頭部的組織等進(jìn)入
頭部的聲振動通過所述路徑行進(jìn)。因此，由可膨脹泡沫部分170提供的聽覺體驗(yàn)帶來提高
的和增強(qiáng)的保真度，其更緊密地接近自然外部聲音的在常規(guī)個人聽音裝置中不能實(shí)現(xiàn)的聲
25音效果。 而且，由多個換能器分別振動的多室可膨脹泡沫部分170實(shí)施例可以用來剌激至 耳蝸的各種不同的骨骼傳導(dǎo)路徑。這些室在象限內(nèi)的各種可能的物理配置帶來了沿著明顯 不同的耳蝸路徑傳導(dǎo)的聲音的各種可能的組合，這可以提供現(xiàn)有音頻裝置中不存在的虛擬 的三維聽覺體驗(yàn)。 由于與經(jīng)由可膨脹泡沫部分170阻抗匹配并連接至所述組織的音頻換能器的聲 傳導(dǎo)效率非常大，骨骼傳導(dǎo)方法可以用于私人通信、視頻游戲或聽力受損的聽者，其中至耳 蝸的聲傳導(dǎo)路徑由與通常的與耳朵不相關(guān)的身體部分的直接接觸來激勵。例如，放在或采 用外科手術(shù)植入嘴或頰中的可膨脹泡沫部分170將聲音有效地傳導(dǎo)至耳蝸。在涉及患病或 受損的耳朵解剖組織的情況中，共振構(gòu)件可以輕輕地膨脹，與鼓膜或內(nèi)耳的一部分直接接 觸，以有效地將聲音傳導(dǎo)至耳蝸。假牙可以安裝有可膨脹泡沫部分170，用于直接的聲音傳 導(dǎo)。聲音裝置IOI的外科植入可以在永久的和更輕便的實(shí)施例中提供這些好處，特別是對 于，但不限于聽力受損。而且，聲音裝置IOI實(shí)施例的醫(yī)療植入可以用在其中可以要求恒定 的無線電輸入的應(yīng)用中，如在軍事人員中。
B.噪聲消除 該裝置的實(shí)施例可以用在噪聲消除應(yīng)用中。當(dāng)聽者體驗(yàn)外部聲源時，通過眼睛、鼻 子、咽、竇室、覆蓋面部和頭部的組織等進(jìn)入頭部的聲振動行徑通過的交替?zhèn)鲗?dǎo)路徑可以有
效地由這些相同的振動的傳導(dǎo)抑制，所述相同的振動是從可膨脹泡沫部分170直接異相地 發(fā)出的，并處于合適的噪聲消除必需的音量水平和音頻上。這提供了有效的聽力保護(hù)和隔 離配置，其在之前從來是不可行的。當(dāng)耳塞或套筒可以抑制沿著耳道行進(jìn)的過多的噪聲污 染時，OSHA仍對通過至耳蝸的交替?zhèn)鲗?dǎo)路徑出現(xiàn)的聽力損傷發(fā)出警告。除了厚重的封閉頭 盔，不存在減輕這些危險的任何便攜技術(shù)。通過經(jīng)由傳導(dǎo)配置的噪聲消除，該聲音裝置的實(shí) 施例可以提供許多獨(dú)特的和必需的聲音隔離和噪聲保護(hù)應(yīng)用。
C.防止耳垢累積的方法 在另一個實(shí)施例中，通過將揚(yáng)聲器和聽音裝置部件包含在可隨意使用的或可改變 的封閉隔膜內(nèi)，所公開的聲音裝置可以用來防止耳垢累積。膨脹的共振泡沫部分有效地保 護(hù)揚(yáng)聲器和聽音裝置部件不受耳垢的影響。由空氣的輕微有效的流動加壓的可滲透的隔膜 或環(huán)形物產(chǎn)生了正壓環(huán)境，其保持裝置部件免受外部污染，并且還更新包含在耳道中的空 氣，使它持續(xù)地與外部環(huán)境空氣進(jìn)行通風(fēng)。充滿耳垢的蒸汽不再允許積聚，耳內(nèi)溫度被有效 地降低了。環(huán)形物實(shí)施例可以具有通過它的中心并沿著隔膜表面充分起皺和隆起的加壓聲 學(xué)路徑，以允許持續(xù)和平緩地排出耳內(nèi)蒸汽。 為了進(jìn)一步圖示本發(fā)明的不同方面和特征，提供了下述實(shí)例
實(shí)例 所采用的測li式方法 在人類解剖組織中，在耳道之間測量的聽道或耳道的長度大約平均為頭部寬度的 1/6。在成人中，這對每個耳道轉(zhuǎn)化為約18至30mm，并將中耳與鼻子、嘴、竇和其它腔一起放 在眼睛的后面，眼睛將聲波傳導(dǎo)到它包含的聲腔中。為了進(jìn)行這些測試，25mm的人造耳道由 具有8mm的內(nèi)徑的長的順從性的聚合體管形材料構(gòu)造。人造耳道一端設(shè)置了用于放置并聲 學(xué)密封Crown⑧CM-311A話筒碳精盒的裝置，而另一端設(shè)置了用于支撐或聲學(xué)密封耳塞外殼的人造外耳或外部耳機(jī)。這種人造耳道用在試驗(yàn)測量中，其中目標(biāo)是評估將由聽者的鼓 膜體驗(yàn)的裝置(耳塞換能器或可膨脹泡沫部分170)的聲學(xué)性能。為了比較，在敞開的空氣 中進(jìn)行了其它測量。當(dāng)放在人造耳道的一端上時，CM-311A話筒碳精盒在壓力特性和它的 隔膜后面的室的壓力可調(diào)節(jié)性方面都相當(dāng)好地接近鼓膜，這非常接近中耳的特性。所有的 測試都采用設(shè)置有Apple⑧iPod Nano(制造商的包裝部件恥03-7455)的耳塞進(jìn)行。
基于計(jì)算機(jī)的信號產(chǎn)生裝置用來產(chǎn)生用于測試的頻率范圍。這些頻率由數(shù)模換能 器(DAC)轉(zhuǎn)換成聲音，并傳遞至產(chǎn)生用于測試的原始聲音的耳塞換能器。
測試結(jié)果 圖15示出了在傳遞至DAC之前由計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)生的20Hz至20kHz音頻正弦波頻 掃的基波和諧波含量。上面的曲線圖示出了對數(shù)分度上的這種頻譜。下面的圖線圖示出 線性比例上的相同的頻譜，其中實(shí)際信噪比更明顯，且在-100dB或更好分貝處示出了噪聲 層。在這兩個曲線圖中的每一個中，下面的灰色曲線是實(shí)際波形，上面的黑色曲線是峰值頻 率振幅的包絡(luò)線。 圖16示出了在通過DAC之后，在iPod⑧音頻換能器輸入端發(fā)現(xiàn)它們時的峰值頻率 振幅的20Hz至20kHz的包絡(luò)線，類似與圖35中的黑色曲線。因此用于測試的驅(qū)動信號在 整個頻率范圍內(nèi)很均勻。 圖17中的連續(xù)線示出了用于用在該測試中的Crown⑧CM-311A電容式話筒的制 造商的頻率響應(yīng)曲線的線性曲線。虛線表示應(yīng)用麥克風(fēng)敏感性補(bǔ)償公式之后的響應(yīng)。該補(bǔ) 償公式還應(yīng)用于用該麥克風(fēng)記錄的所有的后續(xù)聲頻頻譜。 圖18示出了當(dāng)放在戶外離iPod⑧音頻換能器lmm的距離時，由Crown⑧CM-311A 檢測到的頻率響應(yīng)，該換能器通過由大虛線表示的20Hz至20kHz音頻正弦波頻率掃描來驅(qū) 動。上面的實(shí)曲線表示由麥克風(fēng)檢測到的未加工的信號，下面的虛線曲線表示應(yīng)用麥克風(fēng) 敏感性補(bǔ)償公式之后的信號。僅呈現(xiàn)了已經(jīng)用于麥克風(fēng)敏感性補(bǔ)償?shù)膾呙琛?
圖19示出了當(dāng)由聲學(xué)密封的lmm長的導(dǎo)管連接至Crown⑧CM-311A時，來自 iPod⑧音頻換能器的20Hz至20kHz音頻正弦波頻掃信號發(fā)射的測量值。將驅(qū)動換能器和 麥克風(fēng)與導(dǎo)管密封在一起具有下述效果，即產(chǎn)生了由頻譜中的較高頻率覆蓋的低音占支配 地位的響應(yīng)。大虛線示出了來自用在圖18中的麥克風(fēng)的削弱了 -lOdB的20Hz至20kHz輸 入水平振幅，以防止低音響應(yīng)的增加描述使麥克風(fēng)前置放大器飽和(限幅)的影響。理想 地，好的耳內(nèi)裝置應(yīng)當(dāng)在最大可能的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生最平坦的可能的頻率響應(yīng)，這種平坦 性對音樂和通信頻率范圍，即通常從300Hz至3. 4kHz范圍變化的語音范圍是非常重要的。 所述響應(yīng)的平坦性比整個分貝水平更重要，所述分貝水平隨后在沒有限制的情況下可以被 增加，因?yàn)榈鸵舨辉僬贾涞匚弧?圖20中的實(shí)線示出了來自與折聲共振隔膜安裝在一起的iPod⑧音頻換能器的 20Hz至20kHz音頻正弦波頻掃信號發(fā)射的測量值。泡沫部分170密封在13mm長的導(dǎo)管中， 所述導(dǎo)管的另一端由CrOWn⑧CM-311A麥克風(fēng)密封。膨脹泡沫的端部離麥克風(fēng)lmm，因此 提供與圖19中的測試調(diào)節(jié)的對照。與圖19中的結(jié)果相反，折聲隔膜泡沫的存在帶來中間 范圍和高音響應(yīng)的極大改善。為了比較，小虛線示出了圖19的曲線。大虛線示出了削弱 了 -lOdB的20Hz至20kHz輸入水平振幅，以允許由聲密封產(chǎn)生麥克風(fēng)前置放大器的限幅。 這種測試顯示處了改進(jìn)，即，采用折聲共振泡沫平坦化響應(yīng)曲線。該裝置的實(shí)施例的另一特
27征是通過調(diào)節(jié)泡沫中的內(nèi)部壓力使泡沫響應(yīng)與耳道進(jìn)行阻抗匹配的能力，如在圖21中表 示的測試所進(jìn)行的那樣。 圖21示出了來自iPod⑧音頻換能器的20Hz至20kHz音頻正弦波頻掃信號發(fā)射的 三個分離的測量值，所述iPod⑧音頻換能器與折聲共振隔膜一起安裝在13mm導(dǎo)管內(nèi)，另一 端遠(yuǎn)離Crown CM-311A麥克風(fēng)lmm密封。在這種情況中，折聲隔膜泡沫中的可變壓力帶來與 iPod⑧音頻換能器和麥克風(fēng)不同程度的阻抗匹配。與圖40中的實(shí)線曲線相同的實(shí)線曲線 示出初始的高隔膜壓力結(jié)果。大虛線示出了削弱了 -10dB的20Hz至20kHz輸入水平振幅， 以允許由聲密封產(chǎn)生麥克風(fēng)前置放大器的限幅。這兩條虛線曲線示出了兩種不同的低壓水 平的響應(yīng)，其更好地與該系統(tǒng)進(jìn)行阻抗匹配，并在整個頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生更平坦的響應(yīng)。這種 響應(yīng)對耳內(nèi)聲音裝置是理想的，在輸入音量增加的情況下，允許聽者體驗(yàn)更大的整體音量， 而沒有失真或重低音支配。 圖22示出了四個不同的測試結(jié)果(20Hz至20kHz音頻正弦波頻掃信號發(fā)射的測 量值)，iPod⑧音頻換能器和Crown⑧CM-311A麥克風(fēng)之間都分開25mm的距離，即，成人的 平均耳道長度。曲線(A)示出麥克風(fēng)放在離換能器的前面25mm的戶外空氣(無導(dǎo)管)時 的結(jié)果。曲線(B)示出麥克風(fēng)和換能器密封在25mm導(dǎo)管的相對端部，不采用泡沫部分170 時的結(jié)果。曲線(C)和(D)示出在將換能器連接到麥克風(fēng)的25mm導(dǎo)管中應(yīng)用折聲隔膜泡 沫部分時的結(jié)果。這兩條曲線表示不同的泡沫壓力水平和這兩個不同的阻抗匹配條件。曲 線(E)表示在iPod⑧音頻換能器輸入端測量的20Hz至20kHz音頻正弦波頻掃信號發(fā)射。
在戶外曲線(A)中的25mm的距離處，所述響應(yīng)的音量極大地降低。此外，在約7kHz 處存在陡峭的下降。當(dāng)增加25mm導(dǎo)管但沒有折聲隔膜泡沫時，產(chǎn)生了的極低音占支配地位 的非平坦響應(yīng)曲線(B)。這與圖19中示出的響應(yīng)非常類似，圖19中示出的響應(yīng)也用于沒 有折聲隔膜泡沫的密封導(dǎo)管結(jié)構(gòu)。接近密封到耳朵上的常規(guī)裝置的這種響應(yīng)是非常不期望 的。采用折聲隔膜泡沫部分170的曲線(C)和(D)示出了整個較平坦的響應(yīng)，同時保持較 好的音量。曲線(C)示出了低聲音應(yīng)增強(qiáng)的響應(yīng)，同時曲線(C)示出了去除(降低)低頻 的能力。除了可膨脹泡沫部分其它優(yōu)勢，該裝置的另一個重要方式是，通過調(diào)節(jié)隔膜或泡沫 壓力，曲線(C)和(D)以及在它們之外或之間的連續(xù)范圍的曲線可以實(shí)現(xiàn)為適合聽者的信 號。這是該獨(dú)創(chuàng)性裝置的實(shí)施例對鼓膜和耳道的阻抗匹配應(yīng)用。通過改變可調(diào)節(jié)閾值安全 閥，以及隔膜壁厚度和穿孔參數(shù)，也可以獨(dú)立地和同時為音頻換能器提供阻抗匹配。這些單 獨(dú)阻抗匹配因素的組合帶來了聽者音頻體驗(yàn)的極大增強(qiáng)。 雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，當(dāng)在不背離本發(fā)明的精神和教導(dǎo)的前 提下，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員對其進(jìn)行修改。在此所描述的實(shí)施例和所提供的例子僅僅是 示例性的，且不是用于限制。本發(fā)明在此公開的各種變形和修改也是可行的，并且在本發(fā)明 的范圍之內(nèi)。因此，保護(hù)范圍不是由上述描述限定，而是僅由隨后的權(quán)利要求限定，保護(hù)范 圍包括權(quán)利要求的主題的所有等同物。 參考文獻(xiàn)的討論不是承認(rèn)它是本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，尤其是具有在本申請優(yōu)先權(quán)日 之后的
公開日的任何參考文獻(xiàn)。因此，在此參照它們的全部，將所引用的所用專利、專利申 請和公開的披露內(nèi)容結(jié)合進(jìn)來，達(dá)到它們提供示例性的、程序上的或?qū)υ诖颂岢龅哪切┻M(jìn) 行其它細(xì)節(jié)補(bǔ)充的程度。
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權(quán)利要求
一種聲音裝置，包括聲音換能器，具有近表面和遠(yuǎn)表面；可膨脹泡沫部分，與所述聲音換能器的所述近表面流體連通，所述可膨脹泡沫部分完全密封所述聲音換能器的所述近表面，其中所述可膨脹泡沫部分具有膨脹狀態(tài)和縮回狀態(tài)，其中所述可膨脹泡沫部分在所述膨脹狀態(tài)填充有流體介質(zhì)，并且所述可膨脹泡沫部分在所述膨脹狀態(tài)適合與耳道相一致。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分連接到折聲組件，其中所述折聲組件設(shè)置在所述可膨脹泡沫部分和所述聲音換能器之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲音裝置，其中所述折聲組件包括一層或多層基板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲音裝置，其中所述一層或多層基板包括一個或多個進(jìn)口閥和一個或多個出口閥。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲音裝置，其中所述進(jìn)口閥和所述出口閥包括一個或多個端口和至少一個振動隔膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分通過由所述聲音換能器產(chǎn)生的壓力由所述折聲組件膨脹。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲音裝置，其中所述折聲組件設(shè)置為遠(yuǎn)離所述聲音換能器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲音裝置，其中所述折聲組件設(shè)置為靠近所述聲音換能器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音裝置，還包括連接到所述可膨脹氣泡部分的用于使所述可膨脹氣泡部分膨脹的裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述用于使所述可膨脹泡沫部分膨脹的裝置包括電動泵、機(jī)械泵或電動泵和機(jī)械泵的組合。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述用于使所述可膨脹泡沫部分膨脹的裝置包括所述聲音換能器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音裝置，還包括壓力釋放閥、泵或壓力釋放閥和泵的組合，用于釋放所述可膨脹泡沫部分內(nèi)的壓力。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述聲音換能器包括揚(yáng)聲器、振動膜換能器、驅(qū)動裝置、個人聽音裝置耳塞、助聽器或它們的組合。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分包括聚合材料。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的聲音裝置，其中所述聚合材料為彈性聚合體。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的聲音裝置，其中所述聚合材料包括嵌段共聚物、三嵌段共聚物、接枝共聚物、硅橡膠、天然橡膠、合成橡膠、可塑性聚合物、乙烯基聚合物或它們的組合。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的聲音裝置，其中所述嵌段共聚物具有包括AB、ABA、ABAB、ABABA的分子結(jié)構(gòu)，其中A為玻璃質(zhì)的或半晶質(zhì)的聚合體，B為彈性體或橡膠。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的聲音裝置，其中所述聚合材料為具有橡膠主鏈和多個玻璃質(zhì)側(cè)分支的接枝共聚物。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分包括無彈性材料。
20. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述無彈性材料包括聚烯烴、聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、超高密度聚乙烯(UHDPE)、聚丙烯(PP)、乙烯-丙烯共聚物、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)(EVA)、聚(乙烯_丙烯酸)(EAA)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、膨脹的聚四氟乙烯(ePTFE)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乙烯醇、聚乙烯乙烯醇(EV0H)、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、具有MDI或TDI硬質(zhì)鏈段的嵌段聚氨酯、聚環(huán)氧乙烷、甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、丙基纖維素、羥基丙基纖維素或它們的組合。
21. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分與所述聲音換能器阻抗匹配。
22. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分與耳道、鼓膜或外耳阻抗匹配。
23. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分通過端口或?qū)Ч芘c所述聲音換能器流體連通。
24. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分的至少一部分是多孔性的。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分具有小孔，所述小孔具有小于約1微米的平均直徑。
26. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分圍繞所述聲音換能器，并且所述聲音換能器的背部與均衡壓力源流體連通。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的聲音裝置，其中所述均衡壓力源為環(huán)境氣壓。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音裝置，還包括連接至所述聲音裝置的一個或多個麥克風(fēng)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音裝置，還包括便攜媒體播放器、移動電話、個人數(shù)字助理或它們的組合。
30. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分包括兩個或多個內(nèi)部室。
31. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分的內(nèi)部壓力是可調(diào)節(jié)的。
32. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中多孔性的可膨脹泡沫部分在所述縮回狀態(tài)中是打褶或折疊的。
33. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述多孔性的可膨脹泡沫部分在所述膨脹狀態(tài)中基本上為球形的。
34. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述膨脹狀態(tài)中的所述可膨脹泡沫部分包括螺旋管形。
35. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分為聲學(xué)共振的。
36. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聲音裝置，其中所述流體介質(zhì)為氣體、液體或它們的組合。
37. —種聲音裝置，包括可膨脹泡沫部分；聲音換能器，設(shè)置為遠(yuǎn)離所述可膨脹泡沫部分；折聲組件，連接至所述可膨脹泡沫部分和所述換能器，所述折聲組件具有單向出口閥和單向進(jìn)口閥，其中當(dāng)所述換能器向近端偏移時所述出口閥打開，并且其中當(dāng)所述換能器向遠(yuǎn)端偏移時所述進(jìn)口振動膜關(guān)閉。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的聲音裝置，其中所述出口閥和所述進(jìn)口閥包括閥座、一個或多個端口以及一個或多個振動隔膜。
39. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的聲音裝置，其中所述折聲組件在加壓所述可膨脹泡沫部分的同時傳遞音頻振動。
40. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的聲音裝置，其中所述折聲組件包括遠(yuǎn)端基板、中間基板和近端基板。
41. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的聲音裝置，其中所述遠(yuǎn)端基板包括進(jìn)口端口和出口閥座，所述中間基板包括出口振動膜和進(jìn)口振動膜，并且所述近端基板包括出口端口和進(jìn)口閥座。
42. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的聲音裝置，其中所述可膨脹泡沫部分包括球形或長橢球形。
43. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的聲音裝置，還包括連接至所述聲音裝置的泵，用于使所述可膨脹泡沫部分膨脹。
44. 一種防止在耳道中積聚耳垢的方法，包括將權(quán)利要求1的所述聲音裝置的所述可膨脹泡沫部分插入耳道；用流體介質(zhì)使所述可膨脹泡沫部分膨脹以密封所述耳道；以及允許來自所述耳道的蒸汽通過所述可膨脹泡沫部分，以干燥所述耳道并防止在所述耳道中積聚耳垢。
45. —種噪聲消除方法，包括將權(quán)利要求1的所述聲音裝置的所述可膨脹泡沫部分插入耳道；從所述聲音換能器到所述可膨脹泡沫部分傳輸與環(huán)境噪聲異相的振動，以消除外部噪聲，其中所述可膨脹泡沫部分通過所述耳道傳導(dǎo)所述振動。
46. —種用于通過頭部組織傳導(dǎo)聲音的耳機(jī)，所述傳導(dǎo)包括將權(quán)利要求1的所述聲音裝置的所述可膨脹泡沫部分插入耳道；用流體介質(zhì)使所述可膨脹泡沫部分膨脹，以使所述可膨脹泡沫部分與所述耳道接觸；以及經(jīng)由所述聲音換能器使與所述耳道接觸的所述可膨脹泡沫部分共振，以通過頭部組織傳導(dǎo)聲音。
47. —種向耳朵傳遞聲音的方法，包括下述步驟提供聲音裝置，所述聲音裝置包括具有近表面和遠(yuǎn)表面的聲音換能器，禾口與所述聲音換能器的所述近表面流體連通的可膨脹泡沫部分，其中所述可膨脹泡沫部分具有膨脹狀態(tài)和縮回狀態(tài)，其中在所述膨脹狀態(tài)中所述可膨脹泡沫部分填充流體介質(zhì)；將所述可膨脹泡沫部分插入耳道；使所述可膨脹泡沫部分膨脹至所述膨脹狀態(tài)，以在所述耳朵內(nèi)形成密封；以及通過所述聲音換能器傳遞聲音到所述可膨脹泡沫部分中，以使所述可膨脹泡沫部分共振，并傳遞聲音到所述耳朵。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中使所述可膨脹泡沫部分膨脹的步驟包括通過所述聲音換能器傳遞聲音。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，還包括通過耳道壁傳導(dǎo)來自所述可膨脹泡沫部分的聲音的步驟。
50. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中所述可膨脹泡沫部分為多孔性的。
51. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，還包括通過所述可膨脹泡沫部分持續(xù)地更新耳道內(nèi)的空氣的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開一種折聲學(xué)聲音換能耦合器和耳塞，所公開的方法和裝置結(jié)合了一種新穎的可膨脹泡沫部分，其向聽者提供了出色的保真度，同時使聽者疲勞最小化。可膨脹泡沫部分可以通過低頻音頻信號的傳輸或氣體向可膨脹泡沫部分的泵送而膨脹。此外，聲音裝置的實(shí)施例可以適合相容地和舒適地配到任何耳朵上，為鼓膜和音頻換能器分別提供了可變的阻抗匹配聲音密封，同時將聲振動室隔離在被驅(qū)動的泡沫中。這減少了總的音頻換能器振動偏移在鼓膜上的影響，并以允許耳朵利用它的全部固有能力的方式傳遞音頻內(nèi)容。
文檔編號H04R25/00GK101785327SQ200880100048
公開日2010年7月21日 申請日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者吉米·W·梅斯, 塞繆爾·P·基多, 斯蒂芬·D·安布羅斯, 羅伯特·B·舒勒, 羅蘭·魏迪施 申請人:艾瑟斯技術(shù)有限責(zé)任公司